飛機結構與修理 第六章 飛機結構的損傷及其檢測

1、下篇 飛機結構修理,第六章 飛機結構的損傷及其檢測,,§6－1 飛機結構的損傷一、觀察飛機結構有哪些種類的損傷？提示： 1. 飛機結構包括各種材料結構件、緊固件及連接接頭； 2.各種損傷（處）外表有什么特征？,,§6－1 飛機結構的損傷一、損傷的基本類型 (一)按損傷程度分類 按損傷程度可以分為三類： ● 可允許損傷 ●可修

2、理損傷 ●不可修理損傷。,,1．可允許損傷 結構件中存在損傷，但不需要做任何修理或僅需做簡單修理，這種不要求做補強修理或更換損傷結構件的損傷稱為可允許損傷。,,2．可修理損傷 結構損傷較嚴重，需要進行加強修理，這類損傷稱為可修理損傷。,,3．不可修理損傷 結構損傷嚴重，已不能修復，或者進行修理在經濟上不合算，在這種情況下需局部或整體更換損傷件，達到排除故障的目的，這種損傷稱為不可修

3、理損傷。,,(二)按損傷原因分類 有6種 1．飛機非正常使用所造成的損傷 飛機在飛行和起飛、著陸過程中，由于某種原因，使飛機產生過大的使用過載，常常會造成飛機結構的損傷。 例如，飛機進入急盤旋所造成的操縱面損傷，飛機粗猛著陸所造成的起落架及鄰近結構的損傷等。 當作用在蒙皮上的局部氣動載荷過大時，蒙皮可能會產生顯著的鼓脹或下陷。,,2．非正常維護行為所造成的損傷 飛機在停

4、機或維護過程中，由于非正常的維護行為或其他原因，也可能造成飛機結構的損傷。 例如，刮傷、劃傷及撞傷等。,,3．交變載荷所造成的疲勞損傷 由交變載荷所造成的疲勞損傷是飛機結構的常見損傷。 有80%以上是因交變載荷引起的疲勞裂紋損傷。,,4．各種使用環(huán)境所造成的腐蝕損傷 飛機在使用過程中，腐蝕環(huán)境，使飛機結構產生腐蝕。 例如，沿海地區(qū)的氯化物、潮濕空氣、水分以及其它污染

5、液(酸液、堿液、水銀以及牲畜的糞、尿等)對飛機結構的腐蝕。,,5．摩擦損傷 飛機結構件之間的相對摩擦，會造成摩擦損傷，也常導致產生磨損疲勞裂紋。,,6．緊固件松動損傷 飛機結構件之間通常采用鉚釘或螺栓(或螺釘)連接在一起。這些緊固件長期在交變載荷、腐蝕環(huán)境以及振動環(huán)境影響下，可能產生松動損傷。,,二、飛機結構裂紋損傷的類型及特征 應力腐蝕裂紋

6、 常見的裂紋 疲勞裂紋 腐蝕疲勞裂紋等。 1.應力腐蝕裂紋 應力腐蝕是指處于應力狀態(tài)下的材料, 在腐蝕介質中使腐蝕加速的腐蝕形式。由應力腐蝕產生的裂紋稱為應力腐蝕裂紋。,,,應力腐蝕通常發(fā)生在腐蝕環(huán)境中受拉伸載荷的金屬結構上。 結構中的應力可以是由于熱處理過程中冷卻方法不正確而引起的, 也可以是由于緊固件的干涉配合而引起的。

7、處于長期拉應力狀態(tài)的金屬構件,一旦受到應力腐蝕, 對裂紋是很敏感的。早期跡象可能出現(xiàn)一個或幾個點坑。一旦裂紋產生, 發(fā)展的速度就較快。,,應力腐蝕一般局限于由易受腐蝕材料制成的鍛件、厚的擠壓件和其他厚截面的構件上，即應力腐蝕局限于平面應變占主導地位的構件。 此外, 應力腐蝕還經常發(fā)生在承力蒙皮的鉚釘、壓入襯套的周圍和管道的錐形接頭等部位。,,從宏觀看應力腐蝕斷裂的斷口一般有三個區(qū)： ●開裂源區(qū)

8、 ●應力腐蝕裂紋的擴展區(qū) ●瞬時斷裂區(qū)(1)開裂源區(qū) 該區(qū)的斷口腐蝕較為嚴重，開裂源的根部往往有蝕坑。 鋁合金的應力腐蝕裂紋幾乎都是沿著晶界發(fā)生的。,,(2)應力腐蝕裂紋的擴展區(qū) 這是應力腐蝕裂紋緩慢擴展過程中所形成的區(qū)域。這一緩慢擴展過程是材料的組織與應力及介質相互作用的過程。,,(3) 瞬時斷裂區(qū)

9、 應力腐蝕裂紋的斷口是粗糙不平的。而這種不平度是隨著材料的組織與晶粒度而變化的。 由于腐蝕產物的存在，在應力腐蝕斷口上，可以明顯看到，裂紋緩慢擴展區(qū)和因為構件的有效截面不能承受載荷而瞬時斷裂的區(qū)域是截然不同的。,,應力腐蝕裂紋通常寬度較窄，不易引起人們注意，又被腐蝕產物覆蓋，所以很難發(fā)現(xiàn)，有時必須采用無損探傷技術進行檢查。 構件發(fā)生應力腐蝕斷裂時，常常是在事先沒有明顯預兆的情況下突然發(fā)生，因此對

