飛機口蓋設計與布置要求研究

張陳力子

【摘 要】首先，介紹了飛機口蓋的發展現狀及分類；接著，對飛機口蓋的總體設計要求做了整理匯總，此外補充說明了除一般性要求之外需注意的若干特殊要求；然后，介紹了飛機口蓋的總體布置要求；最后進行了總結。對飛機口蓋設計與安裝布置提出了要求，并為相關工作提供了方法和思路。

【關鍵詞】飛機口蓋；口蓋設計；口蓋布置

0 引言

隨著航電、飛控、導航、環控等學科的快速發展，安裝在飛機上的各類附件、設備、設施的數量和復雜程度與日俱增。在飛機的日常運營保障中，為了便于維修人員更好的對機體內部的設備設施進行檢查、修理和更換，飛機在靠近這些設備設施的機體表面上設置了各類口蓋。據統計，平均每架飛機機體表面上各類口蓋超過一百個；按照表面積計算，口蓋表面積總和占到全機機體表面積的15%至20%[1]。

1 飛機口蓋的分類

口蓋的類型多種多樣，按照不同依據，有不同的劃分方式。首先，按照其與機體的連接方式不同，可以分為開口口蓋、連接口蓋、合頁口蓋、鉸鏈口蓋等。另外，按照拆卸難易程度不同，可分為快卸口蓋和非快卸口蓋。其中，快卸口蓋指的是通過簡單操作（例如轉動旋鈕或按壓開關）就能打開或關閉的口蓋；非快卸口蓋與機體的連接則要強得多，需要工程師依次打開多個連接點，才能將口蓋拆卸下來。最后，依據口蓋是否為承力件，可以將口蓋分為承力口蓋和非承力口蓋兩種。承力口蓋作為主要載荷傳遞路徑設計，需要承受彎矩、剪力、扭矩等各種形式的載荷，其特點是與機體連接緊密、使用頻率不高；而非承力口蓋則不需要承受這樣的載荷，通常用在需要經常開啟使用的地方，其與機體的連接關系也相對較弱[2]。

2 口蓋的一般設計要求

在設計口蓋時，需要設計人員綜合考慮結構受力特性、氣動阻力、重量代價、維修性、連接關系等因素。出于安全考慮，首要的目標是口蓋必須具備良好的受力特性，滿足載荷的傳遞，結構剛度、強度、耐久性良好。尤其是對A類口蓋，剛度變形不應使鎖舌的搭接量變少脫出。在滿足結構特性的基本要求下，出于經濟性的要求，還應綜合考慮“氣動阻力盡量小，重量盡量輕”的要求。一方面，使暴露在機體表面的口蓋外形盡量與機體氣動外形一致，以減小氣動阻力；另一方面，優化口蓋結構設計形式，使其重量盡可能輕。最后，考慮到實際生產和運營維護需要，要求制造工藝性盡量簡單以降低制造成本，同時口蓋與機體的連接形式應盡量簡單，方便機務人員操作。

3 口蓋的特殊設計要求

3.1 重要口蓋的防雨設計

對于合頁鉸鏈快卸口蓋，其占全機口蓋總量的比例比較高，它的特點是口蓋大而且輕，使用維護時只需要按壓開關即可打開，方便勤務人員操作。但是它的缺點也很明顯，大部分防雨密封措施簡單，再加之其剛性通常較差，在變形后與周邊機體結構貼合更不緊密，容易導致雨水滲漏[3]。解決這類問題的主要方法是選用密封性能更好的材料并提高鋪貼工藝水平。

3.2 口蓋的互換性

保證口蓋的協調互換性對飛機的設計、生產和使用具有現實意義，是不同研制階段的共同要求。由于全機口蓋的數量可觀，在飛機的生產過程中，盡量減少口蓋種類可以減少生產成本。在飛機的實際使用過程中，良好的互換性可以降低零備件的儲存成本，同時降低強迫裝配的風險。

