飛機登機門密封結構改進探討

王亮

摘 要 登機門在應用過程中，極易因為其密封結構的失效而導致駕駛艙漏氣情況的發生，嚴重的話還可致使駕駛艙危險事件的發生。為了更好提升登機門密封性，對其密封結構進行改進就顯得極為重要。基于此，本文就飛機登機門密封結構改進措施進行分析，以供參考。

關鍵詞 登機門；密封結構；有限元仿真；維修

中圖分類號 V2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）14-0004-01

登機門位于飛機中部，是機身結構中極為重要的組成部分，其安全性、功能性要求都極為嚴格，從而保證其應用的可靠性。同時，登機門也是地勤維護艙內設備的重要通道，是保證駕駛艙氣密性的核心，做好其結構優化極為重要。在飛機駕駛過程中，登機門極容易發生密封性結構故障，密封帶不能正常如門框，門體盆形件外緣的間隙密封性下降，造成艙內氣密性不達標，嚴重的情況下還容易造成飛機飛行安全隱患，不容忽視。這就需要相關人員對登機門密封結構予以深入研究，不斷探索更好地改進措施，提升登機門的密封效能。

1 飛機登機門結構分析

在飛機登機門結構中，主要包括盆形件、八根梁、兩組縱向隔板、蒙皮以及止動件等主要結構。所謂登機門的受力框架——盆形件主要有盆形件拼塊和鈑彎角材拼合組成的，盆形件拼塊共包括4塊，是由1.8mm的2024-T24鋁板制作成的，鈑彎角材共14塊，主要是由1.6mm的2024-T24鋁板制造而成的；在梁的兩側位置，安裝有接頭，負責對止動件進行連接，接頭屬于機加件，是由17-4PH制作成的；兩組縱向加強件位于盆形件的內部，其主要作用，就是對8根梁進行支撐，關于前縱向加強件組成方面，主要是有9個Z形成形件構成，Z形成形件是有1.27mm厚度的2024-T24鋁板制作而成的，在后縱向加強件組成方面，也是有9個Z形成形件構成，Z形成形件是有1.27mm厚度的7075-T62鋁板制作而成的；當關閉登機門，并對客艙實時增壓之后，止動件就會受到相關壓力，與門框前后框架上對應止動螺栓發生接觸，將登機門上的增壓載荷量，向周圍的機身結構進行傳遞。

2 密封結構密封性能影響因素分析

飛機登機門在應用過程中因為受到荷載的影響，其氣密載荷方向和密封帶與門框的接觸面基本呈現出垂直的角度，這就讓門體和門框對于登機門的密封性能產生一定影響，甚至可以說影響極大。登機門在關閉之后，促使密封帶呈現出壓縮的態勢，這時候駕駛艙則會被沖壓，并造成登機門的變形，密封帶極容易回彈。

密封帶狀態不同其所造成的漏氣情況也不盡相同，比如門體和門框不擠壓登機門的情況下，密封帶可以保持正常狀態（如橢圓體），而門體和門框的擠壓則會讓其收縮，此時“橢圓體”則會呈現下壓狀態，而門體變形之后則會與“橢圓體”之間形成縫隙，密封帶的回彈就會造成縫隙存在。

如果使用公式表示，比如門體與門框的距離為h0，h0同時也表示密封帶的高度；而登機門在關閉時候，門框與門體之間的距離為h1，此時因為受到擠壓，h10

通過此2個公式，我們可以得知，為了保持艙門不漏氣，艙門關閉時密封帶的壓縮量必須大于門體門框的階差。也通過公式和相關分析，我們可以得知，登機門門體、門框、兩者階差、密封帶的壓縮量都會對密封結構、密封性能產生影響，這也就成為結構改進方案開展的重要基礎和條件。

3 飛機登機門密封結構改進路徑

3.1 密封結構有限元建模

在登機門密封結構有限元建模方面，主要指的是接觸定義、材料數據定義、邊界約束以及網格化分等內容，這些都是利用HyperMesh軟件來完成的。第一，在劃分網格時，殼單元是針對薄板零件來說的，六面體單元是針對密封帶而言，1D單元是針對鉚釘、螺栓等連接件來說的。第二，在模擬密封帶模型的過程中，運用的是超彈性材料本構，關于其他材料參數方面，基本上都是鋁合金材料屬性。第三，為了保證非線性接觸問題模擬的準確性，在通用接觸的過程中，應當對Abaqus顯示算法預約利用。在門框與密封帶接觸的過程中，應當在一線區域，對接觸開展創建工作，這些區域主要包括艙門上部、艙門下部、航向前、航向后以及四個圓角，通過接觸的創建工作，為對比分析密封帶局部，提供了許多便捷。第四，在門框的周邊位置處，對邊界約束進行施加過程中，在對門體施加強制角位移的情況下，應當將艙門接頭旋轉軸線作為基準的。

3.2 密封結構故障有限元分析復現

在對密封結構改進方案確定前，應當分析復現密封結構故障有限元，只有這樣，才能對仿真參數設置的準確性進行檢驗，才能確保改進方案的可行性、針對性、科學性以及合理性。在對登機門關閉時密封袋變形情況，進行真實模擬時，應當通過顯式有限元分析方法來進行，在對其進行分析的過程中，由于艙門、壓邊條和門框結構比較復雜，我們可以將艙門和門框簡化為剛體，將壓邊條簡化為柔性體。應當對8個區域進行選取，并對A～H編號進行分配。經過有限元的相關計算，就可以將登機門密封帶原始結構各區域初始接觸時間和接觸力值，計算出來。關于接觸順序方面，首先接觸的區域為D區域，然后是A區域，之后是F、B、G區域，最后則是C、E、H區域。通過對區域接觸力進行比較，接觸率最大的為A區域，在圓角區域中，接觸時間最長。

3.3 密封結構改進方案

通過分析密封結構密封性能的影響因素，在對登機門密封結構進行改進時，主要從兩個方面進行考慮，即減少密封帶的壓縮量和加大門體與門框的階差。在對改進方案進行制定的過程中，應當對工藝性和維修性相關規定及要求，進行全方位綜合考慮，可以將其分為三個具體方面。1）更改門框左上角結構，加大門框左上角的圓角半徑，在門框邊緣位置處，對倒角進行增加，這樣就能夠加大門體與門框A區域的初始接觸階差，有利于密封帶迅速進入形成壓密封。通過與原始模型進行比較，初始接觸時間未發生變化，接觸過程處于平滑狀態，有利于避免或減少了褶皺情況發生。2）更改鉸鏈安裝角度，在原始模型中，鉸鏈軸線與Y軸的夾角是8.46°，將下部接頭端點作為中心進行旋轉，順時針繞X軸旋轉五度，這樣就會加大門體與門框A區域階差。3）更改密封帶截面形狀，對密封帶截面前端R角進行更改，能夠降低密封帶前端高度，有利于密封帶壓縮量的減少。

4 結論

為了更好提升登機門密封性，對其所采用的材料方面也需要予以高度關注，并對其相關的影響因素進行分析，從而探索更為行之有效的密封措施，讓登機門的密封性在原有基礎上得以優化，為飛機的安全性提供強大支撐。

參考文獻

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