民用飛機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)故障處理流程研究

魏熾亮

【摘 要】從工程研制角度出發(fā)，探討了民用飛機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)故障處理的一般方法和過程。應(yīng)用故障樹分析方法確定故障發(fā)生的根本原因，而后有針對(duì)性地采取糾正措施。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；強(qiáng)度試驗(yàn)；故障；故障樹

0 引言

民用飛機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)是通過對(duì)真實(shí)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)施加外載的方式，模擬飛機(jī)在使用中可能遇到的受載情況。通過測量其響應(yīng)（如應(yīng)力、變形、轉(zhuǎn)角、位移、頻率、振幅等），核對(duì)其設(shè)計(jì)要求是否達(dá)到，檢驗(yàn)其是否安全可靠，是保證飛機(jī)安全的傳統(tǒng)的、可靠的驗(yàn)證手段。若強(qiáng)度試驗(yàn)故障不能得到妥善的解決，將會(huì)直接影響飛行安全。因此，我們要重視強(qiáng)度試驗(yàn)故障處理，發(fā)掘出根本原因，并采取有效的糾正措施，以確保民機(jī)研制的成功，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的民用客機(jī)以取得項(xiàng)目的商業(yè)成功。

1 試驗(yàn)故障處理流程

當(dāng)試驗(yàn)過程發(fā)生故障時(shí)，需對(duì)故障處理和后續(xù)糾正措施進(jìn)行全程跟蹤管理。主要的工作有評(píng)估對(duì)飛行試驗(yàn)的影響、確定是否需要質(zhì)量信息上報(bào)、進(jìn)行原因分析和糾正措施、修理損傷的試驗(yàn)件四個(gè)方面。流程圖如圖1所示。

1.1 評(píng)估對(duì)飛行試驗(yàn)的影響

試驗(yàn)主管收到承試單位提交的“試驗(yàn)故障報(bào)告TFR”表后，應(yīng)及時(shí)協(xié)調(diào)故障的主管設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)判定試驗(yàn)故障可能對(duì)飛行試驗(yàn)帶來的影響，當(dāng)判定影響不可接受時(shí)，在試驗(yàn)故障報(bào)告TFR中填寫相應(yīng)內(nèi)容，同時(shí)督促設(shè)計(jì)主管按要求發(fā)出外場技術(shù)通知單及相關(guān)工程技術(shù)文件，降低或排除故障對(duì)飛行試驗(yàn)帶來的影響和安全隱患。

1.2 質(zhì)量信息報(bào)送

故障發(fā)生時(shí)，試驗(yàn)負(fù)責(zé)部門必須在1小時(shí)內(nèi)（第一時(shí)間）口頭報(bào)科技質(zhì)量部和有關(guān)型號(hào)副總設(shè)計(jì)師，16小時(shí)內(nèi)組織完成《項(xiàng)目質(zhì)量問題信息報(bào)表》的填寫與簽署，24小時(shí)內(nèi)按要求以書面形式主報(bào)相關(guān)院領(lǐng)導(dǎo)和主管副總師。并由主管院領(lǐng)導(dǎo)判定是否按雙五歸零要求進(jìn)行落實(shí)關(guān)閉，無需雙五歸零的問題按一般質(zhì)量問題處理。

1.3 原因分析

由承試單位試驗(yàn)主管負(fù)責(zé)組織試驗(yàn)、設(shè)計(jì)、制造等相關(guān)人員進(jìn)行原因分析，確定問題發(fā)生的根本原因。承試單位配合協(xié)調(diào)相關(guān)人員對(duì)試驗(yàn)故障的原因進(jìn)行調(diào)查分析和故障類型的確定，試驗(yàn)提出方和生產(chǎn)廠家參與，需要時(shí)，邀請(qǐng)型號(hào)總質(zhì)量師、總師系統(tǒng)、同行業(yè)專家及相關(guān)單位共同參與指導(dǎo)故障原因分析。根據(jù)原因分析結(jié)果，判定試驗(yàn)故障的責(zé)任單位；當(dāng)責(zé)任單位在故障處理過程中發(fā)生更改時(shí)，需得到責(zé)任單位的會(huì)簽和試驗(yàn)負(fù)責(zé)人的批準(zhǔn)。初步判定的責(zé)任單位應(yīng)進(jìn)一步分析故障產(chǎn)生的原因，為后續(xù)采取的糾正措施更加有效徹底，同時(shí)，也為可能的責(zé)任單位的更改提供證據(jù)。

