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探讨飞机机身雷击的认识和处理

摘要:飞机机身铝合金结构件的雷击具有隐蔽性、长期性和复杂性的特点,如果不能及时正确地排除,容易产生安全隐患,影响飞行安全。飞机机身铝合金结构件雷击的预防和处理,直接涉及维修人员的排故水平、维修工程管理控制和预防体系的完善以及人力培训等多方面因素。本文根据实际工作中的雷击案例,来认识和识别机身雷击,就典型机身雷击的处理和预防控制的具体方法进行探讨。

关键词:飞机机身雷击的认识  处理和预防


目录

引言………………………………………………………3

第1章飞机机身雷击损伤的认识………………………4

 1.1机身结构件雷击的基本原理………………………4

1.2飞机常出现雷击的位置……………………………4

1.3机身雷击的允许损伤………………………………5

第2章机身雷击的损伤处理…………………………12

2.1 飞机机身雷击的临时损伤处理逻辑……………12

2.2飞机机身雷击的永久修理的逻辑………………19

结论………………………………………………23


引言

保障飞行安全是民用航空营运人、维修机构的永恒主题,也是每个航空营运人,航空器维修机构赖以生存的根本,保障飞行安全是通过一系列符合适航规章的维修,使航空器保持其固有可靠性和安全水平来实现的。然而任何飞机故障不正确的处理过程,都有可能直接影响航空器的飞行品质和操作特性。其中,铝合金结构的雷击和处理情况是比较复杂的一类现象,由于铝合金结构件的雷击具有经常性,隐蔽性和复杂性的特点,若不及时正确的处理,多种因素在同一时间窗口发生时,极易产生影响飞行安全的事件,对飞行的安全造成严重的威胁,甚至会由于受力结构件失效而发生空难。

飞机铝合金的认识和处理,直接涉及维修人员的维修水平、维修工程管理控制和人员培训等诸多方面的因素,任何一个因素都可能导致雷击发生或监控不到位。客观上,我们无法杜绝铝合金结构件雷击的发生,特别是在雷雨季节更是多发性的存在,但通过对其可控因素采取有效措施,进行铝合金结构件雷击发生的科学分析、处理和尽可能的预防,可以有效保证飞行安全,降低维修成本,增加航空公司的经济效益。

本文根据实际案例的分析,针对飞机铝合金结构件雷击的发生,认识和出来来进行探讨研究。

第1章飞机机身雷击损伤的认识

1.1机身结构件雷击的基本原理

1.1.1飞机雷击的定义

飞机结构时由导电的材料制作成的(主要为铝合金),或者是在复合材料的表面上有铺有导电层。而雷击的发生是由云层瞬间到地面的过程,当飞机在经过雷区的时候,飞机的结构都提供了闪电一个到地面的路径,是飞机成为了闪电的一部分。

1.1.2飞机雷击的危害

     飞机在进行设计的时候就充分考虑到雷击的发生,设计时就是依照雷击保护来设计的。一旦遭受到雷击的时候,可以将危险的雷击电流分流到机身外表,并且通过机身带离飞机本体,从而避免了机身机构的损伤和机上控制以及避免通讯设备的破坏,保障机身的乘客以及飞机本身的安全。但是尽管这样,雷击还是对飞机带来了一定的影响后果,其中分为直接影响和间接影响。

(1)直接影响是指飞机雷击过后飞机结构的物理损伤,雷击强大的电流会形成高电压击穿飞机上的材料,如高压电可以击穿雷达罩,常见的是大小不一的洞。还有雷电在某一点形成的高电压和高电流可以使飞机结构上的铝合金结构瞬间熔化而形成穿孔。还可以将飞机结构上的复合材料发生烧蚀的现象,造成击伤或分层等损伤。

(2)间接影响是指雷击后产生的电磁场附加的瞬间高压电和电流对设备或线路的损伤。产生的电磁场使飞机的设备磁化而无法正常的工作。飞机在雷暴区飞行部分电子设备不正常,如无线电罗盘被磁化,无线电通讯受干扰等现象的出现。

1.2飞机常出现雷击的位置

发生雷击的时候,至少是有两个雷击点的:一个是进口,另外一个是出口。由于飞机通常是在水平面上前进的,所以进口常常是在飞机的前部(如机头,发动机吊架,翼尖等),而出口是在飞机的后部(后部翼尖、垂直和水平安定面的后部,起落架等)。由于在空中飞机是超前飞行的,那么每一次雷击都是沿着机身或发动机吊架往后走的,因此往往会留下多个雷击点,由于南航深圳分公司是全320系列的机型,所以下面是320系列机型易受到雷击区域的分部:

 


图1-1 320系列易受雷击分布图

根据图中所示遭受雷击的可能性程度,可以分为三个部分:

区域一:这些表面是最有可能受到雷击的区域(进口和出口)。

区域二:该区域的飞机表面是最容易受到从区域1开始的雷击扫荡的:

区域三:包括除了区域1和区域2以外的所有飞机表面,受到雷击的可能性

       是较低的。但是该区域仍然可能被两个雷击点的电流穿过。

1.3机身雷击的允许损伤

1.3.1机身雷击仅仅在蒙皮结构上

    雷击仅仅是发生在机身的蒙皮上的话,可以参考SRM手册的章

53-11-11的Figure 001(Sheet1)的逻辑图进行逻辑修理,下面图示是雷

击允许损伤的逻辑图:



图1-2 雷击在蒙皮允许损伤的逻辑图

首先是要确认雷击机身蒙皮上损伤是否在要求的限制以内,该要求的限制会

后续的文章中指出,现在先假如满足该要求的限制,然后通过逻辑图的YES

步骤就要进行详细的目视检查以及检查雷击点的情况,如果雷击点存在以及

条件允许的话就往右边的YES方向行走,进行手册要求的修理或者联系空客

公司。如果条件不允许的话,该处的雷击损伤是允许结构50个飞行循环的

保留的。

   下面介绍在上图中提到的要求限制,该处的限制主要是针对在一个隔框

BAY或一个长桁BAY来进行。如果在一个BAY中的雷击点比较分散是一种情

况,临一种情况是在一个BAY钟的雷击点十分集中,可以把部分雷击点集中

看成一个集中单一的损伤。下面是针对这2种限制来进行说明。



图1-3 雷击点在蒙皮隔框BAY上

 1.雷击点分散的情况。通过图1-3所示,可以了解雷击点分散在一个隔框

   BAY或长桁BAY上要求限制,第一:在一个长度在60mm的区域内,不

   能有超过3个雷击点的痕迹,超过在该尺寸内超过这个数量的雷击点,

   就不符合上述的要求限制。第二:在两个雷击点要有一定的距离,这个

   最小距离的要求计算方式是两个雷击点直径之和的2.5倍,就是2.5*

   (D1+D2),如果两个雷击点之间的距离小于这个值的话就也不满足上述

   逻辑图中的要求。



图1-4 雷击点在蒙皮隔框BAY上

  2.雷击点集中的情况。通过图1-4所示,可以了解雷击点较为集中在一

    个隔框BAY或长桁BAY上的要求限制,首先把集中的雷击点可以集中

    看成一个标记损伤,这个标记损伤是有尺寸要求,这个标记损伤的范

    围是在直径为7.2mm到25.4mm之间,在这个直径范围内的雷击点损伤

    都可以看做是一个大标记损伤。其次,这个大的标记损伤离长桁或隔

    框的铆钉排是有距离要求的,这个大的标价损伤要距离铆钉排列最少

    20mm的距离才能满足上述逻辑图中的限制要求。

1.3.2机身雷击在蒙皮结构的铆钉上

    雷击是发生在机身的蒙皮的铆钉紧固件上的话,可以参考SRM手册的

章53-11-11的Figure 001(Sheet2)的逻辑图进行逻辑修理,下面图示是

雷击允许损伤的逻辑图:



