民用飛機燃油系統管路安裝支架設計

秦偉

【摘 要】飛機燃油系統管路安裝對于實現燃油系統功能而言十分重要，本文總結了民用飛機燃油系統管路安裝方式、管路支架的設計、緊固件連接設計、密封要求等，為民用飛機燃油系統管路安裝設計提供參考。

【關鍵詞】燃油系統;管路;支架

中圖分類號： V233 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）23-0025-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.010

【Abstract】Aircraft fuel system conveyance installation is vital important for the realization of fuel system function. This paper summarizes the pipeline installation method of civil aircraft fuel system， the design of pipeline bracket， fastener connection design， sealing requirements， etc. This paper can also provide a reference for fuel system conveyance installation design.

【Key words】Fuel System; Conveyance; Bracket

0 前言

飛機燃油系統的主要作用是存儲燃油并持續不斷地為發動機和APU提供滿足壓力和流量需求的燃油。由于受安裝空間、系統性能要求、ETOPS、轉子爆破、輪胎爆破等影響， 燃油系統部件大多都分散安裝在燃油箱各個部位， 間距較大。為實現燃油系統功能， 需將燃油系統各部件通過管路進行連接[1]。為確保在飛機使用壽命內以及各種飛行情況下，燃油系統管路都能可靠安裝于機體結構上，需要設計出滿足管路的安裝布置界面載荷要求、使用環境條件等的燃油管路安裝結構。本文從燃油系統管路安裝形式、材料選用、緊固件安裝、密封要求等方面進行了研究。

1 設計要求

管路支架設計要求主要包括以下幾方面：

（1）滿足強度、剛度、重量等指標要求。

（2）滿足安裝結構布置、密封等要求。

（3）需要充分考慮零件組件制造裝配工藝性要求。

（4）需充分考慮管路拆裝維護要求。

（5）管路支架應保證在管內壓力作用下或飛機機動飛行時不會偏離其安裝位置。

2 燃油管路常見的安裝方式

采用P型卡箍固定管路，如圖1為典型的P型卡箍固定管路的安裝形式，卡箍通過螺栓、螺母、墊片等緊固件與系統支架連接。P型卡箍常用于尺寸較小的燃油管路的安裝。

采用馬鞍型卡箍固定管路，圖2為典型的馬鞍型卡箍固定管路的安裝形式，需要兩組緊固件實現馬鞍型卡箍與系統支架的連接，受力情況比P型卡箍好，馬鞍型卡箍常用于直徑較大的管路的安裝。

采用組合卡箍支撐管路，穿過飛機上無密封要求的肋腹板、梁腹板的管路可采用組合卡箍支撐，組合卡箍和飛機通過緊固件直接連接，實現了卡箍和支架的一體化，以減少用于安裝管路的卡箍和支架，減輕安裝結構重量，降低安裝難度，組合卡箍外形見圖3。

通過過框接頭固定，以過框接頭作為固定管路的一個支撐點，此支撐點處無需為管路設計額外的安裝結構。除了實現管路支撐功能外，過框接頭還能為管路提供管路和飛機結構的電搭接通路和實現安裝位置飛機結構兩側的密封隔離，過框接頭結構形式如下圖4所示;

3 管路安裝結構設計

3.1 管路支架設計

上節提到管路的四種安裝方式中，過框接頭和組合卡箍安裝管路實現了支架和卡箍的一體化設計，省去了管路安裝支架的設計。針對P型卡箍和馬鞍型卡箍，需要設計支架，實現管路與飛機結構的連接。

根據組成支架的零件數量的不同，可以將系統支架分為獨立式系統支架和組合式系統支架，獨立式系統支架由單個零件組成，組合式系統支架由2 個或2 個以上零件組裝而成。民用飛機上大部分的管路通過用獨立式支架進行安裝，按制造方式的不同，獨立式支架可以分為機加支架和鈑金支架，機加支架是通過切削加工將板材、棒材等金屬半成品毛坯制成各種零件的加工方法。相比鈑金零件，機加零件形式多樣，受載更大，常用的材料為7050-T7451、7075-T7351等。

鈑金支架是通過對金屬薄板進行剪、沖、折等加工形成的零件，其制造成本低、生產效率高，操作簡便，品種繁多，因此，在滿足系統安裝和強度要求的前提下，應優先采用鈑金支架。制造鈑金支架常用的材料有2024-0-T42、Ti-6Al-4V等。

3.2 緊固件連接設計

緊固件連接設計主要考慮管路支架自身的緊固件連接、與周邊主結構的連接、與系統連接等，管路卡箍通常通過螺栓螺母與系統支架連接，而管路支架自身的緊固件連接、與周邊主結構的連接緊固件形式多樣，其緊固件選用應考慮如下原則：

（1）根據載荷大小和周邊結構需要，選擇緊固件的數量、材料、直徑。同時結合重量要求，在滿足強度要求下優先使用重量輕的緊固件。

（2）緊固件選擇應考慮經濟性，優先選擇鉚釘，在不方便安裝的條件下選擇高鎖螺栓螺母、盲緊固件、螺栓螺母、螺釘螺母等。

（3）要求緊固件可拆時，設計中建議選用螺栓或螺釘。除此之外，應選用永久性連接緊固件，如鉚釘、高鎖螺栓和環槽釘。為了便于系統的安裝，部分支架上需要安裝托板螺母。

（4）在容易發生疲勞破壞的位置，盡量使緊固件都用在緊配合或干涉配合的孔中。穿過油箱區、氣密區的緊固件，也應優先選用干涉配合的緊固件，以確保邊界的密封效果。

（5）對于用于安裝管路和線束支架的連接，緊固件數量不應少于兩顆，一般采用單排緊固件連接。對于用于安裝拉桿接頭等受載較大的場合，一般采用雙排緊固件連接。

3.3 密封設計

對于緊固件穿透油箱的支架，支架安裝時，系統支架與飛機結構的貼合面需要進行貼合面密封，貼合面邊緣需要進行填角密封，安裝支架的緊固件需要濕安裝且緊固件端頭需要封包密封，實現油箱內外的物理隔離，以消除燃油或燃油蒸汽液體的泄漏。

4 結束語

燃油系統管路安裝結構的設計對保證飛機燃油系統功能，確保飛機安全飛行起到至關重要的作用。燃油系統管路安裝結構的設計應滿足燃油系統管路的安裝要求，能承受飛機飛行過程中的載荷和管路傳遞的載荷。合理選擇管路與支架、支架與支架、支架與飛機結構連接的緊固件，保證管路安裝可靠。另外，為了防止油氣泄漏，緊固件穿越油箱邊界的安裝支架與飛機結構之間應采用足夠的密封措施。

【參考文獻】

[1]劉德剛，王澍，等.民用飛機燃油管路設計研究[J].裝備制造技術，2014，8：223-225.