起落架结构 老龄飞机起落架系统结构使用中应力集中问题研究

时间:2019-10-09 07:22:58 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

老龄飞机起落架系统结构使用中应力集中问题研究

老龄飞机起落架系统结构使用中应力集中问题研究 针对老龄飞机进入老龄期后,飞机起落架在使用过程中 由于各种原因的应力集中进一步加剧,严重影响飞机的日常 营运,增加了老龄飞机的不安全性,增加了老龄飞机的维护 费用等问题。本文结合某老龄飞机起落架在使用过程中由于 腐蚀而易发生应力集中的因素,有针对性地提出一些有效措 施,以防范和处理老龄飞机起落架的应力集中问题,保证老 龄飞机的安全。

摘 要:
老龄飞机;

起落架系统;

腐蚀;

应力集中;

安全 引言 老龄飞机并没有一个统一明确的时间界定,也不是指飞 机已经老化或者界定为老龄飞机就意味着不再适航了,仅意 味着各民航当局开展对飞机结构的持续完整性评估和检查 工作的计划,而且随着飞机初始审定标准的提高(如损伤容 限原则的应用),不同机型进行此评估和检查的范围也不尽 相同[1]。一般把服役超过14的飞机称为老龄飞机[2]。

起落架系统是飞机的重要组成部分,飞机的停放、起飞 着陆主要是由起落架来完成的。所以起落架的工作性能直接 影响了飞机,特别是老龄飞机的安全性和机动性。?2010年3 月我院一架老龄TB20飞机在训练飞行着陆时,发现后检查发 现前支柱因腐蚀导致应力集中而发生扭曲破裂,险些酿成事 故。目前,随着老龄飞机起落架系统受自身材料、飞行员技 术水平、飞行经验和运行环境所限,在容易腐蚀的环境中往 往出现由于腐蚀而导致应力集中的现象,老龄飞机起落架发 生应力腐蚀断裂后会造成极为严重的后果。因此准确认识老 龄飞机起落架系统腐蚀而产生应力集中的影响因素,并采取 相应的处理措施,确保老龄飞机的安全性具有重要意义。

1腐蚀和应力集中基本理论 腐蚀指材料由于环境作用引起的破化或变质。一般可分 为湿腐蚀和干腐蚀两类。

湿腐蚀:金属在水溶液中的腐蚀 是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离 的腐蚀电池,金属在溶液中失去电子,变成带正电的离子, 这是一个氧化过程即阳极过程。与此同时在接触水溶液的金 属表面,电子有大量机会被溶液中的某种物质中和,中和电 子的过程是还原过程,即阴极过程。常见的阴极过程有氧被 还原、氢气释放、氧化剂被还原和贵金属沉积等。

应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突 变而引起局部范围内应力显著增大的现象。也就是说受力构 件由于几何形状、 外形尺寸发生突变而引起局部范围内应 力显著增大的现象。多出现于杆件的尖角、 孔洞、 缺口、 沟槽以及有刚性约束处及其邻域。

2老龄飞机起落架系统结构产生应力集中的腐蚀因素 老龄飞机起落架系统结构在使用过程中会因腐蚀问题 而引起的应力集中而产生的损伤和破坏。由于飞机起落架经常曝露在腐蚀的运行环境中,同时还受到各种操作因素的影 响,容易造成起落架及其构件的腐蚀失效。失效分析结果表 明, 绝大部分失效源于使用和维护过程中所产生的缺陷, 尤其是在腐蚀作用下产生的应力集中破损。老龄飞机的使用 环境、构件自身和使用者决定的,是很多作用的结果,涉及 到气候因素、跑道因素、材质、结构因素和人为因素等多种 因素。

2.1气候因素 老龄飞机起落架系统结构在起飞和降落时暴露在机体 之外, 常常处于较恶劣的大气环境之中,我院处于亚热带 季风气候类型的四川盆地,四川盆地冬季多雾,夏季四川盆 地降水很多。由于四川盆地的大气中常有凝露、雨水、高温 高湿水汽和工业废气等腐蚀气体会直接作用在起落架上,加 速老龄飞机起落架系统结构的电化学反应,对其造成腐蚀。

2.2跑道因素 我院机场跑道场地地基多为第四系全新河流冲洪积形 成的可塑粘土、硬塑粘土、粉土、细砂等层。地下水随季节 变化。在飞机的荷载下,会产生不均匀沉降,使跑道有微小 的变形,飞机在起飞和降落时受到跑道的影响。同时,路面 铺设材料的类型,干净程度,路面的有害物质的多少,直接 影响到老龄飞机在起降过程中对起落架系统结构产生的腐 蚀。

2.3 材质、结构因素起落架用具有极高比强度、高比刚度和良好韧性的高强 度钢 (4340,AF1410,300M 和AerMet100等)制造[ 3]。从 钢材的冶炼和加工的工艺上来说, 要求该类钢材必须达到相 关标准的要求, 并在有害物质和杂质的含量上加以严格控制 在范围之内尽量减少钢材表面的腐蚀。

