某型飛機高平尾結構制造偏離處置與研究

刁春濤

摘 要：高平尾結構具有氣動干擾小、省油、操縱方便的優點，國內外支線飛機常采用這種結構。該文基于某型飛機高平尾結構在制造和裝配過程中產生的典型制造偏離，分析了不同制造偏離的工程處置技術，供設計人員和制造人員參考，以提高產品質量。

關鍵詞：平尾 制造偏離 工程處置

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0086-01

國內外短航程先進支線飛機常采用高平尾結構，高平尾可以避開前面機翼和發動機等產生的強大氣流干擾，獲得更高的氣動效率，甚至平尾的面積都可以做的比低平尾更小一些。隨著我國支線飛機訂單數量的增加，對支線飛機質量的要求也越來越高，對高平尾結構的制造、裝配和偏離處理的要求也相應的提高。該文基于某型飛機高平尾結構在制造和裝配過程中產生的典型制造偏離，分析了不同制造偏離的處置技術，供設計人員和制造人員參考。

1 高平尾結構介紹

高平尾結構常用3個點鉸接在垂直安定面的頂上，后面2點為軸承的鉸鏈點，軸承中心連接線構成平尾旋轉軸，前面1點通過螺旋驅動器操縱平尾繞旋轉軸上下偏轉。平尾主要情況下產生負升力，彎矩使下翼面受壓，上翼面受拉。升降舵和外伸段所受的力、力矩傳遞至中央盒段，最終以集中支反力的形式傳至與垂尾對接的鉸鏈點上。

平尾典型結構由中央盒段、左右外伸段、左右升降舵等組成。升降舵與外伸段通過鉸鏈接頭連接，左右外伸段與中央盒段采用梳狀對接形式連接。

2 制造偏離類型及工程處置

由于某些零件制造工藝尚不成熟、平尾翼根整流罩設計難度較大，在支架、長桁、肋、緣條、接頭等的制造尺寸、升降舵前緣與水平安定面間隙階差、平尾翼根整流罩與垂尾間隙等方面容易產生制造偏離[1]。目前平尾在制造工藝性和結構維修性等方面還有待改善。

在制造過程中會產生各種各樣的偏離。設計人員需對這些偏離進行處理，保證飛機的安全。常見偏離如下。

2.1 表面損傷

平尾上的表面損傷常有小切口、劃傷、凹坑、腐蝕等。表面損傷一般是由于數控機床擺角過程中刀具碰到零件、或者搬運圖中被金屬件碰到、或者未按工藝規范對零件進行保護等。工程處置常用措施是，在強度可接受的情況下，打磨損傷部位，打磨時不能加深現有深度，打磨半徑足夠大，打磨后表面粗糙度需滿足要求，對表面需做防腐保護處理。必要時對損傷部位進行裂紋滲透檢查，判斷是否合格。對于表面損傷特別嚴重的，或者表面特征是關鍵特征的，有時經強度評估建議報廢零件。

2.2 孔徑或孔位超差

孔徑或孔位超差是指零件上孔的大小或者孔的位置不符合圖紙要求。孔徑或孔位超差常出現在后梁轉軸接頭、支架、平尾翼根整流罩、可卸前緣、升降舵盒段組件、升降舵懸掛支架等。孔徑或孔位超差一般是由于制造人為因數或管理因素、制造工藝方法不成熟所引起。針對孔徑超差，工程處置一般可采用加大緊固件或者加襯套處理；針對升降舵懸掛支架減輕孔和支架電搭接孔孔位超差，工程處置一般評估對強度和功能是否有影響。

2.3 尺寸超差

尺寸超差是指零件制造完成后，某一尺寸與圖紙尺寸不符合。尺寸超差常出現在支架、升降舵后緣、長桁、肋、緣條、接頭、壓印孔處。尺寸超差一般是由于材料變形、制造工藝方法不成熟、制造人為因數或管理因素等所引起的。針對材料變形、厚度超差，工程處置一般是請結構、強度甚至總體氣動專業一起評估，如果對強度和總體氣動影響工程可接受，在裝配時也不會引起短邊距，并且不影響使用功能，即原樣使用；針對制造人為因數或管理因素使零件尺寸變短，經評估如能使用，一般需對多余倒角處銳邊倒圓，保證表面粗糙度，如評估影響產品強度和使用功能，做報廢處理。

2.4 短邊距

短邊距是裝配過程中常出現的問題之一。一般邊距小于兩倍孔徑或小于設計圖紙上所要求的邊距就稱為短邊距。短邊距可能使結構產生兩種形式的破壞，當短邊距緊固件的受載方向與結構邊緣方向垂直時，可能沿緊固件傳遞載荷方向剪壞；當結構所受載荷方向與短邊距相關邊緣平行時，可能產生靜拉伸破壞或疲勞破壞。短邊距常出現在平尾翼根整流罩、水平安定面上。短邊距一般是由于制造工藝方法不成熟、制造人為因數或管理因素所引起。

針對這些短邊距，工程處置首先進行受力分析，確定有可能發生剪壞還是拉壞或者兼而有之[2]。

（1）如果有剪壞的可能，應提供新的傳力路線。

（2）如果有拉壞的可能，應視不同情況選擇不同方法：如果位于非疲勞危險區，一般邊距大于1.5D即可接受；如果邊距小于1D，工程一般不可接受，應將此短邊距孔銼修掉，然后采取補救加強措施；如果邊距在1D到1.5D之間，應將鄰近緊固件作加大處理，或者采用加強板，或者提供新的傳力路線。

2.5 裝配間隙超差

裝配間隙超差是指零組件在裝配過程中，存在的間隙不符合圖紙要求。裝配間隙超差常出現在壁板與梁緣條之間、平尾翼根整流罩與垂尾之間等。裝配間隙超差一般是由于制造工藝方法不成熟、設計方案不成熟所引起。針對壁板與梁緣條裝配間隙，工程處置一般對壁板零件進行校形，達到理論外形，消除間隙；針對平尾翼根整流罩與垂尾裝配間隙，由于設計方案不成熟以及垂尾翼尖整流罩為曲面產生，設計應通過修改平尾翼根整流罩構型、防磨條材料、墊片高度等來使設計構型更合理。

2.6 外形超差

升降舵吊裝于水平安定面后，容易出現升降舵前緣與水平安定面后緣蒙皮階差和間隙不符合規定要求的情況。此類超差一般是由于裝配工藝方法不成熟、或者裝配型架有微小偏差所致。工程處置一般將方向舵原樣使用，對于間隙小的位置，考慮打磨水平安定面蒙皮邊緣是否合適，打磨后做防腐保護處理，保證不影響到方向舵轉動；對于間隙大的位置，在不影響強度和功能的情況下，一般考慮原樣使用，同時請總體氣動專業評估階差和間隙超差對氣動力的影響是否可接受。工藝同時積極研究尋找完善措施。

3 結語

該文介紹了飛機高平尾的功能、傳載和結構形式，基于某型飛機高平尾結構在制造過程中經常產生的制造偏離，分析了不同制造偏離的工程處置技術，供飛機設計人員和制造人員參考。

參考文獻

[1] 惠賢.基于某型號飛機的結構制造偏離統計分析[J].科技創新導報，2013（16）：69-71，73.

[2] 費衡甫.麥道飛機聯絡工程手冊[M].北京：航空工業出版社，1997.