典型卸壓口蓋設(shè)計方案

李曉楠　彭森

【摘 要】對于大多數(shù)民用客機(jī)來說，在特定工況下，一些結(jié)構(gòu)必須有卸壓措施。一但發(fā)生爆裂，除卸壓口蓋外，其它結(jié)構(gòu)件不應(yīng)脫離飛機(jī)。本文以某型飛機(jī)卸壓口蓋設(shè)計為例，介紹典型卸壓口蓋設(shè)計方案。

【關(guān)鍵詞】卸壓口蓋；機(jī)構(gòu)原理；卸壓鎖載荷；預(yù)緊力

0 引言

對于大多數(shù)民用客機(jī)來說，在一些典型結(jié)構(gòu)上，出現(xiàn)最嚴(yán)重的管路爆裂和外部氣動載荷組合作用的情況下，為了能避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久變形，這些結(jié)構(gòu)必須有卸壓措施。一但發(fā)生爆裂，除卸壓口蓋外，其它結(jié)構(gòu)件不應(yīng)脫離飛機(jī)。這里以某型機(jī)卸壓口蓋設(shè)計為例，介紹典型卸壓口蓋設(shè)計方案。

1 某機(jī)型卸壓口蓋卸壓鎖方案

1.1 結(jié)構(gòu)形式

卸壓鎖形式的卸壓口蓋與結(jié)構(gòu)蒙皮連接，由卸壓口蓋、卸壓鎖、鉸鏈組、加強(qiáng)口框組成。卸壓口蓋順航向開啟，如圖1。

1.2 運(yùn)動分析

卸壓口蓋機(jī)構(gòu)原理，如圖2。

為了保證口蓋打開時口蓋邊緣不與蒙皮開口邊緣發(fā)生碰撞，必須要有OA>OC，即

（l+c）2+h2>（h+t）2+l2

因此，鉸鏈中心軸與口蓋邊緣的距離必須滿足

2 強(qiáng)度校核

2.1 針對此例中的卸壓口蓋采用卸壓鎖方案一共進(jìn)行了4項(xiàng)計算：

a）在卸壓載荷疊加正常氣動載荷下，卸壓口蓋與蒙皮變形計算，以判斷是否滿足強(qiáng)度校核要求和外形要求；

b）在正常氣動載荷下，卸壓口蓋與蒙皮變形計算，以判斷是否滿足外形要求；

c）在卸壓載荷下，卸壓鎖受載計算，選擇符合要求的卸壓鎖；

d）由于此蒙皮為承力結(jié)構(gòu)，因此需對開口后的蒙皮進(jìn)行強(qiáng)度校核，以判斷是否滿足強(qiáng)度要求。

本例中，蒙皮為3.175mm，加強(qiáng)口框?yàn)?mm，卸壓口蓋為3mm（加加強(qiáng)筋），所有材料均為鈦合金。

2.2 卸壓載荷疊加正常氣動載荷下，卸壓口蓋與蒙皮變形計算結(jié)果

下圖5為在卸壓載荷0.0294MPa疊加氣動載荷0.00765MPa作用下，蒙皮、加強(qiáng)口框、卸壓口蓋變形計算結(jié)果，由計算結(jié)果可以得出在卸壓載荷疊加氣動載荷作用下，口蓋與蒙皮間存在間隙為2.65mm。

由圖所示，最大Von-Mises應(yīng)力為254MPa，許用值為896MPa，裕度為2.53。

連接校核：對于該部位緊固件原裕度為0.65，原工作載荷為5060N，施加卸壓載荷后，受力最大緊固件上剪力約為1303N，現(xiàn)初步計算緊固件裕度為

3 卸壓鎖預(yù)緊力

在本例處理卸壓鎖預(yù)緊力時，遇到以下難點(diǎn)：

a）缺少預(yù)緊力大小的設(shè)計要求；

b）參考A320，同類結(jié)構(gòu)卸壓鎖采用直接硬接觸安裝的方式，沒發(fā)現(xiàn)施加預(yù)緊力結(jié)構(gòu)，如圖7，與常規(guī)設(shè)計理念不完全一致；

c）供應(yīng)商反應(yīng)可以在卸壓鎖上施加約20 lbs預(yù)緊力，但對采用傳統(tǒng)的橡膠塊、彈簧片等施加方式提出異議，因?yàn)橄鹉z塊、彈簧片易失效；

d）可選擇的、貨架標(biāo)準(zhǔn)卸壓鎖安裝高度為僅為0.2in（5.08mm），與口框（包括基本蒙皮）高度非常接近；

e）卸壓鎖鎖與其它鎖在工作原理上有一定區(qū)別，卸壓鎖正常安裝后，其彈簧一直受壓，供應(yīng)商認(rèn)為相當(dāng)于施加預(yù)緊力。

綜合考慮以上因素，本例以保證卸壓鎖強(qiáng)迫、干涉安裝為最低要求，沒嚴(yán)格定義預(yù)緊力設(shè)計值。本例結(jié)構(gòu)采用硬接觸裝配（名義尺寸下，裝配干涉量0.5mm）。

4 結(jié)語

此鉸鏈-壓鎖式卸壓口蓋設(shè)計可以滿足結(jié)構(gòu)卸壓、強(qiáng)度、總體外形變形要求，可以作為一種典型的飛機(jī)卸壓口蓋結(jié)構(gòu)方案供民機(jī)設(shè)計參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《飛機(jī)設(shè)計手冊第10冊 結(jié)構(gòu)設(shè)計》航空工業(yè)出版社《飛機(jī)設(shè)計手冊》總編委會 2000年《中國民用航空規(guī)章25部》CCAR—25 1985年.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]