CN111036520A - 一种飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，在飞机起落架梁裂纹区直接喷涂设定尺寸的喷涂层以修复裂纹；该方法采用冷喷涂技术在飞机起落架梁裂纹区喷涂设定尺寸的喷涂层，按照本发明的修理方法在飞机起落架梁裂纹区喷涂的喷涂层的结合度、强度和硬度均较高，使得飞机起落架梁裂纹区形成设定厚度的应力层，用于抵消飞机起落架梁裂纹区承受的载荷应力，能够有效降低飞机起落架梁裂纹的扩展速率，提高飞机起落架梁的抗疲劳性能，提升飞机服役寿命，为部队战训提供有力保障。
Description
技术领域
本发明涉及飞机起落架梁裂纹修理技术领域，具体涉及一种飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法。
背景技术
飞机起落架梁用于连接主起落架，主要传递主起落架的载荷，是机体结构的主承力构件，一旦破坏将直接危及飞行安全。某型飞机作为现役主战机型，随着战训频率及强度的增加，大批量飞机起落架存在不同程度的裂纹，已经严重影响了部队战训。
对于结构件的裂纹，常规的修理方式是拆卸结构件修理后再焊接，或采用加强角盒钻孔装配的方式加强。但是飞机起落架梁不易从飞机起落架上分解拆卸，无法实施拆卸焊接修复，而且飞机起落架梁作为主承力构件，若采用角盒钻孔装配会显著降低其耐疲劳性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，采用冷喷涂技术在飞机起落架梁的裂纹区喷涂设定厚度的喷涂层，能够有效降低飞机起落架梁裂纹的扩展速率，提高飞机起落架梁的抗疲劳性能，提升飞机服役寿命。
本发明的技术方案为：一种飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，在飞机起落架梁裂纹区直接喷涂设定尺寸的喷涂层以修复裂纹。
优选地，喷涂所述喷涂层的步骤为：
步骤一：拆解
拆除飞机起落架上妨碍喷涂施工操作的非承载零部件；
步骤二：喷涂修理前清洗
对机翼油箱内部清洗，清除飞机起落架梁裂纹区的密封胶和漆层，去除飞机起落架梁的表面阳极氧化层并清理干净；
步骤三：防护
对待喷涂修理的飞机起落架梁裂纹区内部进行遮盖防护；对包含管路和元器件结构的区域进行封堵和遮盖防护；以飞机起落架梁为界将待喷涂修理的飞机起落架梁裂纹区分为航前和航后两个区域，并分别对航前和航后两个区域进行隔离防护，对飞机起落架梁及上壁板加强筋孔隙进行封堵密封；
步骤四：吹砂
检查并确认步骤三中所有防护和封堵完成后，对待喷涂区进行喷砂前处理，喷砂完成后吸除待喷涂区内的砂粒，使待喷涂区毛化及其表面无污染；
步骤五：粘贴温度传感器
在飞机起落架梁的待喷涂区背面和侧边分别粘贴贴片式温度传感器，用于实时监控待喷涂区内的温度变化；
步骤六：喷涂
采用冷喷涂设备，在待喷涂区的航前和航后分别喷涂设定厚度的喷涂层，且留有设定的打磨余量，喷涂过程中保证实时抽风除尘；
整个喷涂过程需利用步骤五中的贴片式温度传感器对飞机起落架梁喷涂区域实时进行温度监控，确保飞机起落架梁表面温度始终低于设定值；
步骤七：打磨
喷涂后将飞机起落架梁放置设定时间，将喷涂层表面打磨光滑；
步骤八：清理残余物
打磨完成后，吸除喷涂区域内部的粉尘、砂粒和金属屑，拆除机上的喷涂作业工装和设备，拆除喷涂区域内的防护物，直至检查机上无残余物；
步骤九：恢复表面防护层
在飞机起落架梁的喷涂层的表面和步骤二中的除漆区域涂机用氧化层，氧化后再涂两层机用油漆，待干燥后表面进行密封防护；
