马航MH370碎片已“浮出”水面,我们离真相还远吗?——探究飞机结构和零部件的安全检测

发布日期: 2015-08-06
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事件背景:

2014年3月8日
,一架从马来西亚首都吉隆坡飞往北京的马航波音777型航班MH370中途失踪,随机搭载的239名乘客也一并消失,至今杳无音讯。

2015年7月29日,位于印度洋的法属留尼汪岛海滩上出现一块飞机残骸,已被有关部门证实是属于一架波音777机型的部件,疑似来自之前失事MH370。

2015年8月4日,法属留尼汪岛圣但尼,又发现一块疑似飞机残片的白色塑料片,形似飞机舷窗框架。

2015年8月6日,马来西亚总理纳吉布在吉隆坡确认,在法属留尼汪岛发现的飞机残骸来自失联的马航MH370航班。

随着这些蛛丝马迹的出现,一年多来让我们牵肠挂肚的失踪马航航班可能正在一步步揭开她神秘的面纱。也许事实将是残酷的,机上两百多条生命已然消逝在茫茫的印度洋中,我们唯有努力还原事件的真相借以告慰他们。
 
 
飞机的安全问题一直是核心问题,它关乎着大众的生命,所以对飞机结构和零部件的检测与监测至关重要,丝毫马虎不得。为此我们特整理出涉及飞机的质量检测案例和检测方法等文献以供参考。
 

飞机零部件失效案例分析

案例1:飞机发电机花键轴断裂
某型飞机发电机50CrVA花键轴发生断裂。采用光学显微镜及扫描电镜观察断口宏观及微观断裂形貌,利用能谱技术对断口元素进行分析。结果表明,花键轴工作时在扭转应力及较高工作温度下,工件表面的镀镉层中的镉渗入基体晶界之间,致使晶间结合力降低而导致发生沿晶脆性断裂。该型飞机发电机花键轴的工作条件因素决定了镀镉处理工艺的不合理,易引起工件的沿晶脆性断裂。建议更改处理工艺并替换全部的该零件。 
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案例2:飞机启动发电机软轴断裂
某型飞机启动发电机软轴在使用160小时后发生早期失效,采用断口观察、磨损痕迹分析、硬度测试、显微组织分析等方法对其断裂原因进行了分析。结果表明:软轴断裂的性质为大应力低周疲劳断裂;软轴的断裂原因为端盖和发动机法兰盘联接错位导致发动机与发电机软轴错位,从而产生异常的弯曲应力,正常的扭转应力与异常的弯曲应力叠加后的应力超过了软轴的疲劳强度;通过改进定位销的高度可避免发电机软轴的断裂。
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案例3:飞机排气导管开裂
某飞机在进行检查时发现其起动机GH1140高温合金排气导管内层加强筋处有一条裂纹,采用化学成分分析、金相检验、断口分析等方法对裂纹产生的原因进行了分析。结果表明: 由于高温气体的冲刷作用使排气导管内表层晶界出现了贫铬, 降低了合金的强度、持久性能和疲劳性能; 排气导管开裂主要是由于其内表面曾被打磨, 打磨处形成应力集中萌生裂纹源, 在起动机内部反复热应力和机械振动等作用下, 以及表面氧化物的进一步促进作用下发生的热疲劳开裂。
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案例4:飞机机腹蒙皮腐蚀
通过光学显微镜对腐蚀的飞机机腹蒙皮材料进行金相检验,结合服役环境进行分析。结果表明, 该飞机机腹蒙皮材料存在热处理不当,因此造成零件耐蚀能力降低,加上飞机结构特点和尾气高温促进了蒙皮腐蚀。
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在役飞机状态监测

