专家解读A380机翼裂纹：连接件需要设计改进

近日空中客车A380飞机机翼出现裂纹，欧洲航空安全局（EASA）提出检查建议，要求对符合相关限定条件的空中客车A380飞机进行检查。空客项目副总裁汤姆·威廉斯表示，A380机翼内部大约4000个支架的铝合金选材不当及设计缺陷致使支架所承压力过大，显现裂纹。针对“空中巨无霸”出现的这一隐患，本报记者采访了中航工业力学性能表征和失效分析首席技术专家、航材院副总工程师陶春虎和北航教授、飞机专家黄俊。

分析事件原因，黄俊认为汤姆·威廉斯的说法基本到位：“机翼出现裂纹的原因可能包括设计、加工、选材、安装几个方面，其中一种原因或多种原因的组合都可能造成该问题。从设计上讲，飞机零件的基本功能就是承载飞机飞行过程中的工作载荷。如果实际工作载荷超过了设计载荷，就可能发生问题；如果加工过程中存在初始缺陷，也可能引起该问题；材料选择不当或材料的缺陷也可能是重要原因；安装零件时如果螺钉拧得过紧也可能产生预应力，从而造成类似故障的发生。” 陶春虎表示：“从已有的报告综合判断，出问题的L型支架属于机翼里连接翼肋与蒙皮的连接件，最大可能是设计考虑不周导致装配产生残余应力，与工作应力叠加致使开裂，属于早期故障。铝合金做这一类制件，强度不会太高，这类残余应力一般在整机静力考核试验中很难发现。”

尽管空客发言人表示，检查和维修正在有序进行，符合EASA的要求，但事件发生之后，A380的飞行安全性仍遭质疑。陶春虎解释道，如果出现大量支架开裂，会对安全有较大影响，但“该支架不属于结构承力件，出现少量开裂不会导致事故，对安全性不会产生严重影响”，但会影响机翼的整体刚性和紧固性。黄俊也持相似观点，他认为故障不会立即导致机翼失效，但会影响到机翼的结构完整性，裂纹长时间存在确实是一种安全隐患。至于是否会影响到A380的适航性问题，黄俊表示，在飞机交付前，机翼严格按照EASA的适航要求完成了试验，取得了适航证，该问题应由EASA和A380使用国的民航当局决定。

按照威廉斯的说法，空客方面已经找到了修复方法，从长远来看，空客打算更换机翼内部支架的合金材料。陶春虎告诉记者，连接件可以替换，作为短期措施更换是可以的。但从长期来看，必须进行设计改进，对安装的连接件进行应力分析和测试，如通过调整过盈量、避免采用硬连接等来解决。黄俊分析道，空客已经发出通报，飞行1800起落以上的飞机要全部进行检查。A380机翼外翼主要采用金属材料，金属材料飞机结构的修理技术比较成熟，短期的处理可以采用更换新零件的方法。修复在一定时间内是有用的，但要通过科学和明确的检查维护来保证安全。更重要的是要找到原因，在未交付的飞机上彻底解决。

国产大飞机C919已进入详细设计阶段。陶春虎表示，同为大飞机的C919在设计中要充分考虑设计、工艺和实验考核的协调性，比如对连接件要特别注意采用软连接消除残余应力、保证过盈量适当、对装配应力要采用合理方法进行计算、测定与控制等。“虽然我国C919与A380在尺寸上有很大差异，但设计师们应该从这一事件中吸取教训，认真、严谨、科学地做好设计工作，尽最大努力在设计阶段解决可能出现的问题。”黄俊强调。