步骤十：恢复安装
恢复安装步骤一中拆除的非承载零部件；
步骤十一：喷涂后清洁
清除飞机起落架梁上进行喷涂作业带来的污染物；
步骤十二：检验
对飞机起落架梁的喷涂层的厚度、粗糙度以及污染物分别进行检测，确保飞机起落架梁符合机用要求。
优选地，还包括：在所述喷涂层上沿裂纹路径喷涂设定厚度的加固层。
优选地，当进行批次飞机中首架飞机喷涂修理前和最后一架飞机喷涂修理后，分别制备一件金相检验样件和两件以上疲劳试验件，并进行金相检验和疲劳性能试验；
(1)金相检验
采用与待喷涂修理的飞机起落架梁的工艺参数相同的铝合金板材作为金相检验样件，对其喷涂设定厚度的铝层作为喷涂层；参照金相检验的标准HB20195对金相检验样件切割两个以上样块进行金相检验；检验结果以两个以上样块的喷涂层内的氧化物含量、孔隙率和硬度均处于设定阈值内视为合格；
(2)疲劳性能试验
采用与待喷涂修理飞机起落架梁的工艺参数相同的铝合金板材作为疲劳试验件，在疲劳试验件一侧中间位置处加工一个设定尺寸的凹槽，加工完成后在凹槽处预制设定长度的裂纹，用于模拟飞机起落架梁上的裂纹区，采用与飞机起落架梁喷涂修理时相同的设备、工作人员和工艺参数对疲劳试验件两面对称喷涂设定尺寸的铝合金喷涂层，用于分别模拟飞机起落架梁航前和航后的喷涂修理；采用起落架梁应力谱进行疲劳试验，试验结果以两件以上疲劳试验件的应力谱上均不少于180个谱块视为合格。
优选地，所述步骤六中喷涂工作气体选用不低于99.999％纯度的氦气。
优选地，采用与待喷涂修理的飞机起落架梁材料和强度对应一致的铝合金粉末。
优选地，步骤六中喷涂前采用定位工装调整并确认喷涂区域。
优选地，记录步骤六中使用的冷喷涂设备编号、氦气批次号及喷涂粉末的材料和批次号，用于实时根据实际需要调换喷涂设备编号或氦气批次号或喷涂粉末批次号或喷涂粉末材料。
优选地，步骤七中的表面打磨，通过控制表面粗糙度小于设定值实现。
优选地，步骤七中的表面打磨，采用手持式气动或电动打磨工具。
有益效果：
(1)本发明采用冷喷涂技术在飞机起落架梁裂纹区喷涂设定尺寸的喷涂层，按照本发明的修理方法在飞机起落架梁裂纹区喷涂的喷涂层的结合度、强度和硬度均较高，使得飞机起落架梁裂纹区形成设定厚度的应力层，用于抵消飞机起落架梁裂纹区承受的载荷应力，能够有效降低飞机起落架梁裂纹的扩展速率，提高飞机起落架梁的抗疲劳性能，提升飞机服役寿命，为部队战训提供有力保障。
(2)本发明在飞机起落架梁裂纹区的裂纹路径上喷涂设定厚度加固层，可以进一步减缓飞机起落架梁裂纹区的裂纹扩展速率，从而进一步提高飞机起落架梁的抗疲劳性能。
附图说明
图1为本发明疲劳试样示意图，(a)主视图，(b)俯视图。
图2为本发明飞机起落架梁裂纹区隔离示意图。
图3为本发明飞机起落架梁航前喷涂区域及喷涂层示意图。
图4为本发明飞机起落架梁航后喷涂区域及喷涂层示意图。
图5为本发明飞机起落架梁裂纹区在图4中A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，采用冷喷涂技术在飞机起落架梁裂纹区喷涂设定厚度的喷涂层，能够有效降低飞机起落架梁裂纹的扩展速率，提高飞机起落架梁的抗疲劳性能，提升飞机服役寿命。
本实施例的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，包括如下步骤：
步骤一：喷涂修理前进行金相检验和疲劳性能试验
按照冷喷涂技术要求，当进行批次飞机喷涂修理前，制备一件金相检验样件和两件以上疲劳试验件，并进行金相检验和疲劳性能试验；
(1)金相检验