图形1-5 雷击在蒙皮紧固件上的允许损伤的逻辑图

首先是要确认雷击机身蒙皮铆钉上损伤是否在要求的限制以内,该要求的限

制会后续的文章中指出,现在先假如满足该要求的限制,然后通过逻辑图的

YES步骤就要进行详细的目视检查以及检查雷击点的情况,这种情况的雷击

点损伤是允许接受50个飞行循环再进行修理的。如果不满足限制的话,就

要往NO的方形行走,就好参考手册或联系空客马上进行雷击修理。

   下面介绍下在图1-5提到的要求限制,该处的限制主要是要针对三种情

况的,第一种是隔框BAY或长桁BAY上的铆钉排上的铆钉。第二种是蒙皮纵

向搭接处的铆钉排上铆钉。第三种是蒙皮横向搭接处的铆钉排列上的铆钉。



图1-6 在隔框BAY或长桁BAY上的铆钉

  1.上图所示是第一种情况,是雷击点在隔框BAY或长桁BAY上的铆钉排上

    这种情况要分别对待,如果雷击的铆钉是在隔框上的铆钉是一方面,另

    一方面是雷击的铆钉在长桁上的。现在做逐一说明。如果雷击的铆钉在

    隔框上的话,一个BAY内最多只能有2颗雷击点的铆钉,而且是可以相

    邻的,在这个要求内是符合要求限制的。如果雷击的铆钉在长桁上的话,

    雷击铆钉的数量不能超过该BAY内这一排长桁数量总数的25%,而且每

    个雷击铆钉之间最少要间隔2个完好的铆钉,如果长航雷击铆钉满足这

    个要求的话是符合限制的。



图1-7 雷击在蒙皮纵向连接铆钉上

 2.上图所示的是第二种情况,是雷击在蒙皮纵向连接的铆钉上。在这种情

   况下,唯一的要求的每一个长桁BAY上只能有唯一一个雷击点是在纵向

   连接处的。如果满足这个限制的话,上述逻辑图中的限制要求是可以满

   足的。



图1-8 雷击点在蒙皮横向连接铆钉上

 3.上图所示的是第三种情况,是雷击点在蒙皮横向连接的铆钉上。在这种

   情况下,唯一的要求是每一个隔框BAY内不能超过2个雷击的铆钉,而

   且是不允许两个雷击的铆钉是相邻的。如果满足这个限制的话,上述逻

   辑图中的限制要求是可以满足的。

1.3.3机身雷击在蒙皮结构和铆钉的结合处上

    雷击是发生在机身的蒙皮结构和铆钉结合处的话,可以参考SRM手册

的章节53-11-11的Figure 001(Sheet3)的逻辑图进行逻辑修理,下面图

示是雷击允许损伤的逻辑图:



图1-9 雷击点在蒙皮结构个铆钉的结合处

首先是要确认雷击机身蒙皮和铆钉的结合处上损伤是否在要求的限制以内,

该要求的限制会后续的文章中指出,现在先假如满足该要求的限制,然后通

过逻辑图的YES步骤就要进行详细的目视检查以及检查雷击点的情况,如果

雷击点存在以及条件允许的话就往右边的YES方向行走,进行手册要求的修

理或者联系空客公司。如果条件不允许的话,该处的雷击损伤是允许结构

50个飞行循环的保留的。

   下面介绍下该处的限制要求,这里的限制要求是和1.3.2机身雷击在蒙

皮结构的铆钉上的限制要求是一样,所以这里就不再另外说明。唯一的区别

是要注意雷击在蒙皮和铆钉结合处的损伤尺寸。损伤在铆钉头上的面积不能

超过铆钉头总面积的25%,这是和1.3.2中限制的唯一区别。如果在该处的

限制满足要求的话,图1-9中的逻辑图是可以进行的。


第2章机身雷击的损伤处理

2.1 飞机机身雷击的临时损伤处理逻辑

2.1.1机身雷击仅仅在蒙皮结构上的临时修理

雷击仅仅是发生在机身的蒙皮上的话,可以参考SRM手册的章53-11-11-300-009的Figure 002(Sheet1)的逻辑图进行逻辑修理,下面图示是雷击允许损伤的逻辑图:



图2-1 雷击点仅仅在蒙皮上临时修理

首先是要确认雷击点的损伤是否满足该逻辑图中的要求限制(该处的要求限会在文章的下面中解释),现在假设是已经满足该逻辑图的要求限制。就可以往下面的NO的方向走,就要通用打磨来消除这些雷击的烧蚀损伤,但是扩大的范围不能超过相关章节的飞行限制。如果雷击烧蚀损伤已经去除,就可以往YES方向走,恢复表面的保护层处理,准许该章节内的临时修理的要求。但是如果打磨雷击烧蚀的损伤没有完全去除的话,就要往NO的下面走,首先开始用小的尺寸钻头钻孔来消除损伤,通过目视检查来确认烧蚀损伤是否完全去除,如果没有完全出去的话,每次允许用扩大0.4mm的钻头来进行扩大去除钻孔。这里最大允许扩孔到6.35mm,最完全出去烧蚀损伤之后,按照该章节的表格1和相关的紧固件章节来选取合适的紧固件,再孔上安装紧固件。这个临时修理的有效时限是有5000个飞行循环的,根据章节SRM 53-11-11-205-009做号临时修理之后的每次检查就可以了。



图2-2 雷击点在蒙皮上临时修理的限制

  图2-2所示解释了在图2-1中逻辑图中指的要求限制,在两个长桁或两个

  隔框之间,烧蚀的痕迹不能超过5个,烧蚀雷击烧蚀损伤要离相邻的长桁

  或隔框铆钉排最少有15mm,两个相邻的雷击烧蚀点之间的距离最少有直

  径之和的2.5倍就是2.5*(D1+D2),在满足上述要求的情况下,才满足

  图2-1的逻辑修理图。

2.1.2机身雷击在蒙皮结构紧固件上的临时修理

   雷击是发生在机身的蒙皮结构紧固件上的话,可以参考SRM手册的章节

53-11-11-300-009的Figure 002(Sheet2)的逻辑图进行逻辑修理,下面图示是雷击允许损伤的逻辑图:



 

图2-3 雷击在蒙皮结构紧固件上的临时修理

首先是要确认雷击烧蚀的损伤是否满足该逻辑图中的要求限制(该处的要求

限制会在文章的后面中提到),现在先假设满足该逻辑图中的要求限制,接

着就是往YES的方向走,要钻掉损伤的紧固件,然后目视检查紧固件的孔确

保没有找到损伤,接着就到测量紧固件孔,如果没有损伤的话就往NO方向

走,按照表格2或相关的紧固件章节安装紧固件,最后就参考51-75-12回

复表面保护层。如果紧固件孔还有损伤的话,就要往YES的方向走,要通用

扩孔的方法来出去损伤。每次允许扩大0.4mm的尺寸,扩大后都要做目视检

查,直到没有发现损伤为止,但是允许扩大到的最大尺寸是6.35mm。如果

在6.35mm的直径内可以移除损伤的话,就可以往YES的方向走,安装紧固

件件和恢复表面保护层。但是还要注意的是,要看损伤的铆钉是否在连接的

区域。如果是在连接的区域的话,要参考53-11-11完成永久修理或者在下

一个航班飞行之间要联系空客。最后该临时修理的时限是5000个飞行循环。

下面介绍下在图2-3提到的要求限制,该处的限制主要是要针对三种情

况的,第一种是隔框BAY或长桁BAY上的铆钉排上的铆钉。第二种是蒙皮纵

向搭接处的铆钉排上铆钉。第三种是蒙皮横向搭接处的铆钉排列上的铆钉。



图2-4 雷击在隔框BAY或长桁BAY上的铆钉排上的铆钉

  1.上图所示是第一种情况,是雷击点在隔框BAY或长桁BAY上的铆钉排上

    这种情况要分别对待,如果雷击的铆钉是在隔框上的铆钉是一方面,另

    一方面是雷击的铆钉在长桁上的。现在做逐一说明。如果雷击的铆钉在

    隔框上的话,在连接两个长桁之间的隔框的所有铆钉有损伤的铆钉不能

    超过总数的50%。。如果雷击的铆钉在长桁上的话,在一个长桁BAY中,

    不能超过长桁上的铆钉总数的50%。如果同时满足这两个要求限制的话,

    就满足图2-3的要求限制。



图2-5 雷击在蒙皮纵向连接铆钉上临时修理

  

