防腐去腐,改裝升級,飛機也能“活”過100歲!

引言:美國聯邦航空局(FAA)根據多年經驗和研究提出過一個觀點,服役年限達到或超過14年的飛機應當對結構修理、改裝記錄進行檢查和評估。因而國際上通常將服役超過14 年的飛機稱為大齡飛機。隨著大齡飛機越來越多,對老舊飛機的延壽研究在航空界也成為一個發展方向。

“壽命”是人類探索的永恆主題,延年益壽更是很多人的追求,古有秦始皇遍尋仙草,今有人們各種保健品和養生方法。隨著航空科技的不斷進步以及延壽技術的提高,飛機的使用壽命在逐年增加,大齡、超期服役的飛機也越來越多。不光軍用飛機有很多延壽機型,空客也啟動了延長服務目標(ESG)項目,正在推進A320延壽工作,開展了全尺寸A320飛機部分試驗段的疲勞試驗,最終可使A320的飛行小時限制增加2倍達到18萬小時。可以說,延長飛機的壽命已成為一個發展趨勢。

為什麼可以延壽?

航空界對飛機壽命有多種多樣的叫法,如設計使用壽命、自然壽命、技術壽命、經濟壽命和服役壽命等。隨著使用經驗和結構設計思想的發展在不斷豐富和完善,從靜強度設計思想到安全壽命設計思想、到破損-安全設計思想、再到損傷容限設計思想,飛機壽命的概念相應出現了新的提法,如設計服役目標DSG、有效性限制LOV。然而,不論哪種壽命的叫法,都是主要基於飛機機體結構的使用壽命而言的。

傳統認為飛機有“兩條命”:一是在重複載荷作用下的疲勞壽命,二是在腐蝕介質環境下持續使用的日曆壽命。這兩個壽命都是飛機設計的重要指標, 缺一不可, 以先到者為飛機退役指標。

現代飛機是按照有效性限制(LOV)進行設計和取證的,只對飛行次數和飛行小時數有要求,對日曆壽命沒有強制的限制。如 A-10攻擊機,自1975年服役以來,以其在戰場上戰果大、損失小的良好表現,退役時間數次推遲,2018年美國空軍還通過了A-10攻擊機升級項目;U-2高空偵察機, 已是60多歲高齡的老壽星了,仍在書寫傳奇,是老齡飛機“老驥伏櫪”的典範;1962年出廠的B52戰略轟炸機,將通過改進機載設備和開展延壽工作,至少要服役到2040年以後;KC-135這款老舊加油機已經服役超過60年了,但美國空軍正計劃對其改進升級並強化機體,希望繼續使用40年,屆時將成為名副其實的“百歲老人”。

防腐去腐,改裝升級,飛機也能“活”過100歲!

圖1.波音B-52“同溫層堡壘”轟炸機

儘管如此,近年來航空界通過加大對飛機大齡化問題的研究,證明了有效性限制(LOV)包括的設計指標往往是保守和嚴酷的。另一反面,以可靠性為中心(RCM)維修思想的提出,把飛機的壽命問題,變成了飛機缺陷的檢測和修理問題,維修的經濟性成為決定飛機使用壽命的主要因素。當飛機接近或超過設計目標後,只要在大量工程計算及實驗數據的支持下,完成必須執行的補充檢查和改裝工作,設計出新的維護方案,確保不出現廣佈疲勞損傷,就可以延長有效性限制、繼續安全飛行。根據全機疲勞試驗和機隊使用狀況估計,飛機的實際經濟使用壽命將可能是其設計目標壽命的1.5-2倍。如B737飛機設計為7.5萬飛行次數或5萬飛行小時,實際已經使用到9.3萬飛行次數和8.5萬飛行小時。

防腐去腐,改裝升級,飛機也能“活”過100歲!

圖2.波音飛機設計目標與實際狀態對比

主要原因就是,有效性限制(LOV)包括的設計指標是保證結構維修成本最低化的一個概念,是飛機結構損傷容限和疲勞評定極重要的指標,並不是飛機實際使用壽命限制的依據,它影響的是全尺寸疲勞試驗驗證的週期、結構維護方案的門檻值和檢修間隔。

如何延年益壽?

飛機延壽是一個技術難度高、協調關係複雜的系統工程,大多采取分階段、分過程逐步延長的途徑,可以從防腐去腐和改裝升級兩個方面開展。

飛機腐蝕狀況是飛機延壽工作的主要依據。波音公司從1986年6月到1989年5月, 對全球26個國家, 48家航空公司,76架快到壽的波音飛機進行大規模調研, 甚至買回老齡飛機進行徹底的拆解, 發現在飛機上都普遍存在腐蝕現象, 很多都是因為維護保養不到位。腐蝕將加速疲勞損傷的產生和擴展,日常就要採取一些防腐去腐措施,如防滲漏、除鏽、補漆等,對腐蝕故障及時修理,更新和加強已腐蝕和損壞的地方,更換已不能修理和用防腐劑進行處理的結構件。

防腐去腐,改裝升級,飛機也能“活”過100歲!

圖3.飛機腐蝕引起的事故

飛機全尺寸疲勞試驗是航空疲勞損傷容限試驗領域最高技術水平的體現,能預測飛機的餘壽。也可根據試驗結果,識別飛機哪些部件需要更嚴格的檢查,哪些需要修理和替換。有的飛機針對疲勞件或飛機其它重要部件,開展重大結構改裝,包括翻修中機身、發動機艙、機翼前緣和駕駛艙風擋等。

防腐去腐,改裝升級,飛機也能“活”過100歲!

圖4.飛機疲勞試驗檯


分享到:


相關文章: