Los nuevos detalles del arreglo del Boeing 787 revelan el alcance del desafío de verificación de brechas

Cuando American Airlines aceptó formalmente un nuevo 787 del sitio de producción de Boeing en Charleston, Carolina del Sur, el 10 de agosto, el fabricante marcó oficialmente el evento como el principio del fin de una dolorosa y costosa suspensión de entregas de 14 meses debido a la calidad de la producción. asuntos.

Pero como revelaron las últimas ganancias trimestrales de Boeing en octubre, la batalla de la compañía para recuperarse de una serie de problemas de producción que han plagado el programa desde 2019 seguirá siendo una carga durante al menos los próximos dos años. Problemas con defectos en la calidad de la superficie, cuñas, brechas y componentes fuera de tolerancia paralizaron dos veces las entregas a fines de 2020 y nuevamente en 2021 y, a pesar de las correcciones, siguen siendo un proceso costoso y que requiere mucha mano de obra para corregir.

Según Brian West, director financiero y vicepresidente ejecutivo de Boeing, solo se entregaron nueve 787 en el tercer trimestre y quedaron 115 en el inventario sin entregar. "El ritmo de las entregas del inventario en el futuro se basará en el retrabajo final, así como en los requisitos de planificación de la flota del cliente", dice. "Esperamos que la mayoría de estos aviones se entreguen en los próximos dos años".

Boeing ya se ha tragado la píldora amarga asociada con los extensos costos de reelaboración y los enormes retrasos en las entregas, prediciendo pérdidas generales de alrededor de $ 5.5 mil millones. Tal como está, la empresa parece estar a medio camino de los peores efectos financieros del problema de la calidad. Al comentar sobre la última llamada de ganancias del 26 de octubre, West dijo: "Registramos $ 303 millones de 787 costos anormales en el trimestre, en línea con las expectativas, y todavía anticipamos un total de alrededor de $ 2 mil millones, la mayoría incurridos para fines de 2023. Estos costos están impulsados ​​por tasas de reelaboración y producción por debajo de cinco por mes".

Las entregas se reanudaron después de la tan esperada aprobación de la FAA el 29 de julio del plan de Boeing para corregir los problemas e inspeccionar el avión no entregado. El plan, que aborda los procedimientos de inspección y reparación, impulsa los procesos de cumplimiento específicos del fuselaje que Boeing utilizará para demostrar que cada aeronave cumple con las especificaciones. Boeing señala que a medida que los 787 salen de la línea de producción, ahora no requieren verificación de unión ni reelaboración posteriores a la producción.

Pero, ¿por qué Boeing tarda tanto en acelerar las entregas? Aviation Week obtuvo documentos que describen el enorme alcance de los problemas que enfrenta el programa 787 desde 2019 y algunas de las complejidades involucradas en inspeccionarlos y corregirlos. Estos informes muestran que, a partir de agosto y septiembre de 2019, la compañía comenzó a descubrir el primero de una serie de "fugas de calidad" estructurales que, en los meses siguientes, eventualmente incluirían 15 incumplimientos estructurales con las reglamentaciones de aeronavegabilidad y 57 incumplimientos, o incumplimientos específicos. requisitos, normas o procedimientos.

Los problemas iniciales se detectaron en la aleta vertical, pero a medida que Boeing aumentó su escrutinio del fuselaje, se encontraron disconformidades e incumplimientos desde la Sección 48 de popa hasta el subensamblaje de la nariz de la Sección 41 (ver gráfico). Los inspectores de calidad del sitio de Boeing Salt Lake City, donde se fabrica la aleta, sospecharon que se habían utilizado fuerzas superiores a las 5 libras por pie estipuladas durante la colocación de las cuñas, elementos pequeños que se agregan para eliminar espacios, mantener el rendimiento estructural y minimizar las fuerzas de tracción requeridas para llevar la aeronave a la configuración nominal.

Se hicieron verificaciones y solo tres aletas requirieron reelaboración, pero el problema, contenido en la Línea No. 898, activó las alarmas y también se inició una investigación para revisar las calzas de los conjuntos estabilizadores horizontales. Los ensamblajes ya habían sido un problema al principio del programa, lo que llevó a una puesta a tierra temporal de la flota de prueba de vuelo en 2010 después del descubrimiento de problemas con calzas instaladas incorrectamente y el par de torsión de los sujetadores asociados.

