A320飞机大翼锥形螺栓断裂分析及处理_李强.pdf

36航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING2023/1 形螺栓材料为合金钢，具有较强的刚度和强度。相对于普通螺栓，锥形螺栓周1 故障现象一架 A320 飞机检查中发现左大翼下部加强板的下表面一颗锥形螺栓头凸起（见图 1），从内部接近检查，发现该锥形螺栓尾部已断裂（见图 2）。该锥形螺栓位于大翼下部蒙皮和主起落架5 号肋下部法兰上。2 故障分析该区域锥形螺栓连接的结构在起落架旁，是飞机的重要承力部件，在飞机起降过程中容易受到高速冲击载荷的影响，螺栓频繁承受较大载荷。失效的锥A320 飞机大翼锥形螺栓断裂分析及 处理Fracture Analysis and Treatment of A320 Large Wing Taper-lok 李强/深圳航空有限责任公司摘要：对一起锥形螺栓断裂事件进行调查，分析了锥形螺栓断裂的可能原因。结合机队普查结果，得出与飞机制造商不同的调查结论和建议。提出当前锥形螺栓的断裂原因暂不明确，仍存在安全隐患，应当定期进行检查并报告异常情况，并推动制造厂商和适航当局修订处理建议。同时建议，锥形螺栓的更换较复杂，对飞机停场周期影响较大，应提前进行准备。关键词：锥形螺栓；断裂；调查；故障分析Keywords：taper-lok；fracture；investigation；fault analysis图1锥形螺栓外部损伤情况图2锥形螺栓内部损伤情况伤往往选择提前更换，对大型航空公司而言每年将造成不小的浪费。4 缓解措施1）波音公司提供对 VHF 天线粘贴3M 聚亚安酯防风蚀膜方案，以减少日常运行中的风蚀损伤，延长 VHF 天线的使用寿命，航司可以选择执行该方案以降低换件频率。2）参考波音 737NG-FTD-23-02006General Information for Painting An-tennas and Radomes，波音虽不鼓励运营人自行对天线补漆，但不反对按照BAC5845 规范使用 BMS10-60 Type II 聚氨酯漆对 VHF、ATC/DME 天线进行漆层修复，因此，建议航司制订有效的天线漆层修复方案以延长天线使用寿命。5 总结波音 737 飞机 VHF、ATC/DME 系统刀型天线结构牢固，可靠性高，日常运行中常见的掉漆、风蚀、缺口等表层损伤不会威胁天线的正常工作，可以不作处理。即使是天线前缘结构层出现破损穿孔，一般也不会影响天线的结构完整性及牢固性和导致水汽入侵天线单元，只要确认系统工作正常，可以延缓更换。航司可以视情评估调整航线检修标准，适当放宽相关检查和换件标准。飞机外部天线的涂层及风蚀膜的作用在于延长天线寿命，降低经济成本，即使天线及相关系统失效，一般情况下也能满足MMEL和DDG偏差要求。相关天线的风蚀掉漆缺陷不会影响安全，仅影响天线的使用寿命，属于经济性问题。维修放行人员及监管人员转变维修理念，在维修方案的指导下合理开展维修工作，减少无效维修和过度维修，降低航司维修成本，避免造成不必要的运行影响。工 程 ENGINEERING DOI:10.19302/ki.1672-0989.2023.01.00337AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING航空维修与工程2023/1 图3螺栓应力分布示意图围结构所受应力均匀分布（见图 3）。综合分析认为，造成锥形螺栓断裂的可能原因有以下几方面：1）由于设计缺陷，锥形螺栓不能长期承载该区域的载荷；2）锥形螺栓在安装过程中存在装配干涉，拧紧时存在应力，导致螺栓断裂；3）飞机在运行过程中出现重着陆；4）锥形螺栓存在制造缺陷。2.1 飞机制造商调查情况收到锥形螺栓异常报告后，飞机制造商于 2014 年 12 月发布紧急检查文件AOT A57N006-14，要求对大翼下部蒙皮和主起落架 5 号肋下部法兰上的锥形螺栓执行重复详细目视检查，以确认锥形螺栓是否有位移、丢失或断裂等损伤。EASA 和 CAAC 也相应下发 AD/CAD，要求按照 AOT 对锥形螺栓进行重复检查。发布 AOT 后，制造商经过调查，认为锥形螺栓断裂原因是部分批次锥形螺栓热处理不正确导致出现质量问题，这些螺栓安装在 2014 年 1 月至 2015 年8 月期间出厂的飞机上。为此，制造商于 2015 年 8 月发布了检查 SB A320-57-1203，适用于 2014 年 1 月至 2015 年 8月间出厂的飞机。该 SB 重申了 AOT A57N006-14 对大翼下部蒙皮和主起落架 5 号肋下部法兰上的锥形螺栓的检查要求，并给出一次性超声波检查的终止措施，即如果飞机自生产日期起不少于120 天内按 SB 执行过超声波检查，则可作为重复检查要求的终止措施。根据制造商的调查和采取的措施分析，锥形螺栓断裂的原因为制造缺陷，若超声波检查螺栓无异常则隐患 消除。2.2 航空公司调查情况收到飞机制造商 AOT/SB 以及局方发布的 CAD 后，该航空公司下发了工程指令，对锥形螺栓执行重复检查，未发现锥形螺栓凸起或断裂损伤。