民用飛機發(fā)動機吊具設計和驗證技術探討

王厲哲 陳軼

【摘 要】本文研究了民用飛機發(fā)動機吊具的設計技術和驗證技術，總結(jié)了相關的技術要點及注意事項，為相關設計和驗證工作提供參考，為民用飛機動力裝置系統(tǒng)安裝集成設計提供了支持和技術積累。

【關鍵字】民用飛機；發(fā)動機吊具；安裝；設計和驗證

中圖分類號： V216.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）21-0007-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.003

【Abstract】This paper studied the design and verification of civil aircraft engine bootstrap， summarized the key technical points which should be considered. This paper supported the installation integration design of powerplant system of civil aircraft and accumulated the design technology.

【Key words】Civil Aircraft； Engine Bootstrap； Installation； Design and Verification

0 引言

在民用航空業(yè)中，發(fā)動機吊具作為發(fā)動機安裝的工具其重要性不容忽視。通常發(fā)動機供應商會向航空公司等用戶提供發(fā)動機吊具或者指定向國外供應商采購發(fā)動機吊具。隨著國內(nèi)民航事業(yè)的快速發(fā)展，各航空公司機隊不斷擴編，以及國產(chǎn)支線客機ARJ21和大飛機C919的逐步加入市場，國內(nèi)各大MRO中心、航空公司和各地機場對發(fā)動機吊具的需求也會日益劇增，從國外采購發(fā)動機吊具并定期送檢的成本也就顯得越來越高。因此從飛機主制造商角度，自身具備發(fā)動機吊具的設計和驗證技術就顯得格外重要，是民用飛機設計中的關鍵技術之一。

本文將從發(fā)動機吊具的設計技術和驗證技術兩方面進行介紹和總結(jié)。

1 發(fā)動機吊具設計技術

1.1 發(fā)動機吊具組成

發(fā)動機吊具通常是安裝于飛機吊掛，并連接至發(fā)動機托架，用于發(fā)動機的吊裝和拆卸。發(fā)動機吊具所需具備的功能應包括吊點的載荷測量，人工或機械控制的升降機構(gòu)。由此發(fā)動機吊具通常由以下幾大部分組成。

a）一組前梁，通常安裝于吊掛前安裝節(jié)；

b）兩組后梁，通常分別安裝于吊掛兩側(cè)壁板；

c）兩組側(cè)梁，通常用于連接至吊具的前梁和后梁；

d）四組吊具葫蘆（含鏈條），通常連接于側(cè)梁和后梁上的吊點，用于手動或機械控制發(fā)動機的升降；

e）四組測力計，用于在整個發(fā)動機吊裝拆卸過程中，時時監(jiān)控每個吊點的拉力。

1.2 發(fā)動機吊具接口設計

在結(jié)構(gòu)設計初期，就需要考慮好飛機吊掛結(jié)構(gòu)和發(fā)動機吊具的安裝接口，確定好安裝位置、安裝形式、接口尺寸等等。發(fā)動機與吊掛的安裝接口位于吊掛前后安裝節(jié)，因此在進行發(fā)動機吊具接口設計時，可以將接口設計在與吊掛前后安裝節(jié)相同的吊掛主結(jié)構(gòu)上，以保證吊發(fā)過程中的傳力路徑與真實發(fā)動機安裝狀態(tài)相同，對吊掛結(jié)構(gòu)的載荷相當。設計時還應考慮以下方面。

