疲劳事故详解(二)
2019-06-06 13:24:56 分享至:

 2007年11月2日上午,一架隶属于美国密苏里州空中国民兵(Air National Guard)的F-15C,在执行训练任务时突然空中解体,就是上述顾虑的最佳例证。失事当时,这架编号80-0034的F-15C正执行基本战斗机机动(Basic Fighter Maneuvers)演练,与僚机进行一对一的空中攻击及防御动作训练。在进行第二次的接战练习时,失事机以450节的空速快速右转,机体承受负载约为7.8G,此时机体开始剧烈抖动,飞行员立即将飞机改为平飞状态,机体承受负载迅速降到1.5G,数秒钟后,前机身于座舱罩后面位置处断裂并与机体完全脱离,机体空中解体为两截,所幸飞行员跳伞后平安获救。

 

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F-15C 80-0034空中解体示意图

 

失事后的调查报告显示︰失事发生原因为机身斜站位(Canted Fuselage Station)CFS337处的右侧上纵梁断裂,失事机上纵梁残骸经金相分析(Metallurgical Analysis)后,发现破断面处的厚度仅有0.039英寸(不到一毫米)到0.073英寸,完全不符合蓝图规定的0.090到0.110英寸厚度,且上纵梁表面粗度(surface roughness)也较蓝图规定粗糙。过薄的破断面直接造成上纵梁局部应力大幅升高,在反复的飞行负载作用下,上纵梁很容易由粗糙面产生多处的疲劳初始裂纹,继而在后续的飞行负载中持续成长,最后导致上纵梁完全断裂。

 

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问题就出在这根纵梁上

 

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对其他F-15检查后也发现了裂纹

 

这架F-15C于1982年开始服役,失事时飞行时数接近5,900小时。F-15C原始设计规范为“安全寿命”(Safe Life),服役寿限为4,000飞行小时,在美国空军颁布“容许损伤”(Damage Tolerance)设计规范后,重新依据此规范进行分析,服役寿限延长到8,000飞行小时,并以16,000飞行小时的全机疲劳试验来加以验证。由于分析数据显示上纵梁的裂纹成长寿命高达31,000飞行小时,依据设计规范其定期检查时距为15,500飞行小时,远超过飞机的服役寿限,且上纵梁在全机疲劳试验过程中也未发现有任何损伤,所以虽属攸关飞行安全的主要结构件,但在服役期间内并不需要进行定期检查。

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