Al igual que con la aleta vertical, los inspectores encontraron que en algunas aeronaves, se habían utilizado fuerzas de sujeción incorrectas que excedían las 5 libras por pie para precargar la junta, lo que ejercía una tensión de tracción en el conjunto del estabilizador. Aunque no hubo una preocupación inmediata por la seguridad debido a la corta edad de la flota, existía la preocupación de que la tensión no planificada reduciría los márgenes de seguridad estáticos y de fatiga de la aeronave.

Se realizaron controles en todos los 787-8 desde la línea n.° 821 hasta el último avión en la línea, mientras que se realizaron controles en todos los 787-9 y -10 desde la línea n.° 126. El problema, que afectó específicamente a partes del estabilizador donde se une al fuselaje en un punto llamado correa de pivote y accesorio, así como el conjunto de la punta; fue declarado contenido e incorporado en producción por la Línea No. 1041.

En septiembre de 2019, la FAA emitió una directiva de aeronavegabilidad (AD) que requería una inspección única de los conjuntos de pasadores de pivote del estabilizador horizontal 787 para detectar desalineaciones y espacios incorrectos. Esta AD fue provocada por un informe de posible desalineación del anillo de seguridad del pasador de pivote del estabilizador horizontal, el pasador de pivote exterior y el espaciador exterior en el montaje final. Boeing finalmente modificó seis artículos en aviones en Everett, Washington y en Carolina del Sur.

Surgieron problemas más serios en abril de 2020, cuando las inspecciones revelaron espacios excesivos dentro del perfil de la superficie entre las dos Secciones traseras 47 y 48 de la cola. el problema se centró en dónde se unían las piezas en el mamparo de presión de popa alrededor de la estación de empalme 1878. Los espacios excedían el requisito de línea de molde interior (IML) de Boeing para que cada superficie de acoplamiento del fuselaje mantuviera la planitud dentro de 0,005 pulgadas, aproximadamente el ancho de un humano cabello, más de 5 pulgadas dadas. van a lo largo de la superficie de unión.

Si bien aparentemente era una variación de proporciones diminutas, la brecha no se ajustaba al diseño de Boeing y el problema planteó preguntas sobre los efectos en la transferencia de carga a través de la unión y, potencialmente, en el margen estructural. Las consideraciones de transferencia de carga entre las secciones del fuselaje son importantes porque las estructuras compuestas son muy rígidas, a diferencia de los fuselajes de aluminio convencionales, que son flexibles. Cualquier problema que interfiera potencialmente con la transferencia de carga entre las secciones, como espacios, cuñas mal instaladas o superficies internas de la piel que no estén lisas, puede ser un foco de acumulación de tensión.

Boeing también identificó un problema parcialmente relacionado con un sistema automatizado basado en láser que escaneaba las superficies de acoplamiento de las Secciones 47 y 48 antes de unirse. El software predictivo del sistema usó los escaneos para fabricar automáticamente las cuñas, lo que suavizó cualquier brecha potencial. Se descubrió que en algunos casos, donde deberían haberse producido calzos más gruesos, el software restringía por error el tamaño de los calzos a un grosor máximo de 0,061 pulg.

El análisis de ingeniería indicó que las aeronaves afectadas por los problemas de calce y suavidad de la superficie de la piel podrían no ser capaces de cumplir con la carga límite y, como resultado, ocho aeronaves operadas por Air Canada, United Airlines y Singapore Airlines quedaron en tierra en agosto de 2020. Como la aeronave fueron reparados, el software de fabricación de cuñas corregido se introdujo en octubre de 2020 y se aplicó desde la Línea No. 907 en adelante. Más tarde ese mes se agregó un proceso de inspección de orificio pasante en el lugar a partir de la Línea No. 915 en adelante.

Mientras tanto, Boeing descubrió más problemas en torno al empenaje, donde el calce inadecuado había vuelto a causar el uso de fuerzas de sujeción excesivas al colocar el estabilizador horizontal. En el otro extremo de la aeronave, el proveedor de ventanas PPG descubrió que una variación en la producción de la unión del acrílico utilizado en las ventanas de la cabina de vuelo n.° 1 y n.° 2 provocó algunos problemas de formación de arcos y grietas. Aunque el problema no presentó una preocupación inmediata sobre la seguridad de la flota, formó otro retraso del programa impulsado por el proveedor. PPG revisó los procesos de producción y comenzó a dotar de personal para producir 15 conjuntos de barcos planificados por mes para mediados de 2022.