為了保證協調互換，需要對頂層的互換協調路線做好設計[4]。具體過程包括：

1）制定總體協調方案；

2）確定工藝工裝設備；

3）理清全機各區域的協調關系；

4）完成協調圖表。

在進行口蓋互換性設計時，應注意除了要保證制造精度外，更重要的是口蓋與周圍配合的零件之間的協調精度，這就需要對工裝設備的精度提出高的要求。

3.3 防雷擊設計

在飛機防火防雷的重點區域，例如油箱區域，口蓋的防雷擊設計是十分重要的。通常油箱口蓋與蒙皮之間是通過半絕緣體隔絕的。但是在當雷電擊中口蓋時，如果在外表面產生火花，可能引起油箱爆炸。國軍標體系中有相應的《雷擊試驗要求》，《要求》建議了“用O型密封圈將雷擊引起的電火花隔離到油氣混合區域外”和“在口蓋上加裝絕緣層”這兩條措施幫助避免此類事故發生。

4 口蓋的總體布置要求

在進行飛機口蓋布置時，需要充分考慮口蓋內系統設備檢修方便以及口蓋對于維修人員的可達性，即是否方便維修接觸到口蓋。如果是加油口蓋或充電口蓋，還應考慮各類操作需要的設備及車輛不能互相交錯。各項維護工作盡可能是平行作業，互不干擾，不同大小口蓋的布置要便于操作，同時要考慮外形和結構應力水平。要根據成品和設備的尺寸、重量、連接形式、活動空間、維修頻度、使用工具和操作方式等，合理布置口蓋的位置、形狀、大小、開啟方式，以及與機體的連接形式。

4.1 機身口蓋的布置

飛機的機身是實現飛機功能的主要區域，因此該區域的設備量最大，口蓋數量相應的也最多。對于那些需要經常打開關閉的口蓋，應在總體布置階段就考慮到將來機務人員檢修的可達性，使機務人員不需要借助其他工具就能對口蓋進行方便的操作。另外，對于需要經常開啟的口蓋，應盡可能采用標準口蓋及快卸鎖，可以縮短開啟和關閉的時間，方便飛機的使用維修。設備艙的口蓋布置要方便艙內設備維修，并注意采取電磁防護措施。對于機身上較大口蓋，例如翼身整流罩口蓋，布置時要考慮電搭接要求。

4.2 機翼口蓋的布置

為方便飛機機翼內部結構及油箱的檢修，機翼表面需要設置很多尺寸較大的口蓋。從疲勞角度考慮，機翼上表面主要受壓應力，可延長口蓋壽命；然而從使用維護角度考慮，機翼下表面距離地面高度低，方便檢修人員接觸。因此在口蓋布置時要綜合考慮疲勞和維修性，權衡在上翼面還是下翼面開口。

5 總結

飛機口蓋作為結構的一部分，其受力特性必須滿足安全要求，在此基礎上盡量阻力最小、重量最輕。某些口蓋有防雷擊、防雨等特殊要求，在設計時也不能忽視。口蓋是飛機維護時需要頻繁使用的部件，其實用性要求尤為突出，需要在設計階段認真考慮，縝密排布，使檢修工作能順利開展。不同區域的口蓋所處環境各不相同，設計人員需針對各自環境，合理布置。

【參考文獻】

[1]王哲，賈曉，李博.飛機口蓋設計要求標準研究[J].航空標準化與質量，2014（2）：5-9.

[2]袁關章，魏威，韋紅金.某型無人機復合材料口蓋互換性[J].南京航空航天大學學報，2009（1）：66-69.

[3]馬文博.某型號飛機口蓋設計研究[J].裝備制造技術，2015（8）：44-48.

[4]劉貴芳，余志明，林振華，程廣林.某型飛機充氣口蓋故障分析[J].教練機，2016（1）：22-24.

[責任編輯：田吉捷]