如何在飞机上检测到金属疲劳?

有许多涉及金属疲劳的事故。如果飞机有金属疲劳,工程师,维护团队等如何知道?如何“减少”金属疲劳或修复它?

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旁注:我曾经在核安全领域工作。我们使用了一块非常复杂且非常昂贵的软件来预测一段管道的超声波测试结果。该软件的很大一部分来自波音公司(不是一家软件公司)。有非常有趣和非常复杂的方法可供使用,并且在行业内不断发展,我们的乘客看不到,但对我们关心的整体安全做出了巨大贡献。
额外 作者 SF.,

4 答案

如果飞机有金属疲劳,工程师,维修团队等如何知道?

首先,不是一个有疲劳的“飞机”,而是一个组件。

在肉眼看来,没有办法检测金属疲劳,直到它开始太晚:你只能看到已经形成和/或传播的裂缝。

有一些工具可用于早期检测,我的学士论文是关于其中一个:使用某些材料的光弹性 。将一种这样的材料的轻涂层施加在新部件上,并且在部件的寿命期间完成的光弹性能和检查告诉维护人员该部件的内层的当前状态是什么。

另一种方法使用电阻,因为金属疲劳,通过使金属开裂,增加了电阻。

根据情况,也可以使用X射线。

他们做了什么来“减少”金属疲劳或修复它?

你不能把疲劳降到最低,一旦开始进入,这是一个不可逆转的过程。您可以通过在受影响的元素周围应用强化元素来延迟可能的灾难性故障,但最安全的做法是更换组件并回收旧组件。

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同样值得注意的是,损伤容限在这里起着重要的作用:大多数裂缝本身并不是灾难性的,实际上是充当有用的疲劳指标(需要仔细观察!)。根据裂缝位置/长度/传播速度等,规定了不同的动作。
额外 作者 Marek Grzenkowicz,
首先,它不是一个疲劳的“飞机”,而是一个组件。 - 虽然这是真的,但值得注意的是,有时所涉及的“组件”实际上是整个机身。考虑 Aloha Airlines 243航班,其中皮肤广泛的金属疲劳是一个关键因素。我们当然可以将皮肤视为一个组件,甚至是一组零件(单个铝板),但出于实际目的,整个飞机都会受到影响。
额外 作者 t3rse,
@ voretaq7呃,这是我让我的工程师充分利用我的地方。是的,正如你所说,我仍然会将受影响的框架或皮肤面板视为组件,因为如果提前发现,你仍然可以考虑更换它们。此外,它还推动了您必须自己观察每个组件的想法,皮肤上的疲劳并不能保证其他任何地方都不会疲劳。
额外 作者 conmulligan,
而且,当然,他们会对单独的组件进行压力测试,为制造商提供金属疲劳何时开始成为问题的指示。他们知道什么时候看,哪些看起来部分基于那些测试。
额外 作者 hoyhoy,
多年前,我曾经为一家飞机制造商工作,他们根据所有数据开始出现组件的疲劳裂缝,不应该早期发生这种情况。这是在一个测试机身中,他们在这种意外情况下负载循环。经过大量调查后,他们发现这是由于两个部件用不同材料用螺栓连接在一起,具有略微不同的共振频率。在某些发动机转速下,振动的差异会产生谐波,增加了比预期更多的负荷并导致疲劳。
额外 作者 user14382,

工程师有多种方法可以检测飞机中的金属疲劳:

  • 目视检查:有时肉眼可以看到裂缝,或者在放大下可以看到裂缝
  • 听觉检查:有时发出错误的声音可以提供一个问题的线索。它不是检查疲劳的主要方法,但可能会让精明的工程师知道某些事情需要调查
  • 超声波:超声波使用非常高的倾斜声波来拍摄材料,并可用于发现材料内部的裂缝
  • 放射学:X射线和其他类型的无线电成像可用于寻找地下裂缝
  • 可见染料:渗透油中的荧光染料会出现裂缝,使其成为表面
  • 磁粉:这些仅适用于铁基部件,这些部件在飞机上很少见但是用于

这是一篇好文章,详细介绍了无损疲劳试验。

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除了那篇文章之外,美国联邦航空局第8章航空维修技术员手册(AMT)可以标题为“比任何人都想知道更多关于检查疲劳/损坏的信息”;好的东西开始于第8-18页(非破坏性检查/测试)。
额外 作者 t3rse,
IMO,这是一个比公认版本更好的答案。
额外 作者 Terry Lorber,

一些金属疲劳在视觉上可以看作是一个可见的裂缝或一组微小的裂缝,可以给金属一个“冷淡”的外观,但大多数是通过非视觉无损测试技术,如射线照相(基本上是X射线)或超声波测试,以在微裂缝到达问题阶段之前进行搜索。视觉检查不适用于平台严重损坏,因为当您看到它已经进入故障区域时,这就是NDT技术用于在导致问题之前很快检测到即将发生的故障的原因。

还有其他技术,例如染料渗透测试,其中将载液中的染料涂在表面上然后擦去。流体足够轻,可以穿透并“吸入”任何细小的裂缝,并突出眼睛看不到的裂缝。染料通常是荧光的。

至于可以做什么,它在很大程度上取决于裂缝的程度和位置。通过更换可以修复对关键区域的严重损坏和/或损坏,可以挖出并焊接轻微损坏。 减少疲劳的最佳方法是防止疲劳,因此大多数制造商会将调查中的疲劳数据反馈给设计部门,如果存在的话,他们会设计出弱点。现实生活中的数据甚至超过了最广泛的FEA预测。

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飞行员听取并通知技术人员飞机发出奇怪的噪音。

现在认真对待:对于每种飞机类型,都有卡片,在某些飞行小时,开始计数或时间之后需要更换或检查哪些部件。与生产和维护所需的质量控制一起,它应尽可能地防止金属疲劳事故。

其余的 - @AndyW已经提到了检查过程中使用的技术

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对于某些疲劳情况,总的起飞/着陆周期可能很重要... en.wikipedia.org/wiki/Aloha_Airlines_Flight_243
额外 作者 Toran Billups,