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老龄飞机结构的附加结构检查

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  • 发布日期:2013-08-08 08:07
  • 有效期至:长期有效
  • 技术区域:广东湛江市
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详细说明
航空维修与工程》 田秀云 王福生
 

 

保持老龄飞机结构的完整性对保持老龄飞机固有可靠性水平起到关键性作用。本文简述了老龄飞机附加结构检查的适航性管理要求,并论述了老龄飞机的附加结构检查大纲。  

 FAA、JAA、CAA以及型号合格证持有人(TCH)和运营人一直在为保持老龄飞机的结构完整性进行研究工作。传统上,这些工作通过交换使用信息和改变检查大纲,以及在飞机上加以改装完成。然而,随着飞机利用率的提高,使用寿命的延长以及对目前运输机队的高安全性要求,需要制定一个飞机持续结构完整性大纲来确保所有飞机的结构完整性维持在高水平上。 
                老龄飞机附加结构检查的适航性要求
  FAA在“AC91-56B飞机持续结构完整性大纲”中为TC持有人制定附加结构检查大纲(SSIP)提供了如下指导。
  1.初始附加结构检查大纲的制定、执行
  初始附加结构检查大纲应在为保持飞机结构完整性所需要的检查和改装明显增加之前(这需要综合分析计算结果、试验结果和使用经验后确定)开始执行。TCH应按“老龄飞机安全最终规章”的期限完成初始附加结构检查大纲。一般说来,为确保运营人需要时能得到可接受的附加结构检查大纲,TCH应在机群中使用时间最长或飞行循环次数最多的飞机达到设计使用目标的一半时,开始制定附加结构检查大纲。
  TCH推荐的附加结构检查大纲、使用标准以及该标准的依据(这些统称为SSID)应呈交到FAA飞机合格审定办公室进行审查和批准。FAA对SSID的审查包括工程和维修两个方面。
  因为SSID应用于所有营运人,而且它所关注的是老龄飞机的安全性,所以,SSID应按适航指令强制执行,或者通过顺从“老龄飞机安全最终规章”执行。另外,在初始SSID评估期间,对安全性有重大影响的任何服务通告或者其他服务信息出版物都应按AD执行。
  2. 附加结构检查大纲的内容
  对于10座以上的多发飞机,TCH应基于损伤容限设计制定附加结构检查大纲。附加结构检查大纲应包括:损伤的类型、 可能的位置、检查入口、门槛值、检查周期、方法和步骤、可应用的改装和/或寿命限制、对执行SSIP有效的操作类型。
  3. 附加结构检查文件的修改
  当附加信息(包括实验数据和使用信息)表明需要修改SSID时,TCH就应当修订SSID。任何对SSID准则的修正和这些修正的依据应呈交到FAA进行工程和维修两方面的审查和批准。

                附加结构检查大纲的类型
  附加结构检查大纲(SSIP)大体上可分为以下三种类型。
  一种是给出明确的检查要求,如波音707飞机的附加结构检查要求。它给出了可能产生疲劳裂纹的飞机具体部位、要求的检查方法、检查门槛值和重复检查周期以及抽样检查要求。
  另一种是按损伤容限额定值(DTR)确定检查周期和方法(如波音727、737、747、757飞机的SSIP),该方法是由TC持有人给出每一结构项目的DTR检查表和DTR额定值,由营运人根据自己的维修计划,选择检查方法和间隔;所选择的检查方法和检查周期要使得对应的DTR总和大于或等于DTR额定值。由于SSIP项目给出的是DTR检查表,可以有多种选择,因此,在营运人制定检查方案后,应有专门的分析报告并经管理当局批准。
  第三种形式是将附加结构检查要求作为维修大纲的补充维修项目,统一列入MRB报告的结构检查大纲中,例如,空客飞机和BAe-146飞机等。


