前罩圈及密封裝置裝配工藝方法改進與優化

曹碩，鄒琪，劉鶴，岳海剛，楊明

（中航工業洪都，江西，南昌330024）

前罩圈及密封裝置裝配工藝方法改進與優化

曹碩，鄒琪，劉鶴，岳海剛，楊明

（中航工業洪都，江西，南昌330024）

前罩圈及密封裝置是連接機身進氣道與發動機的中間樞紐結構，其裝配質量直接影響飛機的飛行性能和安全性能。本文以某型號飛機前罩圈及密封裝置為研究對象，并結合實際裝配中前罩圈與發動機對接漏光問題，分析產生原因，提出改進方案。實物驗證結果表明，前罩圈及密封裝置的裝配質量在改進后得到有效的提高，可滿足飛機裝配技術要求。

前罩圈；密封裝置；間隙；漏光

0 引言

前罩圈及密封裝置位于中、后機身連接處（圖1），將機身后進氣道、機身框板及發動機三個部件連接構成整個發動機進氣口的的樞紐結構部件。其主要有前罩圈、密封裝置、帶板及拉桿等組成。

現發現前罩圈及密封裝置裝配后，在前罩圈及密封裝置與發動機對接位置，其側面與端面易產生漏光，無法滿足現有飛機裝配技術要求，嚴重影響飛機裝配質量，更無法保證發動機進氣口氣流的平穩性，甚至影響飛機飛行安全性能。因此，必須對前罩圈及密封裝置的裝配方法進行優化與改進，以提高前罩圈的裝配質量。

1 結構組成及裝配流程

1.1 前罩圈及密封裝置的結構組成及特點

前罩圈及密封裝置主要由前罩圈、密封裝置、帶板拉桿等組成，其主要結構及特點為：

圖1 前罩圈與后進氣道、發動機對接裝配示意

1）前罩圈主要包括蒙皮及連接圈等。其中蒙皮前段通過帶板與后進氣道蒙皮尾部對接，中間通過型材與機身框板相連，并延伸至發動機對接口處。

2）密封裝置由密封橡膠、墊板、環圈等組成。其中墊圈為鈑金件，橡膠型材是橡膠材料，易產生變形。整個密封裝置主要通過橡膠型材實現前罩圈蒙皮與發動機對接。

1.2 前罩圈及密封裝置的裝配流程及工藝性分析

1.2.1 前罩圈及密封裝置的裝配流程

根據前罩圈及密封裝置裝配結構特點，其裝配流程如圖2所示。

圖2 前罩圈及密封裝置裝配流程

其中第4、5工序是決定前罩圈及密封裝置裝配質量的關鍵環節，也是整個前罩圈及密封裝置裝配過程的瓶頸工序。

1.2.2 裝配工藝過程分析

前罩圈蒙皮定位、修配和密封裝置安裝是整個前罩圈及密封裝置裝配的主要工藝過程，以下將詳細闡述其裝配工藝方法及相關技術要求。

1）密封裝置組合安裝

前罩圈密封裝置包括楔形塊定位與安裝、橡膠型材組合、環圈與橡膠型材、墊板組合安裝等。鍥形塊是限制密封裝置旋轉位置的結構，滿足前罩圈密封裝置與發動機對接要求。因橡膠型材是保證前罩圈密封裝置的密封性能的關鍵零件，橡膠型材、環圈與蒙皮的間隙是密封裝置裝配過程控制的關鍵要素。

2）前罩圈蒙皮后端面修配

與前端面不同的是，前罩圈蒙皮后端面的修配以前罩圈定位模板內端面為基準，將前罩圈蒙皮后端面理論位置進行劃線標記，再進行蒙皮余量修配。機身下架后利用前罩圈檢驗模板對前罩圈后端面的位置進行校對，如不能滿足前罩圈蒙皮到檢驗模板端面間隙mm要求，則進行補充加工修配，使前罩圈蒙皮距離檢驗模板的間隙達到要求，如圖3所示。

圖3 前罩圈余量修配檢查示意

2 問題及原因分析

2.1 問題描述

結合前罩圈現場裝配實際情況，發現現有前罩圈及密封裝置裝配中存在以下問題：

1）前罩圈蒙皮修配后，首先分別取左、右前罩圈蒙皮后端面均布的12個方位點，再測量所取的方位點到前罩圈檢驗模板的距離。某型飛機X1～X4架飛機左、右前罩圈蒙皮后端面距前罩圈檢驗模板距離的實測數據曲線如圖4、圖5所示。

圖4 左側前罩圈蒙皮后端面距檢驗模板距離

圖5 右側前罩圈蒙皮后端面距檢驗模板距離

圖4和圖5橫坐標為蒙皮12方位點，縱坐標為測量距離，4種不同曲線顏色用以區分架次信息，以淺藍色標識前罩圈蒙皮距檢驗模板理論距離。從圖中數據直觀顯示，左側前罩圈蒙皮12方位點距檢驗模板距離在4.5～5.5mm范圍內變化不等，右側前罩圈蒙皮12方位點距檢驗模板距離在4.5～7mm范圍內變化不等。經分析發現，每架份左、右前罩圈蒙皮距前罩圈檢驗模板距離大于理論間隙值4mm，且左、右蒙皮修配不盡相同，各點距離距檢驗模板端面距離也存在不等距離，無法滿足蒙皮端面平面度要求。

