论航空维修中的玻璃银纹损伤

(整期优先)网络出版时间:2014-01-11
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论航空维修中的玻璃银纹损伤

许坤

GlassCrazingDamageinAviationMaintenance许坤XUKun(国航工程技术分公司重庆维修基地,重庆401120)(ChongqingMaintenanceBaseofAirEngineeringBranchCompany,Chongqing401120,China)

Abstract:Asadamageformofaircraftcabinouterglass,crazingiseasilyoverlookedinactualmaintenanceworkandthenplantssecurityrisks.Basedonthissituation,thepaperdescribestheformationmechanism,formsandhazardsofcrazing,aswellasdiscussestheinspectionmethodsandproposesrationalizationproposals.关键词院银纹;材料疲劳破坏;安全隐患Keywords:crazing;materialfatiguedamage;securityrisks中图分类号院V267文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)01-0293-02飞机客舱玻璃,存在多种损伤形式,常见的有裂纹、划痕、分层等。但有一种损伤,在日常维护中容易被忽略,这就是银纹。那么,什么是银纹呢?在英文中银纹被称为“crazing”,波音将其定义为“Manyveryfinefissureswithnovisiblewidthatthesurfaceofaply”。银纹一般是不容易检查到的,必须在一定的角度和光线下才能看到,它是发生在玻璃表层并且宽度不可测的细小裂缝,这种状态属于微观裂纹。

有机玻璃线膨胀系数比金属材料相差很大,如果安装在金属骨架内的有机玻璃没有足够的热间隙,材料膨胀收缩受到限制,也会产生应力集中,这种应力及使用应力将加速裂纹的扩展。

高分子聚合物的疲劳破坏机理在拉应力作用下,由于非晶态聚合物的表面和内部会出现银纹,因此,不同结构的聚合物疲劳破坏机理也有差异,易产生银纹的非晶态聚合物的疲劳破坏过程主要决定于外加名义应力。高循环应力时,应力很快便达到或超过材料银纹的引发应力,产生银纹,并随之转变成裂纹,扩展后导致材料疲劳破坏;中应力循环时也会引发银纹,并转变为裂纹,裂纹扩展速度比高应力区低,但机理、过程相同;低应力循环时因难以引发银纹,由材料微损伤累积及微观结构变化产生微孔洞及裂纹,并导致宏观破坏。

飞机从地面到空中又回到地面的循环过程,被称为飞行循环。在每一次飞行循环中,飞机将承受温度的变化,这是从地面常温到升空后降到-36益至-55益的冷热变化;同时飞机还将承受机械应力变化,这是从地面的正常大气压力到升空后的机外压力降低引起的压力变化。客舱玻璃是由内外层玻璃组成的套件,外层复合材料的有机玻璃在受到温度变化和机械应力变化的反复循环中将承受热疲劳和机械疲劳,然后逐步产生银纹。有机玻璃零件中存在大的内应力及装配时应力过高,也会诱发银纹甚至裂纹。

银纹是复合材料的有机玻璃发生失效的先兆,是复合材料的有机玻璃发生疲劳破坏的必然过程,如果不采取有效措施消除隐患可能会造成严重的安全后果。英国在1954年就发生过因类似原因引发的空难。尽管在这几十年间高分子聚合物的研发得到了长足的发展,复合材料的有机玻璃寿命也不可同日而语,但银纹的形成并最终发展成裂纹导致宏观破坏依然是是客观存在的。应用到飞机上,则是由于客舱外层玻璃破损导致座舱失密的隐患也是客观存在的。

如何在维护工作中消除银纹所带来的安全隐患呢?首先应按照飞机制造厂家的相关文件制定定期的检查计划,国航的维修计划中规定每24个月或4000飞行循环对玻璃进行检查,别的航空公司也有类似的维修计划;其次要对银纹的特点有详细的认知并应用到实际工作中。银纹的初始阶段会呈现细小的密密麻麻的点状,肉眼看起来是很多细小的白点(图1),这是该舷窗疲劳(热疲劳+压差疲劳)失效的先兆,这最初的点状会逐步发展为微观裂纹,从而形成银纹。在充分照明的条件下,变换光源角度,如果发现有银色反光,就可确定银纹已从其初始阶段演变为银纹了;最后就是必须采取有效措施消除隐患。每个飞机制造厂都有相应的更换和修理标准。

以波音为例,根据波音手册AMM56-21-00的要求,玻璃允许出现银纹,当银纹深度达到手册标准才更换,即边缘的银纹深度超过0.03英寸,中央的银纹深度超过0.05英寸(图2-1和图2-2)。但银纹深度的测量必须有特殊工具并且要在拆下的状态下测量才准确,这对于航线维护来说,测量工作的不可操作性较大,因此在维护工作中一旦确认有银纹存在,最简洁有效的措施就是将其更换,拆下的玻璃送厂修理。银纹可以通过打磨去除,只要打磨后的玻璃剩余厚度超过0.265英寸(6.731毫米),则修理后的玻璃仍然可用。另外,在组装玻璃套件的施工过程中,工作者往往可能会担心漏气而将内外层玻璃进行紧配合安装,这种做法是错误的,必须按飞机制造厂家手册或部件制造厂家手册中的标准施工程序完成组装,避免因装配时应力过高,诱发银纹。

对于航空公司来说,客舱玻璃银纹损伤的安全性问题来自于日常维护中该损伤易被忽略且不太容易被发现,从而错过最佳维护时机导致埋下了安全隐患。但这种情况并非不能避免,只要对银纹有了足够的认知并在日常工作中严格执行相关规定和检查标准,这一安全隐患完全可以消除。

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