Los problemas de brechas llevaron a Boeing a ampliar su inspección de conformidad IML para incluir una auditoría de las uniones entre las secciones realizadas por los proveedores. La auditoría examinó las interfaces entre las Secciones 41 y 43 del fuselaje delantero, fabricadas por Spirit AeroSystems y Kawasaki Heavy Industries (KHI), y las interfaces entre las Secciones 44 y 46 del cuerpo medio fabricadas por Leonardo y la Sección 47 de Boeing. Aviso de problemas o escapes , fueron encontrados posteriormente en todas estas juntas.

En septiembre de 2020, cuando los viajes aéreos globales se vieron diezmados por el impacto de la pandemia y con la decisión de trasladar toda la producción del 787 a Carolina del Sur, la compañía optó por suspender las entregas mientras realizaba reelaboraciones y más inspecciones. Mientras tanto, la auditoría descubrió más problemas dentro de la Sección 41 de la nariz, incluidos defectos de calce y espacios alrededor de la gran puerta de carga, las puertas de entrada de pasajeros delanteras y las placas de larguero debajo de la cabina. En enero de 2021, Boeing decidió ampliar la auditoría más allá de las uniones circulares para incluir todas las uniones comunes a las superficies que requieren un criterio de suavidad de 0,005 pulgadas sobre una superficie de 5 pulgadas. durar.

La auditoría de proveedores encontró 38 incumplimientos y 12 incumplimientos. Las más afectadas fueron las Secciones 44 y 46, con nueve no conformidades y un incumplimiento; Sección 43 de KHI, con 18 no conformidades; y la Sección 41, con ocho incumplimientos y nueve incumplimientos. La auditoría interna del sistema de gestión de calidad de Boeing descubrió 19 incumplimientos y cinco incumplimientos. El área más afectada en la auditoría de Boeing fue el ensamblaje de la carrocería de popa, que, excluyendo las dos no conformidades descubiertas en la aleta vertical y el estabilizador horizontal, contenía 10 no conformidades y tres no conformidades.

Las entregas se reanudaron brevemente en marzo de 2021 con la entrega de la línea n.º 1048 a United Airlines, seguida de cuatro aviones adicionales a All Nippon Airways, Turkish Airlines y Uzbekistan Airways. Sin embargo, con el verdadero alcance de los problemas de producción aparentes y los nuevos problemas que continúan surgiendo en medio de la preocupación de la FAA por los métodos de inspección de Boeing, las entregas se suspendieron nuevamente a fines de ese verano.

A mediados de 2021, durante la revisión de la FAA de los procesos de Boeing utilizados para verificar las uniones del fuselaje, se le pidió a la compañía que inspeccionara la interfaz entre el mamparo de presión delantero y la estructura del fuselaje delantero circundante. La inspección encontró brechas que excedían la tolerancia máxima e inevitablemente llevó a Boeing a la decisión de que tendría que quitar y reemplazar el mamparo de presión delantero en cada avión no entregado.

Posteriormente, Boeing descubrió que el análisis de fatiga del mamparo se había basado en cargas térmicas incorrectas. La corrección requería un análisis actualizado, nuevos límites en los intervalos de inspección y un rediseño, la mayoría de los cuales se lanzaron a ingeniería a fines de mayo de 2022. Las correcciones tenían como objetivo la introducción de la Línea No. 1186, mientras que se calculó una limitación de aeronavegabilidad actualizada para reducir la inspección. umbral en el que se debe inspeccionar el mamparo desde los 44.000 ciclos actuales hasta un número aún no especificado.

Durante el resto de 2021 y hasta principios de 2022, más problemas de "escape" continuaron interrumpiendo el programa. Spirit alertó a Boeing de un problema de calce en la puerta de carga grande delantera, y Boeing descubrió en septiembre que las áreas alrededor de los marcos de la puerta de pasajeros y de carga a granel de la Sección 47 no estaban en conformidad. En un área cercana, una evaluación de los problemas de calidad de la superficie en el área de unión entre las Secciones 47 y 48 encontró que los extremos de los larguerillos se estaban delaminando.

Casi al mismo tiempo, se encontraron arrugas y huecos en las capas en las secciones de borde de ataque fijas compuestas, o paneles en J, fabricados por Nikkiso bajo un subcontrato de Spirit. El problema afectó a los seis paneles en cada borde de ataque del ala. Boeing también descubrió que partes de la Sección 46 podrían haberse fabricado con un material de titanio incorrecto; la solución que consumía mucho tiempo requería escaneo de fluorescencia de rayos X y reemplazo según fuera necesario.

También se descubrió que partes de la estructura de la quilla en la Sección 48 se habían sometido a una inspección no destructiva incorrecta, lo que posiblemente provocó una disconformidad, y también requirieron remoción, inspección y reemplazo. En otro caso, a fines de 2021, faltaba una cuña en el extremo del mismo larguero en las Secciones 41 y 46, lo que requería más medidas de espacios y cuñas.