2）前罩圈密封裝置安裝后，現場出現多架份前罩圈密封裝置與前罩圈蒙皮的側面漏光及與發動機對接的端面漏光，即產生間隙無法滿足裝配要求。

2.2 原因分析

2.2.1 前罩圈蒙皮后端面余量線偏差分析

從前罩圈蒙皮后段修配過程上看，蒙皮后端面修配既要保證與后進氣道的對縫要求，又要滿足與發動機的對縫要求，修配要求比較嚴格。修配主要采用架上型架修配，且前罩圈定位模板位于蒙皮外側，而不是直接依靠模板為基準進行畫線，參考基準與畫線位置存在距離。現有畫線方式以手工測量，選擇圓周上12個點，在蒙皮內測繪制輪廓線，以輪廓線進行修配。而此種蒙皮修配方式不僅耗時長，且不夠準確，經常出現較大誤差，影響端面修配質量，是前罩圈與發動機端面漏光的主要原因之一。

2.2.2 前罩圈密封裝置漏光問題分析

從前罩圈密封裝置結構上分析，密封裝置由橡膠型材、墊板、環圈等組成。主要為鈑金件與橡膠材料等，屬于易變形結構件，如圖6所示。

圖6 前罩圈密封裝置結構組成局部示意

從裝配過程上分析前罩圈密封裝置是通過墊板壓緊橡膠型材實現密封，當橡膠型材受到壓邊軸向擠壓力時，橡膠型材沿縱向及軸向變形，達到對橡膠型材與前罩圈、發動機端面之間的空隙的填充，如圖7所示。

圖7 橡膠型材受力變形示意

現裝配中發現墊板彎邊存在變形量，對橡膠密封裝置壓縮量不足，使橡膠型材與前罩圈及發動機端面均存在一定的間隙。該原因是密封裝置產生側面漏光及端面漏光的關鍵因素，嚴重影響整個前罩圈密封裝配質量。

3 改進與優化方案

根據上述分析，本文針對以上前罩圈及密封裝置出現的問題，從工裝、結構等三方面做如下改進與優化：

1）改進前罩圈蒙皮后端面余量修配方法，定制前罩圈蒙皮后段修配模板，直接確定蒙皮余量修配基準線。

2）優化結構設計，改進密封裝置中墊板結構，改進墊板與橡膠型材及連接圈的螺栓位置。

3.1 工裝改進

對現有前罩圈檢驗模板，進行結構更改，成為前罩圈蒙皮修配模板。現蒙皮修配模板為內嵌蒙皮結構，如圖8所示，修配模板外側端面為前罩圈蒙皮距發動機理論端面，即為蒙皮余量修配基準線。與原來相比，蒙皮畫線方式由原架上定位模板修配改為架下修配，參考基準由原定位模板外形改為修配模板外形，即直接將修配模板外形作為參考基準。

圖8 前罩圈修配蒙皮修配示意

前罩圈蒙皮后端面修配時只需與修配模板端面貼合進行劃線即可，從而嚴格控制前罩圈蒙皮后端面與發動機的距離，也保證了修配后蒙皮端面的平面度。

3.2 優化結構設計

從前罩圈密封裝置結構上，對墊板進行軸向4塊均分，保證各塊結構強度是相同的，并增加墊板與橡膠型材及連接圈的連接件數量。改裝后墊板可沿前罩圈密封結構中心對橡膠型材擠壓，在滿足連接件的邊距情況下，盡可能縮小墊板對接圓半徑，達到縮小密封裝置與前罩圈蒙皮和發動機的對縫間隙，解決漏光問題，滿足裝配要求。

4 結語

按照以上方案對前罩圈及密封裝置裝配工藝方法優化與改進，在多架份進行實施驗證，經過優化，前罩圈及密封裝置與發動機對接后無側面與端面漏光現象，滿足設計的技術要求。不僅提高了飛機的裝配質量，而且縮短了整個研制周期。

[1]王云渤,張關康,馮宗律.飛機裝配工藝學.北京:國防工業出版社,1990，1.

[2]范玉青.現代飛機制造技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,2001，5.

[3]《航空制造工程手冊》·飛機裝配.北京:航空工業出版社,2010，12.

>>>作者簡介

曹碩，女，1987年9月出生，2013年畢業于沈陽航空航天大學，工程師，主要從事飛機裝配工作。

Improvement and OptimizationOn Assembly Process of Front Cowling and Seal Device

Chao Shuo,Zou Qi,Liu He,Yue Haigang,Yang Ming
(AVIC Hongdu Aviation Industry Group,Nanchang,Jiangxi,330024)

The Front cowling and the seal device are the middle connecting structures which connect fuselage intake and engine.Their assembly qualities affect the flight performance and safety performance of aircraft directly.By taking the front cowling and the seal device of certain type of aircraft as study objective and by combining the light leak problem occurs after the front cowling and the engine are butt-jointed in the real assembly,the paper analyzes the reasons and puts forward the improvement plan.The verification result shows the assembly quality of front cowling and seal device is improved effectively by adopting the improved assembly process,which can meets aircraft assembly technical requirement.

front cowling;seal device;gap;light leak

2016-04-23）