  2.上图所示的是第二种情况,是雷击点在蒙皮纵向连接处的铆钉上,在这

     种情况在,要求纵向连接的一个BAY内不允许超过2个损伤的雷击铆

     钉,而且在同一铆钉排上不允许有2个相邻的铆钉损伤。如果满足这

     个要求的话,逻辑图2-3就可以进行下去。



图2-6 雷击在蒙皮横向连接铆钉上临时修理

 3.上图所示的是第三种情况,是雷击点在蒙皮横向连接的铆钉上,在这种

   情况下,要求横向连接的每个隔框BAY上不能超过4个损伤的铆钉,而

   且在一个铆钉排上不能有相邻的损伤。满足这个限制的话,逻辑图2-3

   就可以进行下去。

2.1.3机身雷击在蒙皮和结构紧固件结合处的临时修理

  雷击发生在机身蒙皮和结构紧固件结合处的时候,可以参考SRM手册的章节53-11-11-300-009的Figure 002(Sheet3)的逻辑图进行逻辑修理,下面图示是雷击允许损伤的逻辑图:



图2-7 雷击在机身蒙皮和紧固件结合处的临时处理

首先是要确认雷击损伤是否满足在逻辑图中限制要求(该处的限制要求和

2.1.2的雷击在蒙皮紧固件上要求限制是一样的,所以就不再另外说明了)。

现在假设是满足限制要求的,则往左边YES的方向走,钻掉损伤的紧固件并

且目视检查紧固件的孔,确保损伤之后就检测紧固件孔。如果孔中已经没有

损伤,只是蒙皮上还有损伤的话就往NO的方向走,打磨出去蒙皮表面的损

伤。如果打磨去除完损伤之后,就可以根据紧固件表2或3选择紧固件完成

安装。反之,如果在移除紧固件走,紧固件孔壁和蒙皮结合处都有损伤的话,

就要往YES的方向走了,通过对铆钉孔的逐级扩大0.4mm,然后详细的目视

检查,直到孔壁中的损伤完全移除了,再接着考虑蒙皮上雷击损伤,这里孔

的最大直径能到6.35mm。如果在扩孔的的过程中连蒙皮上的损伤一起移除

了,就可以参考紧固件表2或3选择紧固件完成安装。相反。如果蒙皮上还

有损伤的话,就要通过打磨来移除损伤之后,再紧固件表2或3选择紧固件

完成安装。这个临时修理的有效时限是5000个飞行循环,最后根据相关章

节做好临时修理后的检测就可以了。

2.2飞机机身雷击的永久修理的逻辑

2.2.1机身雷击仅仅在蒙皮结构上的永久修理

    雷击仅仅是发生在机身的蒙皮上的话,可以参考SRM手册的章53-11-11-300-011的Figure 002(Sheet1)的逻辑图进行逻辑修理,下面图示是雷击永久修理的逻辑图:



图2-7 雷击在机身蒙皮上的永久修理

首先是要确认雷击损伤是否满足该逻辑图中的限制要求(该处的限制和2.1.1

机身雷击仅仅在蒙皮结构上的临时修理中的图2-2所示的限制一样,这里就不另

外再做解释了),现在是假设雷击损伤是满足该逻辑图中的限制要求的,这样就往下NO的方向走。接着通过打磨的方法来去除雷击烧蚀损伤,打磨的深度要求可以参考SRM章节53-11-11-283-001的相关要求。如果打磨完全去除损伤的话,则往YES的方向走,完成表面保护层的处理。如果打磨去除不了损伤的话,就要往下NO的方向走。开始要用最小的钻来钻孔和用旋转探头来做NTM的检测要确保没有损伤了,如果还有的话可以逐步扩大孔,最大可以扩到6.45mm,要每次扩孔的时候都要用NTM来检查是,确保损伤的完全移除。在确保没有损伤以后就可以安装螺栓或紧固件了。

