老龄飞机起落架系统结构使用中应力集中问题研究

摘要：针对老龄飞机进入老龄期后，飞机起落架在使用过程中由于各种原因的应力集中进一步加剧，严重影响飞机的日常营运，增加了老龄飞机的不安全性，增加了老龄飞机的维护费用等问题。本文结合某老龄飞机起落架在使用过程中由于腐蚀而易发生应力集中的因素，有针对性地提出一些有效措施，以防范和处理老龄飞机起落架的应力集中问题，保证老龄飞机的安全。

关健词： 老龄飞机； 起落架系统；腐蚀；应力集中； 安全

Abstract: based on the aging planes into aging period, the aircraft landing gear in use process because all sorts of reasons the stress concentration of the further intensifies, the serious influence of the day-to-day operation, increases the security of aging aircraft, increased the aging aircraft maintenance problems. This paper based on a plane landing gear aging in use process due to corrosion and vulnerable to stress concentration factors, and thereafter puts forward some effective measures to prevent and handle the stress concentration of the aged landing gear, and ensure the safety of the aging aircraft.

Keywords: aging planes; Landing gear system; Corrosion; Stress concentration; security

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

引言

老龄飞机并没有一个统一明确的时间界定，也不是指飞机已经老化或者界定为老龄飞机就意味着不再适航了，仅意味着各民航当局开展对飞机结构的持续完整性评估和检查工作的计划，而且随着飞机初始审定标准的提高（如损伤容限原则的应用），不同机型进行此评估和检查的范围也不尽相同［１］。一般把服役超过14的飞机称为老龄飞机［2］。

起落架系统是飞机的重要组成部分，飞机的停放、起飞着陆主要是由起落架来完成的。所以起落架的工作性能直接影响了飞机，特别是老龄飞机的安全性和机动性。 2010年3月我院一架老龄TB20飞机在训练飞行着陆时，发现后检查发现前支柱因腐蚀导致应力集中而发生扭曲破裂，险些酿成事故。

目前，随着老龄飞机起落架系统受自身材料、飞行员技术水平、飞行经验和运行环境所限，在容易腐蚀的环境中往往出现由于腐蚀而导致应力集中的现象，老龄飞机起落架发生应力腐蚀断裂后会造成极为严重的后果。因此准确认识老龄飞机起落架系统腐蚀而产生应力集中的影响因素，并采取相应的处理措施，确保老龄飞机的安全性具有重要意义。

1腐蚀和应力集中基本理论

腐蚀指材料由于环境作用引起的破化或变质。一般可分为湿腐蚀和干腐蚀两类。 湿腐蚀：金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。与此同时在接触水溶液的金属表面，电子有大量机会被溶液中的某种物质中和，中和电子的过程是还原过程，即阴极过程。常见的阴极过程有氧被还原、氢气释放、氧化剂被还原和贵金属沉积等。

应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。也就是说受力构件由于几何形状、 外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。多出现于杆件的尖角、 孔洞、 缺口、 沟槽以及有刚性约束处及其邻域。

2老龄飞机起落架系统结构产生应力集中的腐蚀因素

老龄飞机起落架系统结构在使用过程中会因腐蚀问题而引起的应力集中而产生的损伤和破坏。由机起落架经常曝露在腐蚀的运行环境中，同时还受到各种操作因素的影响，容易造成起落架及其构件的腐蚀失效。失效分析结果表明， 绝大部分失效源于使用和维护过程中所产生的缺陷，尤其是在腐蚀作用下产生的应力集中破损。老龄飞机的使用环境、构件自身和使用者决定的，是很多作用的结果，涉及到气候因素、跑道因素、材质、结构因素和人为因素等多种因素。

2.1气候因素

老龄飞机起落架系统结构在起飞和降落时暴露在机体之外， 常常处于较恶劣的大气环境之中，我院处于亚热带季风气候类型的四川盆地，四川盆地冬季多雾，夏季四川盆地降水很多。由于四川盆地的大气中常有凝露、雨水、高温高湿水汽和工业废气等腐蚀气体会直接作用在起落架上，加速老龄飞机起落架系统结构的电化学反应，对其造成腐蚀。

2.2跑道因素

我院机场跑道场地地基多为第四系全新河流冲洪积形成的可塑粘土、硬塑粘土、粉土、细砂等层。地下水随季节变化。在飞机的荷载下，会产生不均匀沉降，使跑道有微小的变形，飞机在起飞和降落时受到跑道的影响。同时，路面铺设材料的类型，干净程度，路面的有害物质的多少，直接影响到老龄飞机在起降过程中对起落架系统结构产生的腐蚀。

2.3 材质、结构因素

起落架用具有极高比强度、高比刚度和良好韧性的高强度钢 (4340，AF1410，300M 和AerMet100等)制造[ 3]。从钢材的冶炼和加工的工艺上来说, 要求该类钢材必须达到相关标准的要求, 并在有害物质和杂质的含量上加以严格控制在范围之内尽量减少钢材表面的腐蚀。

2.4 人为因素

我院飞机多被飞行学员使用，飞行学员的技术水平、飞行经验相对不足,在降落是往往会产生重着陆，加大起落架系统的应力。加剧老龄飞机起落架系统结构的破损。在老龄飞机起落架系统结构维修时，如果马虎大意，会留下腐蚀隐患，如维护人员接触起落架时留下的汗水、清洗时清洗剂使用不当、残留物等都会产生腐蚀隐患。

3老龄飞机起落架系统结构产生应力集中的预防措施

老龄飞机起落架系统结构的腐蚀问题是每架老龄飞机都无法避免的，对应力集中的腐蚀事故分析表明， 由残余应力引起应力腐蚀断裂的比例较大。因此在加工、制造和装配中应尽量避免产生较大的残余应力，注意实际维护细节，避免应力集中。如果我们在日常的维护工作以及航线维护工作中能够针对腐蚀发生的机理和飞机的常见腐蚀情况，做到提前预防，就能让因腐蚀发生应力集中的机率降到最小，现特提出一些预防飞机腐蚀的措施：

3.1 高度重视老龄飞机起落架系统结构表面清洁工作。

老龄飞机起落架系统结构维护中，保持飞机起落架系统结构的清洁；在起飞和降落时，飞机起落架系统结构表面会受到腐蚀性气体的污染。砂子、金属屑和其他污染物（蚊虫尸体残骸）如不及时清洗，会划伤飞机起落架系统结构金属的表面，破坏其保护层；金属屑还可能使飞机起落架系统结构金属材料产生电化学腐蚀，其他污染物也可直接腐蚀飞机起落架系统结构表面。因此，每飞行一次后立即进行清洗飞机起落架系统结构是预防表面腐蚀的最好方法之一。