采用与待喷涂修理的飞机起落架梁的工艺参数相同的铝合金板材作为金相检验样件，对其喷涂厚度为5mm的铝层作为喷涂层；参照金相检验的标准HB20195将金相检验样件切割两个以上样块进行金相检验；检验结果以两个以上样块的喷涂层内的氧化物含量、孔隙率和硬度均处于设定范围内视为合格；
(2)疲劳性能试验
如图1所示，采用与待喷涂修理的飞机起落架梁的工艺参数相同的铝合金板材作为疲劳试验件，在疲劳试验件一侧中间位置处加工一个宽度为1mm且深度为3mm的凹槽，加工完成后在凹槽处预制5mm左右(长度)裂纹，用于模拟飞机起落架梁上的裂纹区，采用与飞机起落架梁喷涂修理时相同的设备、工作人员和工艺参数对疲劳试验件两面对称喷涂长80mm×宽40mm，厚度5mm以上的铝合金喷涂层，用于分别模拟飞机起落架梁航前和航后的喷涂修理；采用起落架梁应力谱进行疲劳试验，试验结果以两件以上疲劳试验件的应力谱上均不少于180个谱块视为合格；
步骤二：拆解
拆除飞机起落架上妨碍喷涂施工操作的非承载零部件(如油箱口盖、螺钉及导管等)；
步骤三：喷涂修理前清洗
因为飞机起落架梁穿过机翼油箱，飞机起落架梁裂纹区位于机翼油箱内部，采用汽油清洗机翼油箱内部飞机起落架梁裂纹区的油污，采用化学溶剂去除飞机起落架梁裂纹区的密封胶和漆层，直至完全清除密封胶和漆层的残留，通过打磨去除飞机起落架梁裂纹区的表面阳极氧化层并清理干净；
步骤四：防护
对待喷涂修理的飞机起落架梁裂纹区内部全部进行防护(如采用塑料布等遮盖物遮盖)，防止喷涂时粉尘落入飞机起落架梁裂纹区内部；对包含管路和元器件等结构的区域进行整体封堵并对其周边进行遮盖防护，防止喷涂时粉尘进入管路和元器件等结构；如图2所示，以起落架梁为界将待喷涂修理飞机起落架梁裂纹区分为航前(位于航行方向前端)和航后(位于航行方向后端)两个区域，并分别对航前和航后两个区域进行隔离防护；采用HM109改性聚硫密封剂对飞机起落架梁及上壁板加强筋孔隙进行封堵密封，防止对航前或航后喷涂时，对另一个区域造成污染影响；
步骤五：吹砂
检查并确认步骤四中所有防护和封堵完成后，采用喷砂除尘设备对待喷涂区(飞机起落架梁裂纹区隔离出的航前和/或航后区域)进行喷砂前处理，喷砂完成后采用工业吸尘器吸除待喷涂区内的砂粒，达到使待喷涂区毛化和表面清理的目的；
步骤六：粘贴温度传感器
在飞机起落架梁的待喷涂区背面和侧边分别粘贴贴片式温度传感器，用于实时监控待喷涂区内的温度变化；
步骤七：喷涂
如图3-5所示，采用机用可移动式冷喷涂设备，利用工业机器人夹持喷枪在待喷涂修理的飞机起落架梁裂纹区的航前和航后分别喷涂设定厚度的喷涂层(如5mm)，且预留有设定的打磨余量，使得飞机起落架梁裂纹区形成设定厚度的应力层，用于抵消飞机起落架梁裂纹区承受的载荷应力，能够有效降低飞机起落架梁裂纹的扩展速率，提高飞机起落架梁的抗疲劳性能；喷涂过程中保证实时抽风除尘；
整个喷涂过程需利用步骤六中的贴片式温度传感器对飞机起落架梁喷涂区域实时进行温度监控，确保飞机起落架梁表面温度始终低于设定温度；
喷涂工作气体选用不低于99.999％纯度的氦气，能够达到较好的喷涂效果；
喷涂粉末选用与待喷涂修理的飞机起落架梁匹配度好的铝合金粉末，其中，铝合金粉末与待喷涂修理的飞机起落架梁的匹配度好以铝合金粉末与飞机起落架梁的材料组份相近和铝合金粉末与飞机起落架梁结合后飞机起落架梁的机械强度处于设定阈值为参考依据；
步骤八：打磨
喷涂后将飞机起落架梁放置设定时间，用于使喷涂层与飞机起落架梁充分结合，将喷涂层表面打磨光滑；
步骤九：清理残余物
