Repülőgép-foltozás: hogyan javítható a kompozit 787-es?

Ahogy hírül adtuk, a jelek szerint sikerült kijavítani az Ethiopian Airlines Boeing 787-esét, amely nyáron a londoni Heathrow repülőtéren egy zárlatos vészjeladó miatt gyulladt ki, és a tűz átégette a törzs felső-hátsó részének egy darabját. Az első próbaút kapcsán azt is megírtuk, hogy sokan a gép sorsának szempontjából döntő fontosságúnak tekintették a javítás sikerét, hiszen ez az első, jelentős részben kompozit építésű utasszállító, és volt, aki kételkedett abban, hogy a hagyományos fémgépekhez hasonlóan helyre lehet hozni egy ilyen sérülést. Amint a következőkben olvashatják, a feladat valóban nem egyszerű, de nagyon is megvalósítható. Az iho/repülés az ACE mérnökétől kapott részletes magyarázatot.

Szerzőnk 1981-ben végzett Szolnokon a Kilián György Repülő Műszaki Főiskolán mint gépészüzemmérnök, majd a Malévhez került, azóta is Ferihegyen dolgozik, megalakulása óta az ACE Kft.-nél, jelenleg mint üzemtechnológus mérnök a Repülőgép Karbantartási Osztályon. Kompozitokkal 1991-től foglalkozik, a Boeingnál Seattle-ben és az Airbusnál Tolouse-ban végzett kompozitos mérnöki szaktanfolyamokat. Társszerzője a kompozit szakoktatáshoz készül jegyzetnek, Dr. Gáti Balázs docenssel közösen írta a „Repülőgépek Szerkezete” című egyetemi oktatási jegyzetet. Kisgépes kompozitos munkái: Tökölön a Dósa János nevével fémjelzett „Seastar” – azóta Avana Larus amfíbia, a Corvus Corone Ballószögön, később a dabasi Diora Icepix helikopter rotorlapátjai. „Veres Zoli rám szokta bízni a műrepülőgépeinek kompozitos javításait, átalakításait” – írja.

Valójában a kompozit repülőgépek javítása alapvetően nem különbözik a fémgépekétől, amennyiben a fő teherviselő elemeket: hermetikus törzs, szárny, vezérsíkok stb. nézzük, mert ezek úgynevezett monolitikus szerkezetek, azaz tömör kompozit-anyagból készült félhéj szerkezetek, amelyek borításból, hosszirányú és keresztirányú merevítésekből (hosszmerevítőkből, hossztartókból, főtartókból, törzskeretekből, bordákból stb.) állnak, javításuk nagyon hasonlít a hasonló szerkezeti kialakítású fémszerkezetek javításához. A felhasznált anyagok természetesen mások, és a javítási metódus is kismértékben eltér, de nem kockázatosabb, viszont sokkal megbízhatóbb, hosszabb élettartamot garantál, mert nincs korrózióveszély és anyagkifáradás a tervezett élettartamon belül.

A gyártóüzemekben a hermetikus törzset több darabból gyártják le, amelyeket az összeszerelés helyén állítanak össze és kötőelemekkel erősítenek egymáshoz. Az egyes szekciók a teljes keresztmetszetben egy darabból készült héjból állnak, és integrálva tartalmazzák a  keresztirányú és hosszirányú merevítőelemeket is, amelyeket szintén csatlakoztatni kell egymáshoz. Az alkalmazott kötőelemek fémből készülnek, ezenkívül a futómű bekötő fittingek, hajtómű felfüggesztési, rögzítési csomópontok és a kormányfelületek forgási csomópontjai, bakjai is rendszerint fémötvözetből készülnek, de a sárkány javarészt kompozit.

A B787 és az A350 XWB üres tömege több mint 50 súlyszázalékban kompozitanyagokból áll, ami volumenében jóval több kompozitot jelent, hiszen a szénszál-erősítésű kompozitok sűrűsége (fajsúlya) 2 kg/dm³, az alumíniumötvözeteké 2,7–2,9 kg/dm³, a titánötvözeteké 4,4 kg/dm³, az acéloké pedig 7,9 kg/dm³. Tehát ez az arány tovább már nem nagyon növelhető, hiszen vannak olyan berendezések, egységek: futóművek, hajtóművek, amelyek előállítására a kompozitanyagok nem megfelelőek, ezen felül a gépbe rengeteg elektromos kábel, csővezeték, működtető mechanizmusok, elektronikus berendezések vannak beépítve, amelyek szintén nagy mennyiségben tartalmaznak fémeket és kiváltásuk jelenleg még nincs megoldva.

