一例Cessna172飞机冲出跑道结构损伤恢复分析
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作者:蒋杨
摘 要：单发活塞式飞机在飞行训练过程中，由于频繁起降和不规范操作等都可能导致飞机结构受损。Cessna172飞机以其一系列优点，成为通用航空航校初级教练机的首选，广泛用于民航飞行员的培训。本文是对某航校一架Cessna172飞机冲出跑道结构损伤进行排故分析，并制定出了合理的修复措施;为了确保飞行安全，修复后飞机应进行监控飞行，本文制定了详细的监控方案。
关键词：结构损伤 变形 监控飞行
中图分类号：V328.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）10（a）-0056-02
2019年2月，某航校一架Cessna172飛机在执行飞行训练着陆时，由于离地1m左右姿势大、速度小，导致以失速状态接地，接地后向左30°方向冲出跑道，左副翼擦地，右机翼WS208.00翼肋向外变形，机尾擦地，需要进行结构修复以恢复飞机的适航状态。自国内通航引进Cessna172飞机以来，已出现多起结构损伤事故。以前出现此类故障皆是通过整体机翼换件方式来进行修复，但考虑到通航运营的经济性及换件航材等待的时间成本，因此对结构损伤飞机进行修复才是最划算的。
1 机翼结构分析
Cessna172属于上单翼飞机，机翼为全金属、支柱支撑的半硬壳式结构，每个机翼包括一个翼片及一个整体油箱、副翼和襟翼。翼梁为工字形截面，主要承受弯矩和剪力。翼肋包括普通翼肋和加强翼肋。普通翼肋用来构成机翼并保持翼型，承受局部气动载荷。加强翼肋则要承受和传递较大的集中载荷。
2 机翼损伤情况和修复措施分析
2.1 左机翼损伤修理
经检查发现左机翼翼尖擦地破损，左机翼WS208.00站位中间翼肋尾部擦地，轻微损伤;左副翼外侧擦地，外侧翼肋和上下蒙皮局部破损。
左机翼翼尖由于粉碎性破损且无法修复，故直接更换。左机翼WS208.00翼肋是轻微擦地损伤，因此我们对翼肋尾部进行打磨、整形，对修理部位做防水处理。左副翼修理，需钻掉副翼外侧翼肋（0523811-0）上的铆钉，取下翼肋。切割破损的副翼上下蒙皮，用2024-T3铝合金板材对副翼外侧蒙皮实施拼接修理（见图2）。铆接新的副翼翼肋。
注意：尽量少的切割副翼蒙皮，避免对飞机造成二次损伤。
2.2 右机翼损伤修理
（1）经检查发现右机翼翼尖擦地破损，右副翼蒙皮轻微变形。
（2）右机翼WS190.00-WS208.00站位上、下蒙皮鼓动变形。
（3）右机翼WS190.00-WS208.00站位中间蒙皮鼓动变形。
（4）右机翼WS190.00-WS208.00站位前梁轻微变形。
（5）右机翼WS208.00站位中间翼肋变形。
2.3 右机翼对应的修复措施如下
右机翼翼尖由于粉碎性破损且无法修复，故直接更换。右副翼蒙皮无裂纹，经整形后，使其恢复到原始流线型。
右机翼WS190.00-208.00站位鼓动变形蒙皮首先进行整形收边将变形量减小，然后通过等强度修理铆接加强将蒙皮鼓动部分消除。在确定鼓动区域后，选取长度、宽度与鼓动区域一致的补片（2024-T3，0.063inch铝合金），等间距钻孔后与原机翼蒙皮铆接，实现内部衬补修理。必要时，将板材折弯成直角状，以进一步增加其强度。
右机翼WS190.00-WS208.00站位中间蒙皮鼓动变形，首先对此处蒙皮整形，然后按等强度修补原则在鼓动区域盖补一块长度、宽度相同的补片。注意：补片制作后应与机翼蒙皮呈同一平面，保持贴合。
右机翼WS190.00-WS208.00站位前梁轻微变形，经整形后可恢复其流线型。在这个区域，机翼结构相对简单。根据单发飞机结构修理手册，普通翼肋、桁条和蒙皮均可更换。若是前梁外段变形，则采用切割拼接的方法进行修复。按照等强度修理原则，用0.063inch的2024-T3铝合金制作新的前梁外段，以保证修理后的大梁满足等强度要求。
右机翼WS208.00站位中间翼肋变形，由图可知，中间翼肋变形量很大，整形已经不能恢复其流线型。采取内部拼接的方式进行修复。
3 机尾擦地损伤和修复措施分析
飞机着陆操作不当导致机身尾部触地，尾椎系留环折断，蒙皮处有褶皱，断面较为平整;蒙皮擦伤，损伤面积约为2cm×3cm;尾部隔框磨损，磨损面积约为2cm×1.6cm;尾部方向舵下部整流罩擦伤，损伤面积约2.6cm×4cm。通过受力分析，我们知道机身尾部直接触地导致机身尾部结构非正常受力超过结构承载能力，造成隔框、蒙皮、方向舵整流罩损伤、裂纹。
根据Cessna172飞机AMM手册要求，对尾部隔框损伤部位进行打磨、整形，恢复其流线型，检查无裂纹后继续使用。对尾部蒙皮、加强件进行检查，确保无裂纹、铆钉固定良好，对蒙皮进行整形，并作防腐处理。用0.032inch厚的2024-T3铝合金板材制作补片对受损蒙皮进行补强修理。更换机身尾部系留环。
4 监控飞行
执机单位应在飞机完成修复投入飞行后，对结构损伤修理区域进行监控检查：首次50飞行小时、之后每100飞行小时目视检查修理区域，应无变形、裂纹、铆钉脱落等异常，如有应立即采取恢复措施。
5 结语
我厂已按照此方案完成对该机的修复工作，修复后的飞机使用状况良好，无裂纹等异常发生，修复后安全飞行400余小时，因此取消了监控飞行，转为正常飞行训练。飞机在使用过程，出现机翼结构损伤，包括外缘蒙皮、翼肋以及前梁外段变形均是可以修复的，从经济角度和时间角度都是最优的方案。
参考文献
[1] 阎成鸿.CESSNA172R型飞机机型培训教程[M].北京：航空工业出版社，2008.
[2] 郝劲松.活塞发动机飞机结构与系统[M].北京：兵器工业出版社，2007.
[3] Cessna Aircraft Company.Cessna172R/172SMaintenanceManual[S].Cessna Aircraft Company ，R22.
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