后续又按照 SB/CAD 要求执行一次性超声波检查的终止措施，仍未发现 SB A320-57-1203 适用范围内的飞机出现锥形螺栓断裂或存在内部缺陷。但几年后的一次日常检查中再次发现一架飞机大翼下部蒙皮和主起落架 5 号肋下部法兰上的锥形螺栓凸起，从内部接近检查发现锥形螺栓已断裂。进一步调查发现该飞机不是2014年1月至2015年8月期间出厂的，不在 SB/CAD 的适用范围内，即锥形螺栓不应存在制造缺陷。第二次发现锥形螺栓断裂后，该航空公司咨询飞机制造商是否有必要扩大 SB 适用范围，制造商答复因收到锥形螺栓断裂的案例较少，没有证据表明SB 适用性范围外的锥形螺栓存在同样的质量问题，因此在完成锥形螺栓断裂原因调查前 SB 适用性无需修订，即 SB适用性范围外的锥形螺栓无需再执行额外检查。考虑到锥形螺栓对安全的影响，且锥形螺栓的安装状态非常特殊，日常检查只能通过螺栓头是否异常来确认锥形螺栓是否有损伤，一旦发现螺栓异常，锥形螺栓往往已经断裂。为消除该安全隐患，该航空公司决定对全机队 A320飞机大翼下部蒙皮和主起落架 5 号肋下部法兰上的锥形螺栓执行一次超声波检查，以确认锥形螺栓是否存在缺陷。检查发现 10 架飞机的锥形螺栓存在缺陷（见表 1），其中三架飞机在 SB/CAD适用范围内，属于第二次执行超声波检查，其他飞机不在 SB/CAD 适用范围内。将损伤的螺栓寄往制造商实验室进行分析，暂未得出螺栓断裂原因，制造商也暂无更新 SB 适用性的计划。查询这些锥形螺栓断裂的飞机，没有发现有重着陆的历史记录。以上调查及分析无法确定锥形螺栓存在制造缺陷，锥形螺栓断裂的原因暂不明确。表1锥形螺栓缺陷检查记录序号飞机出厂时间1A2012 年 9 月2B2012 年 12 月3C2014 年 6 月4D2014 年 7 月5E2014 年 10 月6F2015 年 9 月7G2016 年 9 月8H2016 年 11 月9I2017 年 2 月10J2019 年 11 月38航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING2023/1 4 总结锥形螺栓连接的结构是飞机的重要承力部件，失效将对飞机的安全造成影响。本文通过对一架 A320 飞机大翼上锥形螺栓断裂事件进行分析，结合制造厂商的调查结果，认为螺栓断裂原因暂不明确，受影响的范围不仅限于服务通告涵盖的飞机，其他飞机也存在安全隐患。建议如下：1）定期对机队中的 A320 飞机大翼下部蒙皮和主起落架 5 号肋下部法兰上的锥形螺栓进行超声波检查；2）航司如发现锥形螺栓异常，应立即报告飞机制造商，以推动制造商修订服务通告和适航当局修订适航指令；3）该区域的修理较复杂，耗时较长，应提前进行相关培训、准备修理航材。参考文献1 Airbus.AOT A57N006-14 Inspect LH and RH Bottom Skin Fasteners at Main Landing Gear Rib 5 Footprint Location for Migrated or Missing Fastener Z.2014-12.2 Airbus.SB A320-57-1203 Inspection of LH and RH Bottom Skin Fasteners at Main Landing Gear Rib 5 Footprint Location for Migrated or Missing Fastener Z.2015-8.3 EASA.AD 2015-0026R1 Wing Bottom Skin at Main Landing Gear Rib 5Inspection Z.2015.4 CAAC.CAD 2015-A320-02R2主起落架5 号肋处机翼下蒙皮-检查Z.2015.5 Airbus.R57257576 Failed Taper-lok Fastener，Removal/Installation，MLG Support Rib Lower Flange Both Wings Z.6 Airbus.A320 Structural Repair Manual Z.图4锥形螺栓铰孔工具3 故障处理根据 SB A320-57-1203，出现螺栓损伤/丢失后，贴金属胶带可保留30天。保留到期后需拆除损伤的锥形螺栓，再根据实际的孔径安装新的螺栓。3.1 工具及航材准备锥形螺栓属于紧配合安装，拆除断裂的螺栓容易造成螺栓孔损伤，需要进行扩孔。由于锥形螺栓的更换量较少，航空公司一般不会购买拆装工具，而是采用租借工具的方式，且需先提供螺栓的相关数据，供应商才能确定对应的工具件号，该过程往往耗时较长。同时，采购锥形螺栓的周期也较长。因此，工具和航材对排故周期影响很大，需要提前准备。3.2 锥形螺栓的安装如图 4 所示，安装锥形螺栓首先要选择合适的铰孔工具。与普通螺栓不同，锥形螺栓孔在扩孔时需要逐步、多次铰孔，在铰孔过程中需使用润滑剂，并用锥形螺栓频繁试装，以避免铰孔过量。锥形螺栓必须湿安装，安装前需将密封胶涂抹在螺栓头下部，使用工具安装前需对预安装状态进行检查，并在安装后检查最终安装状态是否满足要求。由于锥形螺栓的安装比普通螺栓复杂，需对工作人员进行相关培训。工 程 ENGINEERING