a）吊具與吊掛的連接方式應穩(wěn)定牢靠；

b）吊具與吊掛接口的設計應不影響發(fā)動機與吊掛前后安裝節(jié)的正常連接；

c）吊具接口部件的尺寸精度要求需與吊掛匹配，避免吊具工裝安裝使用時對機體吊掛結(jié)構(gòu)造成損傷。

1.3 發(fā)動機吊具結(jié)構(gòu)強度設計

a）進行有限元建模分析，模擬發(fā)動機吊裝過程中的邊界條件，包括4個吊點的負載情況，約束情況等等；

b）負載應同時考慮發(fā)動機本體的重量和發(fā)動機托架重量，并依據(jù)重心數(shù)據(jù)，從而將負載分配至4個吊點；

c）設計時負載應考慮至少2倍的安全系數(shù)；

d）結(jié)構(gòu)設計上盡可能減少發(fā)動機吊具主承力結(jié)構(gòu)部件數(shù)量，減少連接點。

1.4 發(fā)動機吊具維護性設計

a）通過有限元拓撲優(yōu)化，在保證結(jié)構(gòu)強度的同時，盡可能減輕發(fā)動機吊具的重量；

b）應考慮吊具拆裝在飛機吊掛上的可達性；

c）各部件之間的連接銷建議設計掛接于吊具主結(jié)構(gòu)上，避免使用時丟失。

1.5 發(fā)動機吊具檢驗工裝設計

完成發(fā)動機吊具設計后，還需要設計配套的吊具加載工裝型架，模擬真實的發(fā)動機吊具安裝形式和安裝接口，模擬發(fā)動機吊具使用過程中的負載，以實現(xiàn)發(fā)動機吊具的出廠檢驗和航線使用中的定檢需求。設計時需重點考慮以下幾點。

a）真實模擬飛機吊掛接口；

b）真實模擬4個發(fā)動機托架掛鉤接口；

c）結(jié)構(gòu)強度設計應保證其試驗過程中型架的穩(wěn)定性。

2 發(fā)動機吊具驗證技術

在發(fā)動機吊具完成設計和制造后，需要對出廠的發(fā)動機吊具進行負載測試，以驗證設計保證其可靠性。此外在發(fā)動機吊具交付用戶之后，航線運營中也需要定期進行檢測，以保證使用安全。本文參考MH/T3006-2011《民用航空維修用吊具檢測技術規(guī)范》[1]，并結(jié)合發(fā)動機吊具自身特點，總結(jié)出以下發(fā)動機吊具的驗證技術。

2.1 檢測實施方

檢測實施方應具備相應的檢測資格，并能在檢測完成后出具檢測報告。

2.2 檢測工裝

進行發(fā)動機吊具檢測前，需要設計檢驗工裝，模擬飛機上的真實狀態(tài)。

2.3 檢測方案

執(zhí)行檢測時應至少包含以下幾個方面。

a）首先在檢測前應檢查吊具的完整性，檢查吊具的標識是否完整、清晰，檢查是否有缺件，是否有磨損、變形、劃傷、松動、斷裂；鋼絲繩是否有斷絲、松股、編結(jié)、收壓；檢查功能是否正常；表面油漆是否完好、包裝箱是否存在破損。

b）按照手冊將發(fā)動機吊具安裝至測試臺架。

c）檢測時要求4個吊點同步加載，載荷逐漸增加至額定載荷，并按照要求保持一定時間，通常要求保持至少3分鐘；出廠檢測時要求額定載荷為實際載荷的1.5倍，航線定檢要求額定載荷為實際載荷的1.1倍。

d）整個加載測試過程中，需要觀察吊具及實驗臺架是否有異常，如發(fā)現(xiàn)問題立即停止測試。

e）測試完成后對4個吊點進行同步卸載。

f）針對所有部件進行目視檢查，檢查是否產(chǎn)生裂紋或變形；針對關鍵部件進行尺寸測量，檢查是否發(fā)生變形；如有必要需進行無損探傷，檢查結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況。

2.4 檢測周期

a）可通過時間控制。通常要求發(fā)動機吊具每年至少完成一次定檢。

b）也可按照使用次數(shù)控制。通常發(fā)動機吊具在完成一次定檢后，最多可使用8次，安裝發(fā)動機及拆卸發(fā)動機應各計一次。

c）通過以上兩種方式同時進行控制，任意條件滿足后則需要重新進行定檢，以保證發(fā)動機吊具的使用安全。

3 總結(jié)

本文研究了民用飛機發(fā)動機吊具的設計技術和驗證技術，總結(jié)了相關的技術要點及注意事項，為相關設計和驗證工作提供參考，為民用飛機動力裝置系統(tǒng)安裝集成設計提供了支持和技術積累。

【參考文獻】

[1]MH/T3006-2011，民用航空維修用吊具檢測技術規(guī)范[S].