2.2.2机身雷击在蒙皮结构紧固件铆钉上的永久修理

雷击发生在机身的蒙皮紧固件铆钉上的话,可以参考SRM手册的章53-11-11-300-011的Figure 002(Sheet2)的逻辑图进行逻辑修理,下面图示是雷击永久修理的逻辑图:



图2-8 雷击在机身蒙皮紧固件上的永久修理

首先是要钻掉损伤的铆钉,用旋转探头做一个NTM的测试为了有一个详细的

损伤评估。如果孔壁上没有损伤的话就往左边的NO方向走,安装新的螺栓

或铆钉紧固件恢复保护层就完成了。如果孔壁上有损伤的话就往YES的方向

走,通过逐步来扩大孔以达到去除损伤的目的,最大可以扩到6.45mm,每次

扩大孔都要做NTM检查,这样确保雷击的损伤完全去除。如果这样孔壁上的

损伤移除了,就往YES的方向走,安装新的紧固件和恢复保护层就好了。如

果这样损伤还是没有完全移除的话,就往NO的方向走通过铰孔来移除孔壁

的损伤,通过逐步铰孔和NTM检测来确保损伤的移除。如果损伤已经移除了

就可以往YES方向走选择紧固件重新安装恢复表面保护层就可以了。

2.2.3机身雷击在蒙皮结构和紧固件铆钉结合处的永久修理

雷击发生在机身的蒙皮和紧固件铆钉结合处上,可以参考SRM手册的章53-11-11-300-011的Figure 002(Sheet3)的逻辑图进行逻辑修理,下面图示是雷击永久修理的逻辑图:



首先是要钻掉紧固件,然后通过旋转探头来做NTM测试,完成损伤的评估报告。评估孔壁上是否有损伤,如果没有损伤的话就往左边NO的方向走,安装新的紧固件之前要优先处理蒙皮上的雷击损伤。埋头孔处的损伤通过打磨可以增加埋头窝的深度达到移除损伤的目的,而蒙皮表面上的深度也是可以通过打磨来移除的。这样如果完全移除损伤的话就可以安装新的螺栓或紧固件恢复表面保护层就可以了。如果还是没有完全移除损伤的话,就要进行铰孔,这样做的目的是可以确保安装一些表格中的特殊要求的螺栓紧固件。如果检查孔壁上也有损伤的话,就可以通过逐步扩大孔的直径来完成损伤的移除,最大可以扩到6.45mm的直径。在逐步扩大孔的过程都要用旋转探头来做NTM确认损伤是否完全移除。如果损伤完全移除的话,以及埋头窝和蒙皮表面的损伤都移除了就可以安装新的紧固件了。如果在这里通过铰孔还是没有能移除孔壁和蒙皮上的损伤的话,就要往NO的方向走,通过打磨的方式来移除,如果在要求的限制内打磨的方式还是没能移除损伤的话,就继续往下NO的方向走,这就回到上述的继续通过铰孔来移除损伤了。最后要确保损伤已经完全移除了以后才可以安装新的紧固件。

 

结论

飞机维修工作是一项复杂的系统工程,飞机铝合金结构件的雷击认识和处理涉及到维修人员技术水平,维修工程管理控制等综合因素的影响,也涉及多部门的沟通与协作,在典型雷击案例处理过程中,只有不断地提高维修人员的技术水平,加强各部门间的沟通协作,才能更有效地预防和控制飞机的雷击的发生,使航空器适航性达到原有设计水平,保证飞行安全,增加航空营运人的经济效益。


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