En noviembre de 2021, a raíz de los problemas relacionados con las puertas de la Sección 47, Boeing amplió el proceso de auditoría de flujo de valor para evaluar las prácticas de calce con elementos comunes a los marcos de las puertas de pasajeros y carga en esa área. La auditoría se centró en la fabricación de cuñas principales, secundarias y predictivas, así como en las uniones en las que no se pudo inspeccionar la ubicación de los orificios.

A fines de 2021, la compañía también estaba abordando un problema no estructural con los conectores del sistema de enfriamiento integrado de Raytheon Technologies (anteriormente Hamilton Sundstrand) después de descubrir que algunos estaban construidos sin suficiente compuesto de relleno.

A principios de este año, cuando el apetito de los operadores por nuevas entregas comenzó a crecer, Boeing estaba lidiando con otro problema de calidad de producción que se descubrió con el ensamblaje de los largueros en el estabilizador horizontal de la Sección 48. El problema, aunque no se consideró un problema inmediato de seguridad de vuelo, se refería a un espacio que resultó del uso excesivo de adhesivo entre cuatro largueros (dos superiores y dos inferiores) y la piel. El descubrimiento llevó a la empresa a lanzar una auditoría del sistema de gestión de calidad sobre el uso de agentes adherentes para mantener las calzas en su lugar y la posibilidad de que el uso excesivo de adhesivo provoque espacios.

Casi al mismo tiempo, Boeing investigó un posible problema relacionado con el uso de varillas roscadas, o espárragos EK, que están diseñados para usarse en tensión durante la instalación de la placa de empalme inferior del ala. Aunque nuevamente no se consideró un problema de seguridad inmediato, se usó un multiplicador de torque incorrecto, lo que potencialmente permitió que el espárrago girara en el orificio. Boeing creía que había logrado contener el problema, que ocurrió solo en Carolina del Sur y fue contenido por la Línea No. 1128.

Los estudios internos de Boeing sobre la situación de los pernos EK también generaron preocupaciones de que los rasguños en los orificios y las abrasiones en algunos sujetadores donde los pernos están instalados cerca de los tanques de combustible podrían ser una fuente de ignición. Aunque Boeing se niega a comentar sobre cualquier enlace específico, en noviembre solicitó la aprobación de la FAA para agregar sellos de tapa sobre algunas tuercas de sujeción de la piel del ala para evitar que se conviertan en una fuente de ignición en el tanque de combustible.

Debido a que la verificación conjunta y el retrabajo dictaron el cronograma sobre el cual se autoriza la entrega de las aeronaves, las tareas atrasadas más grandes se relacionan con el larguero de la Sección 48 y las puertas de la Sección 47, seguidas por el retrabajo del larguero en las Secciones 41 y 46. El retrabajo de los mamparos de presión delanteros, el extremo del larguerillo Los accesorios, las quillas de la Sección 48 y los accesorios de titanio de la Sección 46 también siguen siendo un desafío a largo plazo.

Mientras tanto, los documentos mostrados a Aviation Week indican que todo el proceso de pruebas de verificación de unión y reelaboración generalmente puede demorar alrededor de cinco meses, desde sacar una aeronave del almacenamiento hasta los vuelos finales de verificación previa a la entrega. Después de la restauración del almacenamiento, una actividad que podría durar más de tres semanas, la aeronave se somete a un período de preparación de dos semanas para el trabajo de verificación de unión. El próximo mes y medio, entre 47 y 63 días, se dedica a inspección conjunta de verificación y retrabajo.

El tercer mes comienza con un período de hasta ocho días, durante el cual se reacondiciona la aeronave antes de pintarla. El operador realiza una inspección del cliente después de la restauración y la pintura. A medida que comienza el cuarto mes, la aeronave se reactiva y se vuelve a probar durante un período de aproximadamente 12 días durante el cual también se puede completar cualquier trabajo fuera de secuencia o recorrido.

Finalmente, cuando se completa todo el retrabajo y el flujo de viaje, la aeronave ingresa al período tradicional de prueba de vuelo de producción y controles previos a la entrega. A veces, toma hasta seis semanas, dependiendo de las fallas detectadas durante el período de prueba, la fase incluye un vuelo de aceptación del cliente antes de la aprobación de la entrega.

Guy es editor sénior de Aviation Week y cubre tecnología y propulsión. Tiene su sede en Colorado Springs.