张强 张浩 霍光正
石家庄海山实业发展总公司
内容提要：某型飞机发生方向舵蜂窝结构后部撕裂脱落故障。经现场检查发现，该损坏的方向舵无外来物撞击痕迹，剩余部分蜂窝芯表面呈暗灰色，有腐蚀斑点和白色腐蚀产物，并有多处腐蚀穿孔。确定故障原因，并根据分析结果提出具体的建议。。
关键词 蜂窝结构 腐蚀 分析 检查
0 引言
鉴于蜂窝结构使用广泛，为保证飞行安全，避免类似事故征候再次发生。对蜂窝结构腐蚀故障进行深入分析腐蚀原因，并制定后续改进措施。
一、故障定位
为了摸清导致蜂窝发生腐蚀的机理，取方向舵蜂窝件残余蜂窝芯材腐蚀样本，腐蚀样本进行理化分析，以确定导致腐蚀的根本原因。
经理化分析，腐蚀产物主要由铝和氧两种元素组成，从铝和氧的含量上看，腐蚀产物主要是氧化铝和少量氢氧化铝，未检出硫、氯等易导致腐蚀元素。腐蚀产物主要是氧化铝，说明铝合金蜂窝腐蚀是由于雨水或潮湿空气长期作用导致的，腐蚀时间很长，蜂窝内部积水或潮湿空气较多。蜂窝进水或有潮湿空气，且作用时间较长是腐蚀的根本原因。
二、原理分析
某型飞机舵面蜂窝件结构由蒙皮、蜂窝芯和四周骨架构成。
密封原理：蒙皮与骨架通过板-板胶胶接，骨架间界面通过板-板胶胶接，固化后，所有界面和缝隙都涂敷密封胶。用板-板胶与密封胶实现双重密封。详见图1。
图1 典型密封剖面及典型蜂窝结构爆炸图
本次检查发现的9件方向舵蜂窝后段存在不同程度腐蚀，腐蚀部位都集中在翼尖，其它部位未发现腐蚀状况。特点如下：
A）方向舵的位置特点：竖直使用，除顶部外，不易积水；
B）结构特点：端肋槽口向上，易积水；
C）密封措施：将所有可能进水的区域都涂刷密封胶；
D）排水措施：设计了2个排水孔。
方向舵顶部端肋易积水，如果密封胶脱落，且未及时补涂，再加上排水孔堵塞，密封边界脱粘，雨水或潮湿空气会沿缝隙处进入蜂窝内部，长期作用导致蜂窝腐蚀。
本次检查采用打孔检查方法，发现的14件平尾蜂窝后段存在不同程度腐蚀，腐蚀部位都集中在翼尖部位，其它部位未发现，
三、蜂窝结构腐蚀检查方法研究
某型飞机舵面蜂窝结构的密封关键工序及工艺如图2所示。其中带“☆”的工序为关键密封工序，骨架界面胶接、蒙皮与骨架胶接、蜂窝结构胶接固化后对所有缝隙的密封胶填充以及采用浸水后X光检查等都是密封关键工序。由于某型飞机舵面蜂窝结构采用板-板胶与密封胶双重密封形式，如果关键密封工序有效控制，蜂窝结构密封可以保证。
图2 蜂窝件密封关键工序及工艺
（一）蜂窝芯腐蚀判据：
a）铝蜂窝芯材表面有光亮的金属光泽，且无水渍为无腐蚀；
b）铝蜂窝芯材表面有部分金属光泽，但表面明显发暗即为轻微腐蚀；
c）铝蜂窝芯材表面无金属光泽，颜色呈暗灰色，有腐蚀斑点和白色腐蚀产物，为严重腐蚀。
（二）确定开孔尺寸与孔距
各舵面蜂窝件均采用蒙皮、骨架蜂窝芯胶接固化成形，蜂窝芯主要承受并传递气动载荷形成的剪力，蒙皮与骨架承受弯矩，蜂窝整体件将总载荷向前传递到翼盒结构。按补充打孔检查方案（蜂窝打孔间距约300±50mm，孔径φ5mm，打孔检查后，灌胶堵孔处理）蜂窝传剪性能基本不受影响。蒙皮传载能力削弱程度按孔径与孔距比例计算，削弱约1.67%左右。因此打孔方案对舵面静强度影响很小。根据强度计算结果，打孔后的舵面强度满足设计要求。
（三）舵面打孔及积水检查要求
在舵面蜂窝结构上制Ф5mm检查孔；采用X光设备对打孔部位及蜂窝结构周边部位(宽度100mm范围内)进行检查，判断是否存在积水；发现积水或腐蚀情况，则必须确定其积水或腐蚀程度和范围。如发现有明显的密封失效迹象，可在该部件该部位附近增加1个Ф5mm检查孔。
（四）蜂窝芯腐蚀检查要求
将蜂窝结构件置于光线充足环境下，或采用聚光手电筒和放大镜对孔内蜂窝芯材进行目视检查，观察其表面状态，并判别腐蚀程度。如看不清楚，可用小镊子夹取孔内蜂窝碎片，在光线充足环境下观察。并用棉签在孔内擦拭，检查孔内是否进水。同时用胶带纸将孔盖住，修复堵孔前取下，以免潮湿空气进入。
结束语
通过本次研究解决了蜂窝结构舵面腐蚀和检查问题，从而解决了外场使用和进厂大修飞机蜂窝结构舵面的检查，节省了更换成本，缩短了更换周期，保证了更换质量。本次研究形成的成果可推广到其他机型的舵面蜂窝结构的腐蚀检查。推广应用前景广范，实用价值高。
参考文献：
1. 《中国航空材料手册》，中国标准出版社，2002年版。
2. 《材料的腐蚀与防护》，西北工业大学出版社，2006年版。