打磨完成后，采用吸尘器吸除喷涂区域内部的粉尘、砂粒和金属屑，拆除机上的喷涂作业工装和设备，拆除喷涂区域内的防护物，直至检查机上无残余物；
步骤十：恢复表面防护层
在飞机起落架梁的喷涂层的表面和步骤三中的除漆区域涂1200S阿洛丁氧化后氧化后再涂两层S06-0215聚氨酯底漆，待干燥后表面刷涂HM109改性聚硫密封剂进行密封防护；
步骤十一：恢复安装
恢复安装步骤二中拆除的非承载零部件；
步骤十二：喷涂后清洁
清除飞机起落架梁上进行喷涂作业带来的污染物；
步骤十三：检验
对飞机起落架梁的喷涂层的厚度、粗糙度以及污染物分别进行检测，确保飞机起落架梁符合机用要求。
步骤十四：喷涂修理后进行金相检验和疲劳性能试验
按照冷喷涂技术要求，当进行批次飞机喷涂修理后，制备一件金相检验样件和两件以上疲劳试验件，采用与飞机起落架梁修理时相同的设备、工作人员和工艺参数进行金相检验和疲劳性能试验，具体操作参见步骤一；
进一步的，针对步骤七中的喷涂，对裂纹区的裂纹路径增加设定厚度的(如4mm)加固层，用于对裂纹路径进行加固。
进一步的，针对步骤七中的喷涂层喷涂前采用定位工装调整并确认喷涂区域(如采用定位模具拟合裂纹区域作为喷涂区域)，确保喷涂层符合设计要求。
进一步的，针对步骤七中的温度监控通过控制喷涂间隔时间和移动式飞机维修空调的送风量实现。
进一步的，记录步骤七中使用的可移动式冷喷涂设备编号、氦气批次号及喷涂粉末的材料和批次号，便于实时根据实际需要调换其他喷涂设备编号或氦气批次号或喷涂粉末批次号或喷涂粉末材料。
进一步的，针对步骤七中的抽风除尘通过在飞机起落架梁外部(如中央翼六肋和八肋腹板开孔处)连接工业吸尘设备实现，保证操作空间内空气流通，既防止粉尘携带气体的扰流影响后续喷涂粉末的沉积，又可以及时抽走残余粉末，同时还起到对喷涂区域降温的目的。
进一步的，针对步骤八中的表面打磨，通过控制表面粗糙度Ra小于设定值(如3.2μm)、打磨过程不得伤及基体且不允许敲击喷涂层实现。
进一步的，针对步骤八中的表面打磨，采用手持式气动或电动打磨工具，打磨后结合手工砂纸修整。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，在飞机起落架梁裂纹区直接喷涂设定尺寸的喷涂层以修复裂纹。
2.如权利要求1所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，喷涂所述喷涂层的步骤为：
步骤一：拆解
拆除飞机起落架上妨碍喷涂施工操作的非承载零部件；
步骤二：喷涂修理前清洗
对机翼油箱内部清洗，清除飞机起落架梁裂纹区的密封胶和漆层，去除飞机起落架梁的表面阳极氧化层并清理干净；
步骤三：防护
对待喷涂修理的飞机起落架梁裂纹区内部进行遮盖防护；对包含管路和元器件结构的区域进行封堵和遮盖防护；以飞机起落架梁为界将待喷涂修理的飞机起落架梁裂纹区分为航前和航后两个区域，并分别对航前和航后两个区域进行隔离防护，对飞机起落架梁及上壁板加强筋孔隙进行封堵密封；
步骤四：吹砂
检查并确认步骤三中所有防护和封堵完成后，对待喷涂区进行喷砂前处理，喷砂完成后吸除待喷涂区内的砂粒，使待喷涂区毛化及其表面无污染；
步骤五：粘贴温度传感器
在飞机起落架梁的待喷涂区背面和侧边分别粘贴贴片式温度传感器，用于实时监控待喷涂区内的温度变化；
步骤六：喷涂
采用冷喷涂设备，在待喷涂区的航前和航后分别喷涂设定厚度的喷涂层，且留有设定的打磨余量，喷涂过程中保证实时抽风除尘；
整个喷涂过程需利用步骤五中的贴片式温度传感器对飞机起落架梁喷涂区域实时进行温度监控，确保飞机起落架梁表面温度始终低于设定值；
步骤七：打磨