全尺寸飞机静强度损伤监测 
运用声发射技术可以实现对某型飞机全尺寸静强度试验的损伤监测。通过对采集的幅度、能量等信号参数进行分析,可以及时发现飞机某部位结构的损伤以及捕捉到裂纹的形成和扩展过程,可避免造价高昂的飞机在试验过程中发生大的结构性破坏,从而为飞机结构的损伤容限设计提供参考。
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飞机发动机在役过程中的孔探检测
通过长期对ATR-72双螺旋桨民航飞机的PW-127F发动机在使用过程中热部件的损伤进行视情孔探检测,总结出许多有益的经验,对于指导工作有着重要的参考意义。例如:
1.孔探专业技能培训非常必要。
2.对于单一多发损伤,一定要向发动机制造厂家反映,坚持找到解决方案。
3.突发故障一定要与专业主管技术人员沟通分析,找出发生故障的原因,要勇于说出自己的观点。
4.孔探专业技术人员可以在控制损伤扩展、维修成本控制、预测大修及修理费用等方面做许多工作,也可以参与到发动机损伤机理的分析工作中。
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飞机轮毂涡流检测缺陷信号识别方法 
采用涡流方法检测某型飞机轮毂弧面时,信号判别困难。如在智能涡流设备软件中融入函数计算和相应的识别程序,采集涡流检测信号的同时后台程序进行分析与识别,就可以找出缺陷信号与干扰信号的微小区别。通过二元函数知识分析判断,可以把缺陷信号有效地识别出来。经试用,该方法能较为可靠地识别疲劳裂纹信号。
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在役飞机蒙皮夹层腐蚀涡流检测 
涡流检测是对金属多层结构内层腐蚀检测的首选方法。为解决检测在役飞机蒙皮多层结构夹层腐蚀问题,采用了低频涡流检测方法。综合上层下底面和下层上表面腐蚀的信号幅度、相位分离度各方面因素,选取了最佳频率,制作了专用的涡流探头,运用阻抗分析图中相位和幅度的变化,有效区分了不同层的腐蚀缺陷。试验结果与理论分析相吻合,成功地解决了飞机大修蒙皮夹层腐蚀检测问题。
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飞机结构加速腐蚀与自然腐蚀 
基于飞机地面停放环境谱, 对航空LY12CZ铝合金件进行了多个当量年限的加速腐蚀试验和热带海洋环境下的暴露试验; 对试件表面涂层、金属基体材料腐蚀情况进行观察和测量; 根据腐蚀评价指标对试验件腐蚀状况进行了分析比较。结果表明, 实验室加速腐蚀结果符合飞机外场服役的腐蚀特征, 而材料直接暴露在海洋环境中比外场腐蚀速度更快。主要的腐蚀形态为点蚀和剥落。腐蚀深度服从正态分布,加速腐蚀深度随时间的变化规律可用幂函数式描述,随着加速腐蚀试件的延长,腐蚀失重率呈幂函数增长趋势。
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民用飞机迎风面复合材料构件的风蚀损伤及维修
风蚀损伤是民用飞机迎风面复合材料构件前缘常见的损伤之一。通过对广州飞机维修工程有限公司近年10架次民用飞机的维修资料进行整理归纳, 得到飞机复合材料构件风蚀损伤最常发生的部位在左右发动机吊架前部整流罩和垂直尾翼安定面前缘;并总结出了对风蚀损伤部位的修理方法和飞机复合材料构件风蚀损伤的预防措施。
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飞机材料性能研究

停放环境下飞机材料疲劳性能的退化规律
对2A12-T4铝合金试样进行了加速环境试验, 模拟自然停放环境对飞机停放不同日历年后的影响; 并进行疲劳试验, 通过试验数据, 计算得到试样的细节疲劳额定强度(σDFR), 拟合得σDFR与停放时间的函数关系式。结果表明: 随着日历时间的延长, 材料的σDFR呈线性下降趋势; 且在自然环境下停放12年的退役飞机上同种材料的实际σDFR与其计算得到σDFR的误差极小。
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飞机用LY12CZ材料大气腐蚀环境因子灰色关联性研究 
影响LY12CZ材料大气腐蚀的大气环境是灰色系统。选取典型地域的大气环境因子(气象环境和介质环境)统计数据, 并利用LY12CZ材料不同腐蚀年限的大气腐蚀速率计算结果, 依据灰色系统理论对影响LY12CZ材料大气腐蚀速率的环境因子灰色关联性进行计算分析, 量化研究不同环境因子对LY12CZ材料大气腐蚀速率的影响程度。结果表明, 雾日数和氯离子浓度分别为气象环境因子和介质环境因子中对LY12CZ的大气腐蚀速率影响最大的环境因子。
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发布日期: 2015-08-06

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