2.4 人为因素 我院飞机多被飞行学员使用,飞行学员的技术水平、飞 行经验相对不足,在降落是往往会产生重着陆,加大起落架 系统的应力。加剧老龄飞机起落架系统结构的破损。在老龄 飞机起落架系统结构维修时,如果马虎大意,会留下腐蚀隐 患,如维护人员接触起落架时留下的汗水、清洗时清洗剂使 用不当、残留物等都会产生腐蚀隐患。

3老龄飞机起落架系统结构产生应力集中的预防措施 老龄飞机起落架系统结构的腐蚀问题是每架老龄飞机 都无法避免的,对应力集中的腐蚀事故分析表明, 由残余 应力引起应力腐蚀断裂的比例较大。因此在加工、制造和装 配中应尽量避免产生较大的残余应力,注意实际维护细节, 避免应力集中。如果我们在日常的维护工作以及航线维护工 作中能够针对腐蚀发生的机理和飞机的常见腐蚀情况,做到 提前预防,就能让因腐蚀发生应力集中的机率降到最小,现 特提出一些预防飞机腐蚀的措施:
3.1 高度重视老龄飞机起落架系统结构表面清洁工作。

老龄飞机起落架系统结构维护中,保持飞机起落架系统结构的清洁;
在起飞和降落时,飞机起落架系统结构表面会 受到腐蚀性气体的污染。砂子、金属屑和其他污染物(蚊虫 尸体残骸)如不及时清洗,会划伤飞机起落架系统结构金属 的表面,破坏其保护层;
金属屑还可能使飞机起落架系统结 构金属材料产生电化学腐蚀,其他污染物也可直接腐蚀飞机 起落架系统结构表面。因此,每飞行一次后立即进行清洗飞 机起落架系统结构是预防表面腐蚀的最好方法之一。

其次,各种形式的腐蚀通常依赖于含有水分的导电介质, 干燥的杂质一般不侵蚀金属。因此要频繁地检查老龄飞机起 落架系统结构有无水的存在,用擦拭、通风的方法去除水汽。

注意机库通风,注意机库的温度,保持机库内大气的相对湿 度和洁净。

3.2 加强对跑道的检测。

要定期的对跑道的不均匀沉降进行观察和检测,可 采用注水、注浆、反压等方法防止跑道的不均匀沉降。同时, 注意跑道的清洁,防止外来污染物污染跑道。从而产生使老 龄飞机起落架系统结构腐蚀的隐患。

3.3加强飞机驾驶者和维修者的安全意识。

提高飞行员的技术水平,避免重着陆,避免高速度、高 度过高着陆。加强维修人员的安全意识,杜绝汗水、清洗剂 使用不当、残留物对老龄飞机起落架系统结构的腐蚀。

4结论 腐蚀是一个在自然界中常见的现象, 如果要彻底消除腐蚀的想法是不切合实际的。目前也没有彻底消除腐蚀而产 生的应力集中问题。因此,最可行的办法是正确认识由腐蚀 而产生的应力集中的因素,积极采取完善的腐蚀防护与应对 措施,将应力集中产生的危害降到最低,确保老龄飞机安全 运行。

老龄飞机起落架系统结构面临的安全问题不是个别国 家的,也是近年来航空界时常谈论的话题。如果老龄飞机起 落架系统结构安全工作做得不好,不但会使老龄飞机使用者 的维护成本增长,严重影响国民经济的发展;
而且还会发生 意想不到的安全事件。因此老龄飞机的起落架系统结构使用 中应力集中问题成为了民航局界面临的一个重要问题。老龄 飞机起落架系统结构腐蚀的预防和处理是个很复杂的工程, 在了解了老龄飞机起落架系统结构和由于腐蚀而产生的应 力集中的一般知识后, 就可以有针对性地采取有效措施, 防 范和处理老龄飞机起落架系统结构腐蚀的应力集中问题。

参 考 文 献 [1] 航空器结构持续完整性大纲 AC-121-65 2005年8 月10日 [2] 李丽洁。老龄飞机可靠性和安全性管理。航空维修 与工程。2005年2月 [3] 王磊, 费敬银, 辛文利。飞机起落架应力腐蚀断裂 及预防措施。材料热处理技术。2011 年2 月 [4] 康亚明, 杨明成。

基于子模型的孔边应力集中的有限元分析 [ J]. 湖南工程学院学报 (自然科学版 ), [5] 张应迁 , 唐克伦。基于阀门设计的应力集中分析。

化工自动化及仪表,2011年 07期?? [6] 刘世兴, 杜洪增, 白杰,老龄飞机腐蚀问题研究。

中国民航学院学报。2004年6月 [7] 李锦华,预应力钢丝的应力腐蚀及防治措施。淮北 职业技术学院学报。2010 年6 月

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