喷涂后将飞机起落架梁放置设定时间，将喷涂层表面打磨光滑；
步骤八：清理残余物
打磨完成后，吸除喷涂区域内部的粉尘、砂粒和金属屑，拆除机上的喷涂作业工装和设备，拆除喷涂区域内的防护物，直至检查机上无残余物；
步骤九：恢复表面防护层
在飞机起落架梁的喷涂层的表面和步骤二中的除漆区域涂机用氧化层，氧化后再涂两层机用油漆，待干燥后表面进行密封防护；
步骤十：恢复安装
恢复安装步骤一中拆除的非承载零部件；
步骤十一：喷涂后清洁
清除飞机起落架梁上进行喷涂作业带来的污染物；
步骤十二：检验
对飞机起落架梁的喷涂层的厚度、粗糙度以及污染物分别进行检测，确保飞机起落架梁符合机用要求。
3.如权利要求1或2所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，还包括：在所述喷涂层上沿裂纹路径喷涂设定厚度的加固层。
4.如权利要求1或2所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，当进行批次飞机中首架飞机喷涂修理前和最后一架飞机喷涂修理后，分别制备一件金相检验样件和两件以上疲劳试验件，并进行金相检验和疲劳性能试验；
(1)金相检验
采用与待喷涂修理飞机起落架梁的工艺参数相同的铝合金板材作为金相检验样件，对其喷涂设定厚度的铝层作为喷涂层；参照金相检验的标准HB20195对金相检验样件切割两个以上样块进行金相检验；检验结果以两个以上样块的喷涂层内的氧化物含量、孔隙率和硬度均处于设定阈值内视为合格；
(2)疲劳性能试验
采用与待喷涂修理飞机起落架梁的工艺参数相同的铝合金板材作为疲劳试验件，在疲劳试验件一侧中间位置处加工一个设定尺寸的凹槽，加工完成后在凹槽处预制设定长度的裂纹，用于模拟飞机起落架梁上的裂纹区，采用与飞机起落架梁喷涂修理时相同的设备、工作人员和工艺参数对疲劳试验件两面对称喷涂设定尺寸的铝合金喷涂层，用于分别模拟飞机起落架梁航前和航后的喷涂修理；采用起落架梁应力谱进行疲劳试验，试验结果以两件以上疲劳试验件的应力谱上均不少于180个谱块视为合格。
5.如权利要求2所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，所述步骤六中喷涂工作气体选用不低于99.999％纯度的氦气。
6.如权利要求1或2所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，采用与待喷涂修理的飞机起落架梁材料和强度对应一致的铝合金粉末。
7.如权利要求1或2所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，步骤六中喷涂前采用定位工装调整并确认喷涂区域。
8.如权利要求2所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，记录步骤六中使用的冷喷涂设备编号、氦气批次号及喷涂粉末的材料和批次号，用于实时根据实际需要调换喷涂设备编号或氦气批次号或喷涂粉末批次号或喷涂粉末材料。
9.如权利要求2所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，步骤七中的表面打磨，通过控制表面粗糙度小于设定值实现。
10.如权利要求2所述的飞机起落架梁裂纹原位强化修理方法，其特征在于，步骤七中的表面打磨，采用手持式气动或电动打磨工具。
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