在進(jìn)行根本原因分析時(shí)，通常采用故障樹的方法找出導(dǎo)致故障的多種因素（比如設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)），結(jié)合現(xiàn)場的試驗(yàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及錄像、試驗(yàn)件斷口分析結(jié)果、計(jì)算分析結(jié)果，對(duì)可能導(dǎo)致試驗(yàn)故障的原因進(jìn)行層層分解，逐一排查?，F(xiàn)以某型飛機(jī)翼梢小翼試驗(yàn)故障為例，說明故障樹方法。

根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)場對(duì)試驗(yàn)件的破壞情況檢查，設(shè)計(jì)員對(duì)可能造成試驗(yàn)故障的原因進(jìn)行了分析，分別從設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)過程三個(gè)方面進(jìn)行了排查，形成了故障樹，如圖2所示。

1.3.1 制造問題復(fù)查

1）超差及代料情況

復(fù)查翼梢小翼試驗(yàn)件相關(guān)的FRR單及代料單，共發(fā)現(xiàn)5項(xiàng)偏離，但經(jīng)評(píng)估，認(rèn)為其對(duì)試驗(yàn)的影響可以忽略。同時(shí)經(jīng)生產(chǎn)廠家確認(rèn)，試驗(yàn)件生產(chǎn)過程受控，不存在質(zhì)量問題。詳見《XX總裝安裝復(fù)查描述》、《XX部裝安裝復(fù)查描述》、《質(zhì)量通知QA-NS-2012-014XX答復(fù)》。

2）緊固件質(zhì)量

根據(jù)后續(xù)研發(fā)試驗(yàn)的結(jié)果，緊固件質(zhì)量并不是本次試驗(yàn)故障的主要原因。因此，試驗(yàn)件制造不是本次試驗(yàn)故障的主要原因。

1.3.2 試驗(yàn)問題復(fù)查

試驗(yàn)故障發(fā)生后，承試單位成立了自查小組對(duì)試驗(yàn)載荷和試驗(yàn)方法進(jìn)行了全面核查，對(duì)試驗(yàn)過程、試驗(yàn)現(xiàn)場加載設(shè)備、試驗(yàn)加載控制系統(tǒng)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了全面質(zhì)量復(fù)查，結(jié)果表明試驗(yàn)實(shí)施過程符合大綱要求。詳見報(bào)告《xx飛機(jī)翼梢小翼xx工況極限載荷試驗(yàn)設(shè)備和設(shè)施核查報(bào)告》。因此，試驗(yàn)過程控制不是本次試驗(yàn)故障的主要原因。

1.3.3 設(shè)計(jì)問題復(fù)查

分別對(duì)翼梢小翼設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、強(qiáng)度分析、試驗(yàn)方案進(jìn)行了全面復(fù)查。同時(shí)為了更準(zhǔn)確地分析破壞原因，設(shè)計(jì)人員建立了翼梢小翼根部連接局部細(xì)化的有限元模型，如圖3所示。

為了確定試驗(yàn)支持段的影響，在分析中采用了機(jī)翼支持和試驗(yàn)支持段支持兩種邊界進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)載荷簡化、支持段剛度等因素對(duì)小翼根部釘載影響均可以忽略，但是前緣連接能較大影響緊固件載荷的分布，載荷最大緊固件在有前緣連接的情況下載荷能下降10%，通過細(xì)化有限元分析，對(duì)復(fù)合材料翼梢小翼翼面應(yīng)變進(jìn)行了計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在不計(jì)及應(yīng)力集中的情況下，復(fù)合材料應(yīng)變值均未達(dá)到許用應(yīng)變，因此排除了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)破壞的可能。

