試論波音飛機(jī)維修中墊片的使用

王傳旭

【摘 要】在飛機(jī)維修過程中，墊片的應(yīng)用非常廣泛，由于其數(shù)量和類型較多，使用不當(dāng)會(huì)造成主要承力結(jié)構(gòu)件嚴(yán)重腐蝕、變形，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)大修。為了合理選擇墊片，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，本文闡述了墊片在波音飛機(jī)維修中所起的主要作用及其應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】墊片；結(jié)構(gòu)修理；應(yīng)用

中國國內(nèi)飛機(jī)市場(chǎng)近幾年快速增長(zhǎng)，每年引進(jìn)了大量波音和空客飛機(jī)，中國自主研制的新型支線飛機(jī)已總裝下線，大飛機(jī)項(xiàng)目也已啟動(dòng)。

“年輕”的飛機(jī)要維護(hù)，“老齡”的飛機(jī)要維修、要退租，因此，作為航空器維修企業(yè)，孕育著巨大的市場(chǎng)和商機(jī)。 飛機(jī)修理正在成為國內(nèi)維修企業(yè)追逐的焦點(diǎn)。眾多的國內(nèi)維修企業(yè)都在加快前進(jìn)步伐，擴(kuò)大規(guī)模合縱連橫，精益化控制管理，并敢于突破創(chuàng)新，敢于挑戰(zhàn)技術(shù)壁壘，依托傳統(tǒng)維修方法，不斷應(yīng)用高新技術(shù)維修方法，以搶占龐大的維修市場(chǎng)。

1.飛機(jī)維修中墊片的作用

墊片的主要作用基本上可以分為長(zhǎng)度調(diào)節(jié)、腐蝕防護(hù)、圓角應(yīng)力釋放、角度調(diào)節(jié)、空腔替代、載荷分散、防松等七類。飛機(jī)維修過程中配合墊片使用的緊固件有螺栓、高鎖螺栓（Hex-DriveBolt）、螺絲、鉚釘?shù)?。下面以結(jié)構(gòu)修理中經(jīng)常使用的高鎖螺栓為主要參考對(duì)象，結(jié)合墊片的作用和特點(diǎn)進(jìn)行分析介紹。

1.1長(zhǎng)度調(diào)節(jié)

工程應(yīng)用中，可能會(huì)出現(xiàn)高鎖螺栓的有效夾緊長(zhǎng)度大于部件或材料厚度的情況，從而導(dǎo)致緊固件無法按手冊(cè)要求正確配合安裝。此時(shí)可以將墊片套裝在高鎖螺栓上來縮短其有效夾緊長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)正確的配合安裝，這種墊片稱為長(zhǎng)度調(diào)節(jié)墊片。

1.2防腐

當(dāng)高鎖螺栓與部件在材料上不相匹配，存在電位差時(shí)，有可能發(fā)生腐蝕。此時(shí)可以使用墊片隔離高鎖螺栓和部件，或通過腐蝕犧牲墊片來實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的保護(hù)，這種墊片稱為防腐墊片。

1.3圓角應(yīng)力釋放

安裝凸頭高鎖螺栓時(shí)，必須釋放或消除釘頭與釘桿過渡區(qū)域因孔邊緣利角產(chǎn)生的應(yīng)力集中，可以通過對(duì)部件上的孔進(jìn)行倒角處理或安裝上表面帶有倒角的墊片來消除應(yīng)力。帶有倒角的墊片可以實(shí)現(xiàn)緊固件與孔之間的均勻過渡，避免應(yīng)力集中，稱為圓角應(yīng)力釋放墊片。

1.4角度調(diào)節(jié)

一般，標(biāo)準(zhǔn)螺母底面與側(cè)面的夾角為90°，如果在斜面上安裝此類螺母，就必須使用墊片對(duì)結(jié)合面進(jìn)行角度調(diào)節(jié)以完成貼合無縫隙安裝。這類墊片成對(duì)出現(xiàn)，凹凸配合使用，稱為角度調(diào)節(jié)墊片。

1.5空腔替代

螺母空腔的目的是為了調(diào)節(jié)緊固件安裝長(zhǎng)度的范圍，同時(shí)防止螺紋與螺桿的嚙合，以更好的實(shí)現(xiàn)緊固件之間配合。空腔替代就是利用墊片的厚度特征幫助沒有空腔區(qū)域的緊固件組合形成空腔后完成安裝，此類墊片稱為空腔替代墊片。

1.6載荷分散

墊片的載荷分散作用一般體現(xiàn)在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的緊固件安裝上。墊片的安裝可以加大緊固件與部件之間的承壓面積，使接觸區(qū)域的應(yīng)力得到一定程度的分散，從而提高結(jié)構(gòu)耐久性。

1.7防松

起到防松作用的是自鎖墊片，通過墊片本身形狀固有的撓性變形對(duì)連接件施以反向作用力從而實(shí)現(xiàn)防松作用。這種墊片一般使用在不適合使用自鎖螺帽或開口銷的非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位以及客艙內(nèi)飾部件上。

2.飛機(jī)維修中墊片的選擇

以結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)（SRM）為參考依據(jù)，以實(shí)例說明墊片的選擇依據(jù)。需要在厚度為0.25英寸，材料為17-7PHCRES的部件上安裝件號(hào)為BACB30MY6K5（Hex-Drive Bolt）和BACC30M6（Collar）的緊固件配合。

（1）通過查詢波音BACC30M緊固件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，確定該件號(hào)Collar的原始材料為2024鋁合金。