10、飛機的飛行安全危害較大。,,2．疲勞裂紋 材料在交變載荷(或應力)作用下，當循環(huán)應力超過材料的疲勞強度時，在材料表面將引發(fā)裂紋，該裂紋稱為疲勞裂紋(或稱機械疲勞裂紋)。 疲勞裂紋逐步擴展而發(fā)生的斷裂叫做疲勞斷裂。 疲勞斷裂三個階段： （1） 疲勞裂紋的產生 （2）穩(wěn)定擴展

11、 （3）瞬時斷裂,,疲勞斷裂在宏觀上屬脆性斷裂，所以構件的疲勞斷裂通常是突然發(fā)生的。這種斷裂方式給構件失效前的預報和預防工作帶來極大的困難。 典型的疲勞破壞斷口按照斷裂過程有三個區(qū)域：疲勞源、疲勞裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)及瞬時斷裂區(qū)，如圖6一1所示。,,,,(1)疲勞裂紋源區(qū) 疲勞源是疲勞裂紋的起點，常發(fā)生在表面，特別是應力集中嚴重的地方；構件間相互擦傷的地方也常是疲勞裂紋開始的

12、地方； 如果構件內部存在缺陷(如脆性夾雜物、空洞、化學成分偏析等，也可在亞表面或內部發(fā)生； 另外，當表面存在足夠高的殘余應力時，裂紋源也可在亞表面產生。,,通常用肉眼或低倍放大鏡就能大致斷定裂紋源的位置。疲勞源在整個疲勞斷面中所占的比例很小，它多呈半圓形或半橢圓形。 疲勞源的數(shù)目可能是一個，也可能是多個。 一般應力水平較高，應力集中系數(shù)較大時，容易出現(xiàn)多個疲勞源。同時，在疲勞源區(qū)，可能

13、存在若干個疲勞核心。,,(2)疲勞裂紋擴展區(qū) 它是疲勞斷口最重要的特征區(qū)域，常呈貝殼狀或海灘波紋狀，如圖6一1所示。 疲勞裂紋斷口的貝殼狀波紋一般從疲勞裂紋源開始，向四周推進，呈弧形線條。它垂直于疲勞裂紋擴展方向。 拉應力使疲勞裂紋擴展，壓應力使疲勞裂紋閉合。這樣以來，裂紋兩側表面被反復擠壓，因此裂紋擴展區(qū)是一個明亮的磨光區(qū)，愈接近疲勞源愈明亮。,,在疲勞裂紋擴展后期，由于有效截面不斷減小

14、，構件的實際應力不斷增加，裂紋擴展速率提高，于是這種疲勞裂紋加速擴展區(qū)的斷口較粗糙而不規(guī)則，可能伴有因材料撕裂而造成的臺階、小丘或弧形條帶等。 這是一種同時包含有靜載和疲勞兩種破壞方式的區(qū)域，它的擴展往往是不連續(xù)的。,,(3) 瞬時斷裂區(qū) 它是疲勞裂紋長度達到臨界尺寸后所發(fā)生的瞬時破斷。它的大小常和材料、應力高低、有無應力集中等因素有關。 一般應力較高、材料較脆時，瞬時斷裂區(qū)面積較大；反

15、之，應力較低。 材料韌性較大時，瞬時斷裂區(qū)面積就較小。瞬時斷裂區(qū)的形狀特征與靜載破壞的特征基本相同，也是分為平斷部分和斜斷部分，平斷部分屬正斷型，斜斷部分屬剪斷型。,,3．腐蝕疲勞裂紋 金屬材料在腐蝕環(huán)境下產生的疲勞裂紋叫做腐蝕疲勞裂紋。 通常腐蝕疲勞裂紋往往萌生在腐蝕坑洞處。構件表面的腐蝕疲勞裂紋可多條同時存在。 這也就是說，在一條主腐蝕裂紋附近，有可能形成多條表面次裂紋，并擴展到

16、比較深的深度。這些次裂紋彼此大體上相互平行地向內擴展，在達到一定長度之后，便停止擴展，只有主裂紋繼續(xù)擴展，并導致構件斷裂。,,因此，主裂紋附近出現(xiàn)多次裂紋的現(xiàn)象是腐蝕疲勞斷裂的表面特征之一。 一般說來，腐蝕疲勞裂紋在表面層比機械疲勞裂紋寬些。腐蝕疲勞裂紋斷口上，既有腐蝕破壞的特征，又有疲勞破壞的特征。,,三、飛機結構的腐蝕損傷特征 腐蝕按嚴重程度可分為： ●較輕腐蝕：腐蝕厚度小于原厚度的10％； ●中

17、等腐蝕：腐蝕厚度在原厚度的10%～ 20%之間； ●嚴重腐蝕：腐蝕厚度大于原厚度的20%。,,(一)飛機結構常用合金腐蝕產物的顏色特征 1．鋁合金和鎂合金 腐蝕初期呈灰白色斑點，發(fā)展后出現(xiàn)灰白粉末狀腐蝕產物，刮去腐蝕產物后底部出現(xiàn)麻坑。,,2．合金鋼及碳鋼 腐蝕剛開始時金屬表面發(fā)暗，進一步發(fā)展變成褐色或棕黃色，嚴重的腐蝕呈棕色或褐色疤痕，甚至出現(xiàn)蝕坑