                        用DTR体系确定附加结构检查大纲的基本思想及应用
  1.DTR体系的基本思想
  适航条例FAR25.571要求对飞机结构进行损伤容限评定,以保证在飞机使用寿命期内,如果结构发生严重损伤(开裂或部分破坏),在损伤被检出以前,其余结构仍能承受规定的载荷而不致发生失事性破坏。一个具有良好损伤容限特性的结构,至少应具备两个条件:(1)缓慢裂纹扩展,即含裂纹结构在剩余强度达到规定值之前,有较长的裂纹扩展期;(2)对已出现的裂纹有较高的检出能力,即在裂纹扩展期内,按规定的检查大纲检查,有足够大的概率将裂纹查出。
  裂纹扩展期越长,对一定的检查周期,检查次数就越多,裂纹被检出的可能性就越大。对一个机队来讲,只要在机队中任一架飞机的某一具体细节处检测出裂纹,就应以此作为一种报警信号,对其他飞机相应部位进行必要的检查来发现已存在的裂纹,或者采取适当的措施预防再产生裂纹。因此,可以把机队中各架飞机所研究细节处的任一条裂纹超过其临界长度之前,按规定检查大纲,至少检查出一条裂纹的概率 作为结构损伤容限特性的一种度量。这也就是DTR体系的基础。
  机队中飞机结构存在裂纹的检出概率取决于裂纹数、裂纹检测次数、可达性和检测技术水平等因素。显然,在一定期间内的检测次数和(或)裂纹越多,则在机队中至少检测出一条裂纹的概率就越大。
  DTR体系的基本思想是将飞机结构的可达性、裂纹扩展和剩余强度等结构特性与机队裂纹检测能力联系起来,建立能同时反映这几方面因素的综合度量指标,以便对使用中的飞机结构进行损伤容限评估。实现这一思想,要求建立大容量的使用信息数据库。
  要求的DTR值(额定值)是根据使用经验确定的。
  这个方法除了可为不同型号飞机的相似细节提供一个用于损伤容限评定的对比估算值以外,还提供了一个简化方法来估算不同裂纹扩展周期、不同检查周期、不同检查方法、可达性的改善以及辅助检查或特殊检查的使用等各种因素对结构损伤容限特性的影响。
  2.结构细节的DTR值
  波音商用飞机公司已编制了波音757型飞机各典型结构细节的DTR检查表。图1给出了757型飞机机身上部蒙皮和桁条连接处的DTR曲线(取自相应的DTR检查表)。航空公司可根据自己机群的维修计划,确定各典型细节的检查间隔和检查方式。然后,根据图1(a)规定的检查方向(典型),查图1(b)的DTR曲线(典型),由已确定的检查方式和检查间隔,得到相应的DTR增量(△DTR)。
  DTR值具有简单的可加性。如对机队飞机的某一细节用不同手段,从不同方向进行检测,可将各自求得的DTR值简单相加,而估算出该细节总的DTR值。
  3.判别准则
  估算出结构细节DTR的总值后,还必须知道要求的最小损伤容限额定值DTR ,才能建立必要的判别式。DTR 主要根据对开裂环境和允许最低裂纹检出概率的工程判断来确定。此外,还要考虑破损安全应力与正常使用应力的比值,以及在从事与结构检查无关的一般维修活动中所提供的对损伤的额外检出概率。前者确定了DTRyq 的基本值,后者确定DTRyq 的附加值。
  确定损伤容限额定值方法要求满足的条件是:
DTR ≥DTRyq
  表1中的DTRyq 值是针对某类民用飞机确定的,可供参考。由表1可以看出,不同部位的损伤容限额定值对应不同DTRyq值。


  4.DTR体系的应用
  DTR方法只对“老龄飞机”适用,在一架飞机使用的初期是不可使用的。DTR方法也不应用于所有结构。
  当得到的DTR不能接受时,可以借助下述的一种或几种方法,使其达到要求的水平。
  ● 提高可检性 改善可达性/可见性,采用更先进的检查方法。
  ● 加强监测 在较低的、更常用的级别上检查,采用特殊的或辅助的方法检查。
  ● 延长裂纹扩展期  改变材料/设计/应力水平。
  检查周期加大,DTR减小。当DTR减小到要求的最低水平时,需要修改维修大纲。可供考虑的方法是:停止加大检查周期、修改细节的基本维修计划、用机队领先飞机的检查补充基本维修计划。

                波音推荐的附加结构检查大纲
  波音757飞机结构是按联邦航空条例FAR 25.571的45号修正通告要求设计的“损伤容限”型结构。FAR 25.571要求必须对飞机结构作损伤容限评估或寿命评估,以表明:“在飞机寿命期内可以避免由于疲劳、腐蚀和意外损伤造成灾难性失效的发生”。波音757型飞机的所有重要结构项目(SSI)已结束了损伤容限评估,并已提供DTR检查表和附加结构检查大纲。另外,还把按照FAR 25.571要求进行检查的疲劳敏感性重要结构项目放入第九节“适航限制项目”中。
  在波音757型飞机的MPD中,波音公司已采用DTR方法推荐了适用于波音757型老龄飞机的附加结构检查大纲(SSIP),并纳入到MPD第八节的结构检查大纲中。相应的SSIP任务通过MPD任务号尾部序列号“-50”识别。例如,MPD任务号5350-143 -50E中的序列号“-50”就是一个SSIP任务。在结构检查大纲列表中给出了附加检查门槛值和检查间隔。

 

 

 
 
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