一種用于飛機結構強度試驗的機身充壓密封波紋管

趙嬋 王征

摘 要：在全尺寸飛機結構試驗中，由于機身表面不是平面，加上試驗加載設備與機身結構的連接方式，兩者無法緊密連接，導致在充壓試驗中，影響密封效果和充壓要求，為了解決機身蒙皮表面密封以及聯動密封的問題，設計了一種密封效果好，可以實現聯動密封的密封波紋管。

關鍵詞：緊密連接；充壓試驗；密封

中圖分類號：TP391.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0030-02

Abstract： In the full-scale aircraft structural test， the fuselage surface is not flat， and the connection between the test loading equipment and the fuselage structure cannot be tightly connected， so the sealing effect and the filling pressure requirement are affected in the full-scale aircraft structure test. In order to solve the problem of airframe skin surface seal and linkage seal， a kind of seal bellows tube with good sealing effect is designed， which can realize linkage seal.

Keywords： tight connection； pressure test； seal

1 概述

在全尺寸飛機結構靜力/疲勞試驗中，尤其是運輸類飛機，機身載荷不僅包括氣動載荷及慣性載荷，還包括機身內部的商載，為了符合機身的實際受力情況，試驗時將載荷施加在機身內部的地板梁及座椅滑軌上，加載作動筒位于機身外部。為了連接機身內部加載設備及加載作動筒，在不影響機身結構性能的條件下，在機身蒙皮上開孔，將加載設備與作動筒連接。然而加載連接件與機身蒙皮孔之間難以密封，特別是機身表面為曲面時，當機身變形而密封裝置未發生變形時，兩者之間會相互錯位，從而嚴重影響密封效果，而且當密封設施與加載連接件聯動時，更難以保證密封效果。根據試驗要求，在機身內部施加充壓載荷時，為了不出現較大的嘯叫聲，設計了充壓密封波紋管。

2 原理設計及總體方案

密封波紋管，包括密封套管、伸縮波紋、內部密封圈、密封卡槽和外部密封圈，其中，所述密封套管位于密封波紋管的前端，用于連接加載桿，其后段與伸縮波紋相連，所述伸縮波紋為密封折疊狀結構，沿軸向可折疊伸縮，所述伸縮波紋后段依次設置有內部密封圈和外部密封圈，所述內部密封圈和外部密封圈之間為可與機身邊緣卡合的密封卡槽。

實施安裝時首先將密封波紋管穿過機身孔，密封套管在前，將密封卡槽，卡置在機身孔的加強孔邊緣，用內部密封圈、密封卡槽和外部密封圈，對機身孔進行密封，機身氣壓越高，密封效果越好，保證了曲面及曲面變形后的密封，然后將加載連接桿穿過密封波紋管，波紋管的密封套管與加載連接件用卡箍或扎帶鎖緊固定，與密封伸縮波紋一起運動，保證了密封設施與加載連接件的聯動及密封。

3 試驗應用

充壓密封裝置安裝示意圖見圖1。圖2是圖1的局部放大圖。

充壓密封波紋管1由密封套管4、伸縮波紋5、內部密封圈6、密封卡槽7和外部密封圈8組成。其中，密封套管4位于密封波紋管1的最前端，為筒狀結構，用于連接加載桿3。其后段與伸縮波紋5相連。伸縮波紋5為密封折疊狀結構，沿軸向可折疊伸縮，材料為丁腈橡膠，具有優異的耐磨性，良好的彈性、氣密性及耐老化性能，且其后段直徑尺寸大于與密封套管4相連的前端尺寸。同時，伸縮波紋5后段依次設置有內部密封圈6和外部密封圈8，內部密封圈6和外部密封圈8的材料均為橡膠，為橡膠波紋圈，且二者之間為密封卡槽7。

密封波紋管1在機身表面進行曲面密封時，其依靠密封裝置本身結構卡死在機身蒙皮2上，即將密封卡槽7卡置在機身孔的加強孔邊緣，并通過內部密封圈6、密封卡槽7和外部密封圈8實現對機身孔的密封。而且充壓時，內部壓力大于外部壓力，密封裝置的內部密封圈6依靠氣壓將其壓緊在機身蒙皮2上，機身氣壓越高，內部密封圈6壓得越緊，其密封效果越好。而外部密封圈8通過密封卡槽7卡置在機身蒙皮2上，由于橡膠的良好彈性，可以有效解決機身蒙皮2變形后密封的難題，從而保證了機身蒙皮2曲面及曲面變形后的密封效果。

聯動時，與機身內部加載設備相連的加載連接桿3穿過密封波紋管1。密封套管4與加載連接桿3之間用卡箍或扎帶鎖緊固定，使得密封伸縮波紋5與加載連接桿3一起運動，保證密封設施與加載連接桿3的聯動及密封。當機身內部加載設備產生向下運動時，密封裝置的伸縮波紋5隨其變形，使密封裝置內部密封圈6更加緊密地壓在機身內蒙皮上；當機身內部加載設備產生向上運動時，密封裝置的伸縮波紋5恢復到其初始狀態，密封性能由內部氣壓壓緊內部密封圈6，同時外部密封圈8密封機身孔周圍，從而在加載設備與其聯動過程中保證了密封效果。

圖3是密封波紋管實物圖。圖4是試驗中安裝示意圖。

4 結束語

當機身內部加載設備產生向下運動時，密封裝置的伸縮波紋隨其變形，使密封裝置內部密封圈更加緊密地壓在機身內蒙皮上；當機身內部加載設備產生向上運動時，密封裝置的伸縮波紋恢復到其初始狀態，密封性能由內部氣壓壓緊內部底圈橡膠波紋，同時外部密封圈密封蒙皮孔周圍，在加載設備與其聯動過程中保證了密封效果。

與現有設備相比，其優點在于：不需要膠粘劑粘貼；曲面密封性能良好；加載時機身變形后仍可保持良好密封，提高充壓加載速率；加載設備與密封裝置聯動時，密封裝置與作動筒加載無相互影響；加工工藝簡單，更換簡便，成本低廉。

參考文獻：

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