（2）根據(jù)上述說明可知，需要安裝緊固件的部件材料為17-7PH CRES，這是一種耐腐蝕的鋼質(zhì)材料。

（3）由于部件與緊固件的材料有較大差異，在外界環(huán)境的作用下易出現(xiàn)腐蝕，為了保護(hù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)表格要求，應(yīng)強(qiáng)制使用防腐蝕墊片。

（4）根據(jù)具體情況選擇使用空腔替代墊片和長(zhǎng)度調(diào)節(jié)墊片。

如果安裝件號(hào)為BACC30M6的螺母，查詢波音生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，確定其帶有空腔，因此不需要安裝空腔替代墊片。如果安裝件號(hào)為BACN10JC的螺母，查詢確定該螺母沒有空腔，安裝時(shí)需要使用空腔替代墊片。使用空腔替代墊片時(shí)，對(duì)于直徑在5/32～3/8英寸之間的高鎖螺栓，最多可以使用兩個(gè)0.063英寸厚的空腔替代墊片，同時(shí)要求安裝完畢的高鎖螺栓的末端斜角必須完全伸出螺母的末端，如沒有完全伸出，則應(yīng)使用一個(gè)0.063英寸和一個(gè)0.032英寸厚度的墊片。如果末端斜角還是沒有完全伸出，則只能使用一個(gè)0.063英寸厚度的墊片。僅對(duì)于直徑為5/32英寸的高鎖螺栓允許使用兩個(gè)0.032英寸厚度的墊片來代替一個(gè)0.063英寸厚度的墊片。如需使用多個(gè)厚度不同的墊片，則應(yīng)將較厚的墊片放置在靠近結(jié)構(gòu)的位置。雖然空腔替代墊片同時(shí)可以起到長(zhǎng)度調(diào)節(jié)、防腐作用，但仍不能與長(zhǎng)度調(diào)節(jié)、防腐、圓角應(yīng)力釋放墊片相混淆?？涨惶娲鷫|片可以配合長(zhǎng)度調(diào)節(jié)、防腐、圓角應(yīng)力釋放類型墊片共同使用。

（5）按需選擇使用圓角應(yīng)力釋放墊片。如果已經(jīng)對(duì)安裝孔進(jìn)行了倒角處理，就不需要安裝圓角應(yīng)力釋放墊片，否則必須使用。圓角應(yīng)力釋放最多可以使用一個(gè)厚度為0.063英寸的墊片，且安放在凸頭高鎖螺栓的釘頭下，并應(yīng)確保其具有應(yīng)力釋放或劃窩特征的一面緊貼緊固件底部。

（6）按需選擇使用角度調(diào)節(jié)墊片。如果是斜面安裝緊固件則需要角度調(diào)節(jié)墊片，該墊片凹凸成對(duì)配合使用，對(duì)于直桿高鎖螺栓其角度調(diào)節(jié)范圍一般可達(dá)到8°。通過以上步驟，完成了墊片的選擇，但需要特別注意的是，當(dāng)安裝承受張力的緊固件配合時(shí)，如果需要使用墊片則必須選擇鋼材質(zhì)墊片；當(dāng)緊固件配合中只有一方是張力緊固件時(shí)，如果需要使用墊片，在沒有腐蝕控制因素時(shí)，則可以選擇使用鋁合金材質(zhì)墊片。但是過多使用墊片會(huì)引起偏心現(xiàn)象而導(dǎo)致緊固件松動(dòng)，每個(gè)緊固件上墊片總的使用數(shù)量為長(zhǎng)度調(diào)節(jié)、防腐型墊片、圓角應(yīng)力釋放墊片（三項(xiàng)墊片總數(shù)量是2個(gè)，其中對(duì)于防腐以及長(zhǎng)度調(diào)節(jié)墊片最多可以使用兩個(gè)且總的厚度不能超過0.063英寸）外加所需的空腔替代墊片數(shù)量。

3.結(jié)論

墊片在飛機(jī)維修、結(jié)構(gòu)修理改裝中幾乎是不可缺少的，因外觀、材質(zhì)、鍍層、厚度等原因?qū)е缕渥饔貌槐M相同，不合適的選擇可能會(huì)導(dǎo)致部件腐蝕、耐久性降低、抗疲勞性能降低等一系列結(jié)構(gòu)問題。因此，應(yīng)當(dāng)明確墊片的作用，依據(jù)手冊(cè)文件及使用目的來選擇正確的墊片，以滿足安裝要求并保證結(jié)構(gòu)的安全性。

隨著飛機(jī)制造高新技術(shù)的綜合應(yīng)用，飛機(jī)維修逐漸由過去以單一的機(jī)械故障維修為主轉(zhuǎn)向機(jī)電、電子乃至數(shù)字等多種高技術(shù)維修上來，故障表象出現(xiàn)了多樣性、關(guān)聯(lián)性和復(fù)雜性，維修難度也隨之提高，因此，對(duì)故障根源的精確判斷就顯得格外重要，引入高新技術(shù)維修方式將不可避免。高新技術(shù)維修方法是借助于機(jī)載及地面的高新技術(shù)手段、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、新材料、新工藝新設(shè)備。如：空客A320的CFDS（中央故障顯示系統(tǒng)），A330、A340、A380的OMS（機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)），波音B777飛機(jī)的CMCS （中央維護(hù)系統(tǒng)），另外，還有遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)等，對(duì)整個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的性能趨勢(shì)監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的預(yù)防性維修，從而達(dá)到飛機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行的目的。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]B737-CL/NG結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)（SRM51-40-02）[Z].Boeing.

[2]波音材料及工藝規(guī)范BAC5004[Z].Boeing.