18、。刮去腐蝕產物后，底部呈暗灰色，邊緣不規(guī)則。,,3．銅合金 氧化銅是黑色，氧化亞銅是棕紅色，硫化銅是黑色，氯化銅是綠色，故銅腐蝕后可呈現(xiàn)出棕紅、綠、黑色。,,4．鍍錫、鍍鎘、鍍鋅零件 腐蝕呈白色、灰色和黑色斑點或白色粉末薄層。如果基體金屬腐蝕了，則腐蝕產物與基體金屬的腐蝕產物相同。,,5．鍍鋁零件 腐蝕呈白色或黑色，嚴重時表面脫落，裸露出基體金屬。,,6．不銹鋼 不銹鋼的腐蝕往往是

19、出現(xiàn)黑色的坑點。,,(二)構件腐蝕后的外表特征 1.鋁合金和鎂合金的腐蝕常在蒙皮邊緣或鉚釘頭周圍呈現(xiàn)出白色或灰白色的粉末。 機身增壓艙蒙皮上的鉚釘，如果在鉚釘頭的后部出現(xiàn)如圖6一2所示的尾跡，則說明該處的鉚釘降低了連接作用和密封作用。 由于鉚釘漏氣，當機身內充壓時，就很容易使潮氣進入到蒙皮接縫中去，從而產生腐蝕。,,,,2.蒙皮在鉚釘處呈現(xiàn)微凹現(xiàn)象 鋁合金腐蝕產物的體積通常比鋁合金的體積

20、大，所以，積累的腐蝕產物可使蒙皮鼓起。從而使蒙皮在鉚釘處呈現(xiàn)微凹現(xiàn)象。 當蒙皮內部存在嚴重的腐蝕時，可在鉚釘頭周圍呈現(xiàn)出很明顯的凹坑現(xiàn)象。,,3.鉚釘出現(xiàn)斷頭現(xiàn)象，說明蒙皮內表面可能產生腐蝕。 4.如果蒙皮上出現(xiàn)針眼大小的目視可見的小孔，這說明蒙皮可能產生了腐蝕。 。,,5. 搭接處凸起，可能是連接面之間產生了腐蝕。 6. 金屬材料(特別是沿接縫處)表面的涂層變色，預示可能產生了腐蝕

21、。7. 膠接處開膠，可能是連接面之間產生了腐蝕,,四、緊固件的損傷形式 (一)鉚釘?shù)膿p傷模式及檢查 1．鉚釘?shù)撵o載破壞模式 有以下三種： ●剪切破壞 ●擠壓破壞 ●鉚釘頭破壞,,(1)剪切破壞 表現(xiàn)為鉚釘桿的破壞。這種破壞是由于被連接件的相對滑移引起的。

22、如果鉚釘桿的承載超出了材料的屈服極限，并且繼續(xù)超載，則相鄰板之間會產生永久性的滑移，使鉚釘桿產生折曲。 當相對滑移量足夠大時，鉚釘桿產生剪切破壞。,,(2)擠壓破壞 在薄板上采用大鉚釘可能會引起鉚釘孔邊緣出現(xiàn)擠壓破壞。 產生擠壓破壞的板件必須更換。,,(3)鉚釘頭破壞 鉚釘頭的破壞可能是由于連接處出現(xiàn)復合受載，使鉚釘頭受拉伸應力引起的。 鉚釘頭和釘桿交界面的剪切會造成鉚釘頭破

23、壞； 對于厚板來說，引起鉚釘頭撬動的作用力，也可能破壞鉚釘頭。 鉚釘頭脫落或任何明顯的鉚釘頭歪斜都必須更換鉚釘。,,2．鉚釘?shù)钠趽p傷和應力腐蝕損傷 在飛機結構振動環(huán)境嚴重或氣動吸力高的部位，鉚釘會承受交變拉應力的作用, 容易產生疲勞破壞。例如，發(fā)動機進氣口處, 其蒙皮要求鉚接質量高。 超高強度鋁鋅合金對應力腐蝕比較敏感。因此，用這種合金制造出來的鉚釘在飛機的使用環(huán)境下可能會發(fā)生應力腐蝕

24、。 例如，某型飛機上翼面使用的由超高強度鋁合金制成的鉚釘，曾發(fā)現(xiàn)數(shù)千個鉚釘發(fā)生應力腐蝕。,,3．鉚釘松動 受損傷鉚釘?shù)淖蠲黠@特征是鉚釘在孔中發(fā)生松動現(xiàn)象。 有下列情況之一者，即表明鉚釘已松動： (1)當壓動鉚釘頭旁邊的蒙皮時，蒙皮離開鉚釘頭并形成肉眼可見的明顯間隙；,,(2)如果發(fā)現(xiàn)鉚釘周圍有黑圈; 鉚釘松動后，鉚釘頭與埋頭窩之間將因摩擦而產生金屬粉末，這種粉末與污物附在鉚

25、釘頭與釘孔之間的縫隙內而呈現(xiàn)黑圈。 (3)在機身密封艙部位上的鉚釘，如果鉚釘頭的背氣流的一邊形成黑色尾跡; 表明鉚釘已松動以及蒙皮內表面可能產生腐蝕；,,(4)鉚釘頭已突出構件表面或者發(fā)生卷邊翹起現(xiàn)象; (鉚釘?shù)乃蓜右呀浐車乐亓? (5)鉚釘頭周圍的油漆層出現(xiàn)碎裂或裂紋; (6)成群釘頭傾斜并且釘頭多半向同一方向傾斜。 如果鉚釘出現(xiàn)傾斜，但不成群地出現(xiàn)，并且不是向同一方向傾斜，那么這種釘頭傾斜可能是由于鉚接質量