A közforgalmú repülésben a gyártók (Airbus; Boeing; Bombardier; Embraer; stb.) a sárkányszerkezeti sérülések javításához a típusengedélyt (Type Certificate-t) kiadó légügyi hatóságok (FAA; EASA; CCAA)  által jóváhagyott Szerkezetjavítási Kézikönyvet (SRM – Structural Repair Manualt) adnak ki, amely az adott géptípusok vonatkozásában a repülőgép sárkányszerkezetének kialakítását, felépítését, anyagait az egyes szerkezeti elemeken megengedett sérülések fajtáit, mértékét határozza meg. Amennyiben az észlelt sérülés meghaladja a megengedett tűrésértékeket, akkor az adott szerkezet javításának módjait, a javítás maximális méreteit, korlátait, valamint a javításhoz szükséges anyagokat, eljárásokat is előírja, így a repülőgép üzembentartójának, illetve a karbantartást végzőknek az esetek nagyobbik részében ez elég a szakszerű és jóváhagyott javítások végrehajtására, így nem kell a gyártókhoz, vagy „DOA” (Design Organisation Approval)  engedéllyel rendelkező mérnökirodákhoz fordulni.

Az etióp B787-es sérülése azonban jóval nagyobb volt, mint amit tipikusnak lehetne nevezni, ezért az erre vonatkozó javítási instrukciókat nem lehet megtalálni az SRM-ben, így a sérülés feltárásához és a szükséges javítások megtervezéséhez és végrehajtásához a gyártó, jelen esetben a Boeing közreműködése vált szükségessé. A Boeing az ilyen súlyos szerkezeti sérülések javításában járatos „rohamcsapatát” (Boeing AOG Team), illetve annak „előőrsét” szokta a helyszínre elküldeni, akik felmérik a károkat és folyamatos online kapcsolatban vannak az otthoniakkal.

Az előzetes hibafeltárás alapján az én feltételezésem szerint legyártottak a sérülés helyének megfelelő szerkezeti kialakítású és méretű „javító törzsdarabot”  („protézist”) és az összeerősítéshez szükséges kiegészítő elemeket, amelyeket a sérült és eltávolított szekció helyére építettek be, helyreállítva ezzel a szerkezet integritását. És bár a javított terület szilárdsága körülbelül 10 százalékkal csökkent (ez egyébként minden más javítás esetében is bekövetkezik), ez még mindig meghaladja a maximálisan megengedett terhelést (törőterhelést; ULL – Ultimate Limit Load), így a repülésbiztonságot nem veszélyezteti, hiszen a tervezés során ezzel a csökkenéssel számolnak, emiatt a teherviselő szerkezetet a „törőterhelésnél” (ULL) 15-20 százalékkal nagyobb teherbírásúra készítik. Persze egy ilyen méretű javítás súlygyarapodással is jár, de ez egy ilyen méretű repülőgép esetében még nem okoz gazdaságossági problémát.

Ahogy írtam, a monolitikus kompozitok javítása nem tér el jelentősen a fémszerkezetek javításától, a felhasznált anyagok kivételével, ami az esetek nagyobbik részére igaz, erre látható szemléltető ábrák a mellékletben, ahol egy Airbus vízszintes vezérsík tipikus javításának elvi kivitelezésére láthatunk példát, amelyen a borítás sérülése hosszmerevítő és borda találkozásánál található. A következő két ábra ugyanazt a javítást ábrázolja.

Az első ábra a síkbeli:

A második pedig térbeli kialakítást szemlélteti:

A különböző szerkezeti elemek eltérő színnel vannak jelölve, de az azonos színek mindkét ábrán ugyanazt az alkatrészt jelölik, így még a szakmában járatlanok számára is szemléletes és érthető lehet.

* * *

Indóház Online - Hivatalos oldal: hogy ne maradj le semmiről, ami a földön, a föld alatt, a síneken, a vízen vagy a levegőben történik. Csatlakozz hozzánk! Klikk, és like a Facebookon!