劉文成

（上海飛機設計研究院， 上海 201210）

民用運輸類飛機駕駛艙門靜力試驗驗證研究

劉文成

（上海飛機設計研究院， 上海 201210）

對運輸類飛機駕駛艙門靜力試驗驗證條款、載荷選取、加載方案等進行了描述，為民用運輸類飛機駕駛艙門的靜強度驗證提供參考。

適航；駕駛艙門；靜力試驗；

運輸類飛機駕駛艙門作為駕駛艙與客艙之間的分隔門，對于機組人員的工作及飛行安全均具有重要作用。2001年美國911事件后，F(xiàn)AA發(fā)布了相關規(guī)章，要求最大客座量超過20座的民用飛機均須安裝駕駛艙門，現(xiàn)行有效的CCAR25部也將該要求作為規(guī)章。此外，按照CCAR121部《大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規(guī)則》第121.313（f）款的要求，對于滿足旅客座位數(shù)超過30座的飛機必須安裝帶有鎖定裝置的駕駛艙門。

1 駕駛艙門介紹

駕駛艙門的設計多種多樣，主要包括活動蓋板式、推拉式、伸縮式、折疊式等。本文以某活動蓋板式駕駛艙門為例對駕駛艙門的靜力試驗驗證進行描述。

活動蓋板式的駕駛艙門是指艙門上裝有在壓差作用下可以開啟的泄壓板的駕駛艙門，當駕駛艙門內外兩側壓差達到一定數(shù)值時，泄壓板開啟以平衡艙門兩側的壓力。駕駛艙門所承受的壓差載荷由電磁鎖及5副鉸鏈傳遞至門框立柱，泄壓板所承受的載荷由2把機械鎖傳遞至駕駛艙門框。上下兩塊泄壓板除承擔泄壓功能外，上部泄壓板還需提供駕駛艙門無法開啟情況下飛行機組人員進入客艙的通道功能，以滿足CCAR25.772的要求。

活動蓋板式駕駛艙門如圖1所示。

2 試驗驗證條款

作為適航驗證試驗，駕駛艙門靜力驗證應考慮以下條款的要求。

按照CCAR25.305的要求，駕駛艙門結構須能承受限制載荷而無有害的永久變形，能夠承受極限載荷至少3s而不發(fā)生破壞；

圖1 活動蓋板式駕駛艙門及泄壓示意圖

按照CCAR25.307的要求，駕駛艙門須表明在每一臨界受載情況下均符合強度和變形要求，此外，當用靜力試驗來表明對于CCAR25.305（b）要求的符合性時，還應采用合理的材料修正系數(shù)，按照AC25.307-X草案的要求，該材料系數(shù)取1.15；

按照CCAR25.365（e）（f）的要求，增壓艙內的駕駛艙門必須能夠承受在任何適用高度下任何艙室出現(xiàn)空洞而引起的壓力突降；

按照CCAR25.561（b）的要求，駕駛艙門的設計須在輕度撞損情況下，為乘客和機組人員提供避免嚴重受傷的一切機會，也就是說駕駛艙門組件及安裝在應急著陸情況下能夠承受該款規(guī)定的過載，例如向前9g，向下6g等。

據(jù)此，駕駛艙門靜力試驗用來主要用來驗證25.305（a）（b）、25.307（d）、25.365（e）（g）及25.561 （b）的要求。

3 試驗件的構型要求

作為適航驗證試驗，試驗件的構型應與取證構型保持一致，至少主要的設計特征、傳載路徑、重量特征等應保持一致，這樣得出的試驗結果才能夠代表取證構型。

本試驗所用試驗件除艙門監(jiān)視系統(tǒng)、艙門信號系統(tǒng)、廚房壁板等與取證構型不一致外，駕駛艙門本身、門力柱等承力構件的設計及制造均與取證構型完全一致，具有足夠的構型代表性。

4 試驗載荷的選取

試驗載荷的確定是進行靜力試驗最重要的輸入之一。試驗載荷的確定應根據(jù)駕駛艙門在各種工況下的受載情況進行篩選。在本試驗中，駕駛艙門需要考慮其所在站位處的全機過載包線、應急著陸過載、客艙釋壓、駕駛艙釋壓等工況下的載荷進行篩選。

4.1 應急著陸情況下的載荷F1

其中M：所計算部件的質量，kg；

g：所計算部件處的過載系數(shù)，m/s2；

4.2 泄壓載荷F2

其中P：所計算部件在泄壓情況下的壓差，MPa；

S：承受壓差的零部件的面積，mm2；

在泄壓載荷計算時，除考慮泄壓后泄壓板開啟前駕駛艙門所承受的載荷外，還需要考慮在泄壓瞬間駕駛艙門所承受的壓差載荷，盡管該工況所經(jīng)歷的時間很短，但仍需考慮。

5 試驗件的裝夾及加載

采用與真實駕駛艙門組件安裝完全一致的方式將試驗件裝夾到試驗臺架上，并保持艙門鎖機構處于上鎖狀態(tài)。

試驗加載點連線應保持在艙門中心軸線上，并與門立柱保持平行。試驗載荷通過液壓油缸施加到C型梁上，通過C型梁傳遞到緊貼在艙門上的多個加載條上，最終由加載條傳遞到駕駛艙門上。駕駛艙門各試驗工況下的加載載荷由試驗臺架進行平衡。以泄壓載荷加載工況為例，其試驗件裝夾及加載方案如圖2、圖3所示。

圖2 試驗件安裝圖

圖3 試驗加載圖

6 試驗前制造符合性檢查要點

試驗前的制造符合性檢查主要關注以下內容。

試驗件的檢驗記錄及產(chǎn)品合格證；

試驗加載設備的校驗記錄；

變形測量設備的校驗記錄；

試驗件安裝及試驗環(huán)境檢查；

載荷加載點檢查。

7 試驗程序及試驗結果

在試驗件裝夾好并完成制造符合性檢查后，即可開始試驗。試驗載荷先加載到極限載荷的30%，以消除結構間隙并檢查加載設備運行是否能正常觀察，在此過程中需觀察試驗件、試驗夾具承載及變形情況，如無問題，以10%的載荷梯度進行加載，直至最終100%極限載荷，保載3s后卸載。卸載后除及時查看艙門損壞及變形情況，記錄艙門立柱上部及下部的變形量外，還需開啟艙門及泄壓板，以驗證其在受載后的功能有效性。

以泄壓載荷加載工況為例，在試驗后，該型駕駛艙門能夠承受極限載荷3s而不破壞，卸載后的永久變形也在可接受范圍內，試驗后艙門及卸壓板能夠正常開啟。

8 結束語

本文描述了民用飛機駕駛艙門的靜力試驗要求及驗證過程，為其它機型駕駛艙門靜強度驗證和分析提供了指引。

應當指出，駕駛艙門除靜強度的要求外，還需滿足阻燃、防彈、防沖擊等適航要求，在這些驗證工作進行過程中，如果構型發(fā)生更改，則前期已完成的驗證工作均須考慮是否需要重新驗證，這一點對于保持驗證構型與取證構型的一致性意義重大。

（編輯：雨晴）

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1003-6660（2014）02-0024-03

[收修訂稿日期] 2013-12-04