1.3.4 結(jié)論

綜上：經(jīng)過設(shè)計(jì)問題復(fù)查，發(fā)現(xiàn)小翼結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)存在一定不合理之處，靜強(qiáng)度裕度較小。試驗(yàn)支持段設(shè)計(jì)加重了小翼上翼面后緣處緊固件的載荷，是該部位緊固件提前破壞的主要原因，復(fù)材翼面及支持段金屬結(jié)構(gòu)的破壞則屬于二次破壞。同時(shí)，在試驗(yàn)方案中對(duì)金屬緊固件的考核過于嚴(yán)酷，屬于過考核。

1.4 故障處置及影響分析

針對(duì)原因分析所確定的因素，承試單位組織相關(guān)單位人員進(jìn)行逐一糾正。當(dāng)試驗(yàn)機(jī)/件本體發(fā)生損傷時(shí)，可在確定責(zé)任單位前，由試驗(yàn)提出方判定是否需要開出故障拒收?qǐng)?bào)告FRR進(jìn)行損傷處理，如需要轉(zhuǎn)開FRR，由生產(chǎn)廠家編制“故障拒收?qǐng)?bào)告FRR”提交試驗(yàn)提出方進(jìn)行工程處理，試驗(yàn)提出方給出工程處理意見，生產(chǎn)廠家配合落實(shí)FRR工程處理意見；同時(shí)，承試單位負(fù)責(zé)組織相關(guān)人員填寫故障完成處理后對(duì)后續(xù)試驗(yàn)的影響分析。

1.5 糾正措施預(yù)防

責(zé)任單位根據(jù)進(jìn)一步更深層次的原因分析，制定糾正措施、舉一反三，防止問題再次發(fā)生。

1）當(dāng)確定為試驗(yàn)件制造原因時(shí)，生產(chǎn)廠家除了按照FRR的工程處理要求對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行更改落實(shí)外，還應(yīng)該將處理情況及采取的其他相關(guān)糾正措施在試驗(yàn)故障單中進(jìn)行記錄。試驗(yàn)件更改措施的落實(shí)過程按照型號(hào)項(xiàng)目及承試單位相關(guān)管理文件要求執(zhí)行。

2）當(dāng)確定為試驗(yàn)件設(shè)計(jì)原因時(shí)，試驗(yàn)提出方應(yīng)在處理試驗(yàn)故障單的同時(shí)編制相應(yīng)設(shè)計(jì)更改圖樣文件，并將設(shè)計(jì)更改情況及采取的其他相關(guān)糾正措施記錄在試驗(yàn)故障單中。

3）當(dāng)確定為試驗(yàn)原因時(shí)，承試單位根據(jù)故障類型，如試驗(yàn)方案、試驗(yàn)設(shè)備或試驗(yàn)操作等方面，按照本單位糾正措施和預(yù)防管理。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)期間，承試單位應(yīng)每月定期將“試驗(yàn)故障報(bào)告”匯總信息反饋試驗(yàn)提出方試驗(yàn)主管，試驗(yàn)提出方各試驗(yàn)主管對(duì)試驗(yàn)故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總，提交質(zhì)量部門配合跟蹤、檢查。

2 結(jié)束語

強(qiáng)度試驗(yàn)（尤其是全機(jī)級(jí)試驗(yàn)），是檢驗(yàn)飛機(jī)是否安全可靠的一種傳統(tǒng)的、可靠的手段。其試驗(yàn)周期長、考核部位多、受力復(fù)雜，故障有其不易分析和復(fù)現(xiàn)的特殊性。本文探討了民機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)故障處理的一般方法和流程。采用故障樹分析方法查找出根本原因，并采取有針對(duì)性的糾正措施，對(duì)故障歸零有極大的幫助，也能加快民機(jī)研制的進(jìn)度。

【參考文獻(xiàn)】

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