1 前言
飞机在外场执行航班任务或训练任务期间，会遭遇鸟击、雷击、车辆撞击、操作失误等偶然因素导致的结构损伤，需要快速响应，及时修理，保障飞机的完整性。
外场飞机结构损伤问题出现以后，通常修理程序是飞机设计部门依据损伤评估情况确定修理方案，制造部门或运营部门（民用机场等）按照修理方案的相关要求，完成飞机的修理工作。修理工作完成并满足相关设计要求并经相关专家组织评审满足要求后，方能进行复飞工作。
本文将对飞机外场修理工作中遇到的结构损伤问题，重点从工艺策划、实施等方面进行探讨。
2 设计修理方案制定
为保证飞行安全并最大限度地降低经济损失，外场结构损伤处理基本原则是在满足飞机飞行要求前提下尽量缩短损伤处理时间。次要结构的损伤和主要结构的ADL（结构允许损伤限制，下同）范围内损伤都不影响飞机飞行，可以对结构损伤进行简单处理后直接放行。如果主要结构的损伤已经超出ADL范围且损伤严重，则需进行永久加强修理，本文考虑的是永久加强修理的情况。
2.1 损伤边界的确定
为确定修理方案，根据飞机使用要求及损伤飞机的维修经验，结合相应损伤结构（多为铝合金材料、钢制螺栓及铝合金铆钉）的实际情况，一般对损伤区域结构主要通过以下方法由制造部门进行检查：
a）结构详细目视检查；
b）电导率测试（铝合金结构）；
c）局部取样力学或硬度测试（铝合金结构等）。测试疑似受损伤区域材料屈服强度σ0.2、抗拉强度σb、硬度等静力性能。其中，拉伸试验件尺寸及试验方法均参照GB/T228执行；硬度试验方法按GB/T 230执行。
检查时首先进行详细目视检查，然后通过对损伤构件向外扩展一定距离（现场产品设计确定）初步确定结构损伤范围，在确定的损伤范围边界处选取结构试样进行硬度、电导率测试与力学性能测试，其测量值，与测量部位对应零件的硬度、电导率、力学性能等理论数值进行分析比较（符合理论数值要求为合格），若其中一项结果不合格即认定结构损伤，需要由设计重新选定边界取制试样，直到选取的试样满足各项测试要求来确定结构损伤区域。
2.2 水平测量点的测量
飞机大部件变形损伤情况下，依据产品设计给出的飞机外场维修水平测量图，通过水平视线测量法检查飞机上测量点的相对关系时，测量值应符合水平测量图的要求。现场应对水平测量点数据进行详细记录。
2.3 设计修理方案
根据结构部分损伤边界的确定情况、水平测量点的测量情况以及系统部分（操纵系统等）的损伤情况，由制造部门编写飞机损伤评估报告，并组织专家完成评审工作。
设计部门依据评审后的飞机损伤评估报告，编写结构专业及系统部分各专业的飞机损伤修理方案，并组织专家完成评审工作，交由制造部门进行实施。
3 工艺策划
按照设计部门下发的损伤修理方案，制造部门需从制定修理工艺方案、制定修理工装方案、进行前期工艺准备、设计修理工装、编制工艺规程（零件、装配）等方面做好工艺策划工作。
3.1 修理工艺方案的制定
根据飞机损伤修理方案，进行结构换新的部位一般涉及对接面及对接孔等重要协调部位，具有产品结构关系复杂、协调要素多、外形准确度保证难度大的特点。为保证修理质量和相关部位的协调性，满足修理技术要求，制造部门需制定修理工艺方案作为顶层工艺文件，用于指导飞机损伤部位的修理工作。修理工艺方案，着重从以下方面考虑：
a）对需更换或报废换新的零组件进行认真梳理，明确需更换的零组件清单；
b）对结构换新部位涉及的场内装配流程进行认真研究，结构修理、换新工作一般都是整机状态下进行，且修理工作与厂内正常装配生产流程相反；
c）为保证修理更换过程中结构变形较小及施工过程工艺施工性良好，达到修理工作准确、协调、快速的目的，一般采用“场内预组合、外场逐项分解、逐项安装”的修理原则；
d）申请专用修理工装。为达到各项修理技术要求，按修理流程进行总体规划，设计专用的修理、保型工装，对各部位定位、支撑、固持进行周密详细考虑，在工装固持的基础上，将损坏部位逐一分解后，逐一换新安装，保证飞机重要各部件相对位置准确，减小修理后机体结构变形的风险，确保产品和工装在较长的修理期内结构稳定；
e）运用三维仿真技术对结构修理工艺过程进行模拟，发现并解决可能出现的不协调问题。
制造部门依据以上原则，完成飞机损伤修理工艺方案的制定工作，并组织专家完成评审工作后，即可开始有关飞机损伤部位的修理实施工作。
3.2 修理工装方案的制定
按照需对损伤飞机进行整机固持后分解换新的要求，工装设计方案需考虑以下因素：
a）工艺流程。场内工装使用时以工装设置的定位面、定位孔为定位基准，进行零组件逐一上架的聚合式装配作业，而外场分解换新作业则为工装定位完成后对飞机零组件进行分解的逆装配流程，与场内工装安装存在定位基准选取差异。
b）施工通路。为满足外场修复作业的完成，设计工装时需考虑施工通路，如需考虑外场飞机作业高度与场内部件装配作业高度存在的差异，零组件分解顺序对施工通路的影响等。