26、不高造成的。,,一般說來，鉚釘松動多發(fā)生在構件受力大、變形大以及撞擊和振動劇烈的部位。例如，在加強肋與翼梁腹板、蒙皮的連接處，鉚釘就比較容易松動。 為了防止鉚釘松動，在修理中應保證鉚接質量合乎要求，在維護中要經常注意檢查。 對松動的鉚釘，應及時按規(guī)定更換，不允許把原鉚釘重新打緊。因為對于已經產生了永久變形的鉚釘進行敲打，不僅難以達到使釘桿良好填充釘孔的目的，而且會加速損壞。 通常情況下，應用直徑大一級的鉚釘替換這

27、些已松動的鉚釘。,,(二) 螺栓的損傷模式及檢查 螺栓或螺釘?shù)撵o載破壞模式與鉚釘?shù)撵o載破壞模式相同。 螺栓或螺釘擰緊后，靠螺紋之間的摩擦力保持在擰緊狀態(tài)的。 如果螺栓擰得不夠緊: (1)螺紋之間的摩擦力就比較小，構件振動時，螺釘就會逐漸松動，甚至脫落。,,(2)螺釘松動后，被固定的構件就會翹起，使飛機的空氣動力性能變差，連接強度下降，并使雨水、塵土等容易進入機體內部，引起內部構件腐蝕。,,

28、因此，螺釘必須按規(guī)定擰緊。此外，同一構件上各個螺釘?shù)臄Q緊度必須一致。否則，緊者容易損傷，松者容易脫落，而且蒙皮也會因受力不均勻而翹曲。 飛機結構上的連接螺栓，通常承受較高的交變應力，產生疲勞破壞是很常見的故障。 在飛機結構維護和修理過程中，應認真按規(guī)定檢查螺栓的損傷。損傷的螺栓應及時更換。,,五、接頭的損傷模式 接頭的損傷，按其損傷性質和特征可分為： (1)裂紋損傷：疲勞裂紋、腐蝕疲勞裂紋、應力腐蝕

29、裂紋、氫脆或鎘脆裂紋以及意外事故造成的靜載破壞裂紋; (2)劃傷、擦傷、刮傷和壓坑損傷; (3)孔的擠壓損傷; (4) 摩擦損傷。,,1．接頭的疲勞損傷 飛機結構的接頭，承受和傳遞很大的載荷，經受著高交變應力的作用；另外，一般說來接頭部位的結構形狀復雜，應力集中現(xiàn)象嚴重。因此，在這些部位的應力集中處(例如孔邊和拐角處，易于萌生疲勞裂紋，發(fā)生疲勞破壞。,,2．接頭的應力腐蝕 因為飛機結構的接頭，

30、承受和傳遞高載荷。通常用超硬鋁合金、高強度鋼、鈦合金等材料經模壓、鍛制而成。它們對應力腐蝕具有較強的敏感性； 另外，接頭部位容易產生由熱處理等工藝引起的殘余應力，也容易產生裝配應力。根據(jù)維修資料統(tǒng)計，大部分構件的應力腐蝕是由殘余應力和裝配應力引起的。所以，接頭易于萌生應力腐蝕裂紋，導致應力腐蝕破壞。,,3．接頭的氫脆、鎘脆及鋅脆等脆裂損傷 用高強度鋼材制成的飛機結構的接頭還具有氫脆、鎘脆等脆斷傾向。 所以，用這種

31、材料制成的接頭如果加工工藝、熱處理工藝、電鍍工藝不合理，就容易產生氫脆、鎘脆及鋅脆等脆裂損傷。,,§6－2 飛機結構損傷檢查的方法及選取  飛機結構損傷檢查的方法： 一般目視檢查法 ●目視檢查法 詳細目視檢查法 ●無損檢測法。,

32、,,一、目視檢查法 檢查者在一定光亮度的場合下，用眼睛目視檢查飛機或飛機構件，有時還需要借助其他工具(如：手電筒、反光鏡、放大鏡、內窺鏡等)實現(xiàn)目視檢查，這種方法稱為目視檢查法(又稱光學一目視檢查法)。 在航空維修中，光學一目視檢查是保證飛行安全的重要檢查手段之一。,,●飛機結構的目視檢查可分為: 1.環(huán)繞飛機一周的目視檢查(稱為巡視檢查) 2.一般的結構目視檢查 3.特殊的零部件的詳細目視檢查等。

33、 檢查者在目視檢查過程中，要注意檢查裂紋、腐蝕、螺釘松動、間隙、漆層的完好性等損傷。,,在作目視檢查時，有時需要打開檢查口蓋、整流罩、放泄燃油和進行清洗、或除去涂層等。 另外. 常常需要借助其他工具來實現(xiàn)目視檢查，如：手電筒、反光鏡、放大鏡、內窺鏡等輔助工具。,,其中，內窺鏡又稱孔探儀，是具有多種用途的光學檢測工具，可用于各種各樣視力極限所不能看到部位的檢查。 但是，它不適合用于寬度窄的小裂紋的檢查，只能用來檢

