老化的飞机-结构故障
老化的飞机-结构故障
定义
一架飞机在它第一次飞行时就开始“老化”,老化的各种影响几乎立即开始发生。然而,这个术语通常适用于随着新飞机的时间变得重要而开始出现的问题,并且比同类飞机的平均年龄更大。
讨论
飞机的设计过程和随后的原则确立为一个经批准的过程维护计划旨在充分考虑持续使用飞机的影响。损伤容限和安全寿命目前应用了设计理念,并制定了适当的检查方法和检查间隔,以确定意外、环境或疲劳损伤的影响。现在还通常建立与疲劳有关的抽样检查计划和腐蚀预防和控制计划。
人们发现,使老式喷气式飞机保持适航状态存在特殊困难,这些困难并没有通过规定的维护得到解决。严重的持续适航性在许多老化的飞机上出现的问题往往是当前和以前飞机所需的做法之间的差距所造成的直接后果证书类型发布和维护计划的批准。
直到最近,飞机年龄引起的一些重大问题直到发生致命事故后才得到认识和解决。但最近,影响所有老旧飞机的系统退化的一般原理再次受到关注。美国的大多数事故都是由于老化的飞机问题造成的,几年来,美国已经有了一个名为老化飞机联合委员会(JCAA)的军民联合组织来协调老化飞机的发展风险管理解决各种类型的老化飞机问题,特别是结构。在设计、生产和维护法规的其他主要适航管辖区内,对这些安全问题的认识也同样很高,并正在制定预防性干预措施。
老化飞机结构故障引起的维护问题通常被认为是由疲劳或腐蚀引起的,腐蚀有时会引发疲劳效应。
金属腐蚀
当化学作用导致金属表面变质时,就会发生金属腐蚀。大多数腐蚀在起源上是电或电解的,这意味着它是由于两种不同的金属在电解质(通常是受污染的水)中一起发生的。这种效应也可以发生在金属合金的微观晶界。然而,它可能不会被发现,并导致金属结构的完整性损失。从长远来看,预防将通过更好的设计和材料的选择,现在包括经过验证的非金属复合材料。还需要更好地了解腐蚀对结构完整性的详细影响。时间年龄与腐蚀发生率特别相关,飞机通常停放的地面环境和典型的飞行环境也是如此。
对于现有飞机,改进检查,包括使用无损检测,通过有效的修复技术、测绘技术和记录来管理发现的任何腐蚀是主要的选择。然而,在所有情况下,可以更好地利用防腐蚀技术,包括替代替代材料或使用涂层或缓蚀剂处理。
在老化飞机安全问题的三个主要领域中,腐蚀可能是第一个被常规认识到的,因此由于广泛且通常有效的检查制度,仅由未检测到的腐蚀引起的重大事件相对较少。
结构疲劳
结构疲劳造成了一些老化飞机的损失。1988年发生在一名19岁少年身上的事故,说明了在“喷气时代”早期引入的针对疲劳失效的控制在多大程度上可能是不够的波音737 - 200:在夏威夷的一次内部飞行中,它在高度240处发生了突然的结构故障和爆炸减压。客舱入口门后部和乘客楼层线上方近6米的客舱蒙皮和结构与飞机分离。随后的调查发现,脱粘和疲劳损伤导致了故障。至少对这架飞机来说,采用模拟小时数和周期的静态测试船体远远领先于等效的现役飞机是不够的。涉及的飞机已经完成了89680次飞行循环,平均飞行时间只有25分钟,几乎所有的飞行都在夏威夷群岛的海洋环境中,这是一个有点非典型的使用寿命,被认为是腐蚀增加了疲劳的可能性。看到B732,途中,夏威夷毛伊岛,1988年.
自增压飞机出现以来,由于对一些基本设计问题认识不足而发生事故时,人们一直积极考虑来自任何来源的结构疲劳的可能性。从那时起,飞机设计程序就涉及到仔细研究结构的创建,这些结构将承受规定数量的飞行周期和/或飞行小时,结构强度在批准的寿命结束前低于其设计极限强度的概率很低。然而,有时发现旧结构不再满足其损伤容限要求,因为反复循环或异常的“g”加载意外地在结构中产生了足够大小和密度的裂缝,使其大大削弱,不再具有预期的剩余强度。这种情况不仅会发生在金属上,还会发生在飞机制造中越来越多使用的其他材料上。唯一可用的防御是在基地维护期间更好的探测检查,包括使用无损检测。在某些情况下,这意味着适当应用现有的维修程序,特别是在维修方面;但在其他情况下,这些程序的规范和监督已经使得不太可能检测到危险水平的结构疲劳,特别是当修理的直接或间接后果时。
疲劳在结构中传播的机制是众所周知的裂纹。裂纹的扩展是因为裂纹的几何形状在裂纹的末端产生了非常高的应力集中,最终,如果一个扩展的裂纹没有被检测到,就会发生断裂。
疲劳裂纹主要以三种方式产生:
- 在机身内部承重结构部件中,会产生应力“热点”;
- 在大型飞机的承载蒙皮中,蒙皮本身承担着重要的结构载荷;
- 从铆钉、螺栓、螺母和螺钉等紧固件孔中,局部应力集中可能导致过早开裂。
最后,和老化的飞机-电线在美国,似乎也经常有无效的安全报告乙酰天冬氨酸已批准飞机营运人或维修机构。对于较小但可能重要的事件或检查结果,尤其如此,这些事件或检查结果放在一起可能有助于确定能够防止重大事件或事故的干预措施。
事故及严重事故报告
- G73T,美国迈阿密水上飞机基地附近,2005年结构疲劳的一个戏剧性和致命的例子是一架58年的格鲁曼G73T涡轮绿头水上飞机,2005年在美国国内飞行时,由于主桅杆故障,整个右手机翼脱落。调查发现,右翼与事故飞机分离是因为多处预先存在的疲劳断裂和裂缝,降低了机翼结构的剩余强度。
- B742,途中,台湾澎湖岛,2002年: 2002年5月25日,中华航空公司一架波音747-200型飞机在台湾澎湖岛上空半空中解体,1980年由于维修不当而发生结构故障,后来的检查没有发现。
- B741,途中,日本群马岛,1985年1985年8月12日,日本航空公司的一架波音747 SR-100飞机由于失去垂直稳定器而失去控制。2022卡塔尔世界杯澳大利亚队在宣布进入紧急状态后,这架飞机继续飞行了30分钟,随后撞上了日本群马县的山区地形。
这些事故调查发现,在结构维修之后,监测持续结构完整性的正常程序并不有效,即使在正确遵守这些程序的情况下也是如此。
维修并不总是直接涉及,而且涉及的结构并不总是金属结构。1989年,一架协和式超音速飞机的舵在飞行中断裂并分离,原因是复合材料失效,而复合材料失效的原因是事故发生前很长一段时间内水分进入。看到的:1989年4月12日,在澳大利亚悉尼以东约140海里的塔斯曼海上空,AAIB对协和式102 G-BOAF飞机的事故报告
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- 事故和严重事故报告:AW-有关以适航性为原因或促成因素的事件的若干报告。
进一步的阅读
- 美国联邦航空局飞机认证服务在线培训课程《运输飞机事故的教训》
- 飞机腐蚀-加拿大交通部海报,说明机身腐蚀过程
- ATSB运输安全报告-AR-2008-055:航空维修中的人为因素概述,艾伦霍布斯博士。