c）设计安装难点多。专用工装存在工装使用程序复杂、大型工装转场运输及安装难度大、工装设计协调难度大、工装验证分析难度大等难点因素。
d）工装变形控制。专用工装一般具有尺寸跨度大、结构分散、使用周期长，因而工装结构尺寸稳定性保证即工装变形控制工作非常重要。控制措施一般为：①对于各分散定位组件，通过结构刚度设计以及结构件与框架应力消除来控制变形；②制造专用的大型框架式工装固定飞机结构重要交点，并固定修理区域主传力路径零件；工装底部框架通过地脚螺栓与地面牢固连接，保证工装相对地面稳定，增加工装的整体稳定性，控制变形；③在修理过程中对工装进行定期测量监控，实时进行校正与调整，消除地坪变形及温度变化影响。
修理工装方案制定完成并组织专家完成评审工作后，即可开始专用工装的设计工作。
3.4 前期工艺准备
主要完成材料定额（零组件、成品、标准件、材料、辅助材料等）的申请准备、刀量具的申请准备、工装的申请、零件交付状态的编制等。
3.3 修理工装的设计
按照评审后的修理工装方案，工装设计部门完成专用工装的设计并完成发图工作。
3.5 工艺规程（零件、装配）的编制
组织完成修理所需工艺规程（零件、装配）的编制，用于指导场内、外场的生产实施。
3.6 风险点的识别
针对结构大部分换新的现实情况，工艺方案需要考虑到结构变形风险、新制组件与原有结构不协调风险、封闭区工具不可达风险等，对其进行准确的识别，并采取解决措施以化解风险。
4 工艺实施
修理实施工作分为场内实施和外场实施两个阶段。
4.1 场内实施
a）材料采购、工装制造、零件制造
制造部门按照飞机损伤修理方案及修理工艺方案，完成修理所需材料、成品的采购工作；完成修理需借用工装定检、返修工作，完成专用工装制造工作；完成所需零件制造工作；
b）修理所需组件在场内的组合
完成可在厂内进行的部（组）件的组合和预组合；组合后使用运输托架进行运输，保证运输过程中产品安全稳定。
c）工装在场内的路演
为保证专用修理工装在外场安装和使用中的协调性，在场内利用已有资源对工装进行装配和使用路演，可提前发现工装各部分组件的不协调问题，使问题提前解决。
4.2 外场实施
4.2.1 修理前准备
修理工作开始前，将飞机牵引至厂房内，使用千斤顶顶起飞机，采用水平仪借助飞机水平测量点将飞机调平，将分解工作使用的工作梯等摆放到位；对未损伤的部位进行清理。
4.2.2 系统分解
按照系统部分各专业的飞机损伤修理方案要求，完成与飞机损伤修理有关的机械操纵系统、燃油系统等系统部分的成品、零组件以及标准件的分解工作。
4.2.3 工装通路上部件分解
为让开专用工装定位通路，例如修理某型机后机身时需分解的大部件包括：左右平尾、机头雷达罩、起落架、襟翼等。
4.2.4 工装安装
依据工装图纸，用激光或水准仪测量飞机姿态，借助千斤顶对飞机进行调平，调平后进行整机固定，然后结合飞机修理情况，进行工装相关部位安装工作，确保修理工作正常进行。
4.2.5 结构修理
依据结构专业修理方案及工艺修理方案，根据修理流程，完成结构损伤部位的修理工作。在修理过程中对工装需进行定期测量监控，实时进行校正与调整。
4.2.6 工装分解
结构损伤部位修理工作完成后，对工装完成分解工作，按组件清点。
4.2.7 工装通路上部件恢复
恢复为让开专用工装定位通路而分解的大部件。
4.2.8 系统安装
按照系统部分各专业的飞机损伤修理方案要求，完成与飞机损伤修理有关的操纵系统、燃油系统等系统部分的恢复安装工作。
4.2.9 系统试验
按照系统部分各专业的飞机损伤修理方案要求及技术条件要求，完成操纵系统、电气系统等的试验工作。
4.2.10 水平测量
完成整机状态下水平测量工作，原则上修理后的测量数据应符合产品设计给出的飞机外场维修水平测量图的要求。测量后将数据提供设计进行分析，并由设计给出超差点的处理意见。
4.2.11 修理部位喷漆
按全机外表喷漆图进行修理部位喷漆。
4.2.12 总检及评审
全机水平测量及相关试验结果等符合设计要求，整机修理完成后，由质量部门对修理部位进行总检并排除故障后，设计部门、制造部门编写修理工作总结报告供评审使用。经相关专家组织评审满足要求且问题处理完成后，修理工作即吿结束，飞机正式移交用户进行复飞。
5 结束语
运用并行工程的理念，在对外场损伤飞机进行结构损伤评估及设计部门确定的飞机修理方案的基础上，飞机制造部门对修理工艺工作进行科学的工艺策划及实施，包括损伤部位的评估及确定、工艺实施方案、工装方案、工装的设计及制造、工装的路演、工艺实施方案的实施工作等，通过实施，保障了修理飞机符合设计部门的相关技术要求，完成了受损飞机的快速修理工作，实现了对受损飞机修理的快速响应，保障了飞机的完好性。
参考文献：
［1］徐海蓉 黄昌龙 基于运输类飞机适航要求的外场结构损伤快速处理方案 《航空维修与工程》 2018.7