34、查限定區(qū)域內的較長裂紋、結構破損或扭曲變形等缺陷。 例如，采用內窺鏡檢查起落架作動筒內壁的裂紋和腐蝕等缺陷。,,● 優(yōu)點： 操作簡便、直觀、成本低、檢查范圍廣，以及可發(fā)現(xiàn)表面寬度大的裂紋、機械磨損、表面腐蝕、壓傷、斷裂、永久變形、保護層脫落、零件上的沉積物、系統(tǒng)的滲漏等損傷和缺陷。 ●缺點： 人的肉眼分辨率低，只能發(fā)現(xiàn)寬度較大的裂紋(寬度為0.1～0.01mm)，寬度小于0.01mm的裂紋就無法

35、發(fā)現(xiàn)。,,檢查時需要良好的照明條件，通常規(guī)定，光學一目視檢查的白光照度應不低于2000lx。 只有在檢查微小缺陷、零件內部缺陷以及目視所不能勝任的情況下，才需要采用無損探傷方法檢查。即使是這樣，所有部件在進行無損探傷之前，凡是能目視到的都必須經過目視檢查。,,二、無損檢測法 在飛機維修和修理中常用的無損檢測方法有： ●射線檢測法 ●超聲波檢測法

36、 ●磁粉檢測法 ●渦流檢測法 ●滲透檢測法,,1．射線檢測法 X射線（最常用） 射線 γ射線 中子射線 X射線是一種波長很短的電磁波。它能穿透可見光不能穿透的物質，

37、使感光膠片感光或使某些熒光物質發(fā)光。,,X射線具有穿透金屬或其它物質的能力，其穿透率隨被照材料、厚度或密度而不同。 X射線透過被檢物體時，缺陷部位(如氣孔、非金屬夾渣等)和基體金屬對射線的吸收能力是不同的。 缺陷部位對射線的吸收能力大大低于正常部位對射線的吸收能力。,,這樣，透過有缺陷部位的射線強度高于正常部位對射線強度。 所以，X射線膠片上相對應的缺陷部位接受的X射線粒子就多，所形成缺陷

38、影像的黑度也就高。 這樣，缺陷的大小、形狀、所在位置就反映在底片上了。,,●特點: (1)射線檢測法不但可檢測出材料表面缺陷，還可檢查材料內部缺陷。 (2)飛機上結構件可作原位檢查。這樣可節(jié)省為檢查而拆裝的工時，縮短飛機的維修停場時間。,,(3)只能發(fā)現(xiàn)平行于射線束方向上具有足夠厚度的裂紋。 (當緊緊閉合的裂紋與射線束所呈的夾角超過5°時，將很難發(fā)現(xiàn)它。這是

39、因為在照射方向上幾乎沒有厚度差別的緣故。因此，有時需要進行多方位的照相。） （4） 辨認缺陷需有一定的經驗。,,●應用: 用于檢測飛機結構件的疲勞損傷和其他損傷(如腐蝕損傷)， 在飛機上，能夠采用X射線探傷方法檢測的具體部位是： (1)機身：窗框、工藝對接框和加強框、進機門框(服務門框)、貨艙門框以及機艙內各加溫管道區(qū)等。,,(2)機翼：機身與機翼連接肋(稱為根肋)、加強肋、內外

40、翼結合肋、翼梁、油箱工藝口(人工檢查孔)以及縫翼、襟翼、副翼和導流板等。 (3)水平尾翼：翼梁、翼肋以及升降舵內部結構等。,,(4)垂直尾翼：翼梁、翼肋以及方向舵內部結構等。 除列出的上述四個區(qū)域中的主要部位外，對維護和修理中產生懷疑的部位，如用其他方法不能實施檢查時，可應用射線探傷法來檢查。,,2．超聲波檢測法 高頻聲束射入被檢材料，經過不同介質分界面時會發(fā)生反射，檢測者分析反射聲束，便可確定缺陷的存在及位置。

41、這種檢測方法稱作超聲波檢測法。,,超聲波檢測方法在飛機結構修理中主要是檢測構件的疲勞裂紋和腐蝕。 超聲波探傷時，只要聲束方向與裂紋之間夾角達到一定要求，即可清晰地顯示裂紋缺陷。,,3．磁粉檢測法 鐵磁工件被磁化時，缺陷的存在會使得工件表面產生漏磁。磁粉檢測就是通過檢測漏磁來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種無損檢測方法。 磁粉檢測法是發(fā)現(xiàn)飛機結構中鐵磁性材料構件表面或近表面缺陷的最可靠方法。,,●應用:

42、 絕大多數(shù)鐵磁性材料制成的零、部件，其表面和近表面的缺陷都可以采用磁粉檢測方法來檢測。(主要用于檢測鍛鋼件及焊件。) 注意: 非磁性材料，不能采用磁粉探傷檢測缺陷，例如, 奧氏體不銹鋼。,,●特點: 1)操作簡便，檢測迅速，缺陷直觀; 2)靈敏度高; 3)只能探測鐵磁性材料; 4)不能確定缺陷的深度，只能確定缺陷的位置和長度。,,4．渦流檢測法 工作原理: 渦流檢測是以電磁感應原

43、理為基礎的。檢測線圈通以交變電流(即激勵電流)，就會在線圈的周圍產生一個交變的磁場(初級磁場)。 如果將線圈靠近被檢測的導電試件，在交變磁場的作用下，試件中就會感生出交變的電流──渦流。 而渦流也在試件中及其周圍產生一個附加的交變磁場(次級磁場)。根據(jù)楞次定律可以知道次級磁場的方向與初級磁場的方向相反。,,通過測量檢測線圈中的電流變化量可以確定次級磁場的變化值。在理想試件中產生的渦流流動形式是一定的。 如

44、試件表面(或近表面)有裂紋的話，勢必使渦流的流動發(fā)生畸變而影響次級磁場。這樣通過比較，設法檢測出這些渦流畸變的情況，就可以判斷試件中有無缺陷，這就是渦流探傷的原理。,,●特點: 1)對疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋缺陷比較敏感，有很高的靈敏度。 2) 可以在飛機末經拆卸的現(xiàn)場對許多部位作原位檢查。 3) 只能檢測導體構件并且不適合于檢查大面積的損傷。,,●應用: 可用來檢測導電的鐵磁性和非鐵磁性金屬表面或近表面的折疊

45、、裂紋、空洞及夾雜等缺陷。 在飛機結構的維修檢查中，渦流探傷主要用于檢查機翼大梁裂紋、框架的連接部位裂紋以及緊固件孔的周邊裂紋，還可檢查鋁蒙皮的腐蝕損傷。 在起落架等部件維修檢查中，可采用渦流法檢查一些功能構件上的疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋等。,,●應用舉例: 檢查緊固件孔周邊疲勞裂紋的方法，如圖6一3所示，只要將大小與孔徑相適應的探頭在孔內旋轉并上下移動掃描，就可以得到孔周邊裂紋的信息。

46、連接部位的大部分螺栓孔、鉚釘孔(孔徑4.7～ 25mm，板厚0.5～25mm)都可用這種方法進行檢查。 但是，當板厚在1.5mm以下時，板料太薄，邊緣效應大，給檢測帶來了困難。 原則上根據(jù)被檢孔的大小制作探頭，不管是孔徑多大的孔都可進行這種檢查。,,在實際應用中，不同孔徑的孔太多，即使是公稱尺寸相同的孔徑由于制造的誤差不一樣，實際孔徑也是有差異的。 為了實現(xiàn)使用較少的探頭，檢測較多不同孔徑的孔，往往在探

47、頭的頭部開有槽口。這樣，可以使探頭的檢測范圍具有少量的彈性，并且，能夠改善探頭與孔壁之間的接觸狀況，減少間隙效應。,,,,5．滲透檢測法 定義: 將一種含有染料的滲透劑涂在零構件表面上，滲透劑在毛細作用下滲入表面開口的缺陷中。 然后,去除掉零構件表面上多余的滲透劑，再在零構件表面涂上一薄層顯像劑，缺陷中的滲透劑在毛細作用下重新被吸附到零構件表面上，從而形成放大了的缺陷顯示。 在黑光燈

48、下(熒光檢測法)或在白光燈下(著色檢測法)觀察缺陷顯示。這種檢測方法稱作滲透檢測方法。,,滲透檢測是檢查非松孔性材料表面缺陷的一種無損檢測方法。它不受零構件的形狀、大小、組織結構和化學成分及缺陷方位的影響。,,●特點: 1)  操作簡單; 2)  缺陷顯示直觀; 3) 檢測靈敏度比較高，復雜零構件一次可檢查出幾個方向缺陷; 4) 只能檢查露出表面的開口缺陷，不能檢測多孔性

49、材料。,,●應用: 廣泛應用于黑色及有色金屬鍛件、鑄件、焊接件、機加工零件以及陶瓷、玻璃、塑料等零構件表面開口性缺陷的檢測。 采用這種檢測方法能檢查出裂紋、孔洞、折疊、分層、疏松等表面缺陷,,三、飛機結構損傷無損檢測方法的選取 (一)表面裂紋的檢測 對構件表面上有裂紋痕跡的裂紋或是穿透性的裂紋。按表6一1中給出的順序優(yōu)先選取。,,表6一1 三種常見材料表面裂紋的無損探傷方法,,1．鋁合金結構件

50、 渦流檢測是探測鋁合金構件損傷的最通用方法，它最適合于檢測鋁合金構件表面裂紋。 采用這種探傷方法只需簡單地清潔或不清潔構件表面，探傷效率高； 另外，采用這種方法，不受低溫的影響。,,渦流探傷是檢測特定位置損傷的較好方法。 但渦流檢測不適合于檢查大面積的損傷，因為探頭必須掃描整個表面，這顯然是太費時間了。在這種情況下，建議采用滲透檢測方法。,,2．鋼結構件 檢測鐵磁材料表面小裂紋時，應優(yōu)先

51、選用磁粉檢測方法。它是檢測鐵磁材料表面小裂紋的最靈敏方法。 對結構件的原位檢查，推薦使用手提式磁軛或永久磁鐵進行檢查，也可用渦流探傷方法檢查。,,3．鈦合金結構件 探測鈦合金結構件的表面裂紋，應優(yōu)先選用滲透檢測方法。 鈦合金主要用在高溫結構部位，這些部位表面容易形成一層薄的油和炭黑層。因此，探傷時要特別注意清洗構件表面，保證裂紋部位清潔，易于滲透液滲透。不能清潔的區(qū)域，應采用渦流檢測方法。,,(二)隱藏面裂

52、紋的檢測 檢測鋁合金、鋼和鈦合金結構隱藏面裂紋，通常采用低頻渦流檢測法、X射線檢測法或超聲波檢測法，如圖6一4和圖6一5所示。,,1．渦流檢測法 (1)可以檢測第二層或更深層的裂紋; (2)可以檢測到不垂直于構件表面的斜裂 紋; (3)檢測裂紋的靈敏度隨探測深度增加而 迅速降低。在6.35mm厚度以下，可以 發(fā)現(xiàn)的裂紋尺寸大約為12.7mm;,,(4)不

53、能檢測出平行于檢測表面的層狀裂 紋; (5)此檢測方法不能用在鋼結構件上。這 是因為鋼結構件是強磁性材料，由于 冷加工等原因，其表面導磁率隨位置 變化很大，探傷時易產生干擾信號。,,,,,,2．X射線檢測法 (1)可以檢測出第二層或更深層的裂紋; (2)裂紋檢測靈敏度隨材料總厚度增加而降低;,,(3)必須能安置X射線源和成像底片，并且X

54、射線束要垂直于構件表面(假設裂紋與表面呈90o); (4)裂紋的可檢測性與其裂紋寬度有關，垂直于X射線束的緊閉合裂紋是檢測不到的。裂紋必須與X射線束成一直線，與X射線方向超出5o的裂紋就不可能檢測出來。,,3．超聲波檢測法 (1) 采用斜探頭可以檢測到不垂直構件表面的斜裂紋; (2) 能檢測到平行于構件表面的層狀裂紋; (3) 采用超聲波檢測法發(fā)現(xiàn)小裂紋的能力很強，能發(fā)現(xiàn)表面以下1.5

55、mm×1.5mm的裂紋; (4) 只限于檢查傳感器能接近的構件。,,(三)緊固件孔裂紋的檢測 1.當卸下緊固件，檢測緊固件孔裂紋時，應優(yōu)先選用渦流檢測(緊固件孔渦流探頭)。,,2.當不卸下緊固件時，可采用低頻渦流檢測(使用環(huán)狀探頭，只要使探頭對準構件表面的緊固件頭(圖6一6)即可。,,,,采用這種檢測方法 能發(fā)現(xiàn)蒙皮或加強板孔邊較長的裂紋。 也可以采用超聲剪切波探頭檢測安裝著緊

56、固件的孔邊裂紋損傷，如圖6一7所示。最小可檢裂紋尺寸大約為1.5mm ×l.5mm。超聲波法只能被用來檢測上層蒙皮的裂紋。,,,,(四)腐蝕檢測方法的選取 發(fā)現(xiàn)和估計腐蝕損傷最常用無損檢測方法是: X射線 渦流 超聲波檢測法,,1．X射線檢測 可用X射線檢測

57、發(fā)現(xiàn)腐蝕產物離開腐蝕部位的嚴重腐蝕。 當腐蝕產物留在原位時，基本上不能改變X射線照相的黑度，底片上顯示不出腐蝕現(xiàn)象。 X射線檢測常用來檢查機身桁條和框架構件上的腐蝕。在這些構件上的嚴重腐蝕常常會使構件產生凸起現(xiàn)象，或者腐蝕產物離開原腐蝕部位。這兩種情況下，照相底片上都會顯示出腐蝕。,,2．低頻渦流檢測 可用渦流檢測發(fā)現(xiàn)或估計機身蒙皮隱蔽側的腐蝕損傷。一般說來，總存在著某些腐蝕跡象，例如蒙皮凸起，提示檢測者對

58、懷疑區(qū)進行檢測。 渦流檢測是估計機身蒙皮損傷的較好方法，因為它對晶界開裂是靈敏的，并且用該檢測方法還能發(fā)現(xiàn)腐蝕部位上的小裂紋。,,3．用超聲波數(shù)字厚度計檢測 超聲波數(shù)字厚度計可被用來從側邊測量板厚度，厚度讀數(shù)可精確到1％。 可用數(shù)字厚度計測量較輕腐蝕。 但是，確定中等腐蝕和嚴重腐蝕是不可靠的。 這是因為厚度計測量要求有一個平的反射面，而中等腐蝕或嚴重腐蝕的腐蝕面凸凹不平，不能提供一個平的

59、反射面。,,§6－3 結構件的可允許損傷及其修整措施 一、損傷容限值的影響因素 損傷的等級不僅取決于損傷的嚴重程度，而且取決于損傷所在的區(qū)域和部位、損傷的類型、結構件的材料等。,,飛機結構可允許損傷的容限值通常與下列幾方面的因素有關 ： (1) 損傷所在區(qū)域 對于要求保持良好氣動外形的區(qū)域，，通常對凹陷損傷容限值會提出較嚴格的要求。,,（2）結構件的受力狀態(tài) 構件受

60、力大，應力水平高，則損傷容限值就偏低；反之，則損傷容限值就較高。,,(3)損傷的方向 飛機結構件的劃傷和擦傷的深度和長度容限值與損傷方向有關。 一般說來，橫向損傷(損傷方向與構件的縱向垂直)的容限值比縱向損傷(損傷方向平行于構件的縱向)的容限值低一些。,,例如，安一24飛機大修手冊中規(guī)定，在內、外翼面板上，橫向劃傷和擦傷的深度容限值為蒙皮厚度的15%，長度容限值為100mm； 而對于縱向擦傷和劃傷，深度容限值可

61、達到蒙皮厚度的23% 。 這是因為橫向劃傷和擦傷基本上垂直面板的最大拉應力方向，結構件容易產生疲勞破壞。,,(4) 損傷的類型 劃傷和腐蝕都是一種表面損傷，但是損傷類型不同，損傷深度容限值也不同。 例如, 波音737一300飛機結構修理手冊》中規(guī)定： 增壓機身蒙皮的擦傷深度容限值為蒙皮厚度的15% ; 腐蝕損傷的深度容限值為蒙皮厚度的10% , 且最深不得超過0 .025 in.

62、 (0 .64mm)。,,(5)結構件的類型和材料 當飛機結構件為鍛件時，一般不允許存在凹陷損傷。對于存在這種損傷的鍛件，通常采用加強或換件的方法進行修理。 7075 和7178 鋁合金構件以及鈦合金構件不能去修整壓坑。因為修整后容易產生裂紋。膠接區(qū)域的壓坑不能修整，因為修后可能會脫膠。,,(6) 損傷所在部位 飛機結構擦傷、刮傷及腐蝕等損傷的容限值與損傷所在部位有關。 如果損傷發(fā)生

63、在機身下部增壓區(qū)構件上或非增壓區(qū)構件上，損傷深度容限值為構件厚度的15%； 但對于機身增壓區(qū)上部構件，損傷深度容限值為構件厚度的 l0 ％。 對于機身增壓區(qū)，蒙皮不允許存在穿孔損傷，而對于非增壓區(qū)，規(guī)定尺寸范圍以內的穿孔損傷可允許保留一定的時間。,,二、結構件的可允許損傷及其修整措施 在飛機結構修理手冊中，給出了各典型構件的可允許損傷及其修整措施。,,(一)蒙皮的可允許損傷及其修整措施 1．可

64、允許的凹陷損傷 （1）引起凹陷損傷的原因： a.外來物的撞擊(例如空中飛鳥的撞擊)或意外事故等，會形成局部凹陷 ; b.不正確的維修行為，例如工具的碰撞 ，也會形成局部凹陷; c.不當飛行。,,蒙皮、壁板和整流包皮的凹陷和(或)凸起變形，通常用波浪度表示。 如果飛機表面的波浪度超過一定值： a.增大飛機的飛行阻力，影響飛機的飛行性能； b.降低其疲勞強度。,,( 2)可

65、允許的凹陷損傷的界定 a. 對于非氣動力敏感區(qū)域，蒙皮凹陷或凸起變形通常規(guī)定為： 最大凹陷或凸起深度 Y≤0.l25 in. (3.l8mm)； 凹陷或凸起的最小寬度與最大深度之比 (A/Y) ≥30 見圖6一8。,,,,b. 對于氣動力敏感區(qū)域 波音737一300 飛機規(guī)定為:最大凹

66、陷或凸起深度Y≤0.05 in. (l .27 mm) ； 波音747飛機規(guī)定值為： Y≤ 0.03 in. ( 0.76 mm )。,,注意： 可允許的凹陷或凸起變形必須是光滑的，并且不得存在折痕、劃傷或裂紋，也不能存在緊固件松動。 另外，如果蒙皮凹陷或凸起區(qū)域存在疲勞裂紋或腐蝕，則應根據(jù)損傷程度進行修理。,,當蒙皮的凹陷或凸起變形沒有超過容限值時，不需要進行修理或周期檢

67、查； 如果蒙皮凹陷或凸起變形超出容限值，但是在凹陷或凸起區(qū)沒有發(fā)規(guī)緊固件剪斷或松動，也沒有緊固件孔明顯變?yōu)闄E圓孔的現(xiàn)象，如受條件限制不能馬上修理，則應在C檢時，檢查是否有腐蝕現(xiàn)象和疲勞裂紋。 必須指出，一般不能使用填補的方法修整超出容限的凹陷，因為這樣做會妨礙發(fā)現(xiàn)腐蝕和疲勞裂紋。,,2．可允許的裂紋損傷 飛機結構上的主要承力蒙皮，例如增壓機身蒙皮、機翼和尾翼的粱間蒙皮與前緣蒙皮等，當出現(xiàn)邊緣裂紋時，通常可以

68、按圖6一9所示的方法修整掉邊緣裂紋。 修整后應采用無損探傷方法確認沒有裂紋存在。 注意: a.最大修整寬度不得超過 4 mm ; b.要保證緊固件具有足夠的邊距。,圖6－9,,除可修整掉的邊緣裂紋外，當主要承力蒙皮出現(xiàn)超過上述容限值的損傷或其他形式裂紋后，如果不對含裂紋蒙皮進行理論分析、計算以及必要的試驗，是不允許裂紋存在的。 飛機結構的非主要承力蒙皮，例如只承受局部氣動載荷的整流包皮，可

69、允許存在一定長度的裂紋，但應打止裂孔。,,3．可允許的劃傷、擦傷和腐蝕等損傷 不同飛機對蒙皮劃傷、擦傷和腐蝕等損傷容限值的規(guī)定是不同的。 通常規(guī)定： 劃傷、擦傷深度容限值為蒙皮厚度的15 ％ ； 腐蝕損傷深度不超過蒙皮厚度的10 % (損傷深