王紅州

摘 要：文章建立了臥式儲(chǔ)液罐固定卡帶受力模型，分析了典型使用狀態(tài)下卡帶受力情況，為儲(chǔ)液罐卡帶強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供了方法參考。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)液罐；卡帶；強(qiáng)度分析

1 引言

飛機(jī)在飛行試驗(yàn)過(guò)程中需要大量液體介質(zhì)滿足不同的功能需求，如通過(guò)調(diào)節(jié)液體在機(jī)身前后分布實(shí)現(xiàn)飛機(jī)重心調(diào)節(jié)、作為噴水試驗(yàn)機(jī)儲(chǔ)水源、作為液體冷卻源等。臥式儲(chǔ)液罐通過(guò)卡帶固定在安裝結(jié)構(gòu)上，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便的儲(chǔ)液裝置?？◣нB接結(jié)構(gòu)是儲(chǔ)液罐連接裝置強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)。不同使用情況下，卡帶強(qiáng)度設(shè)計(jì)具有不同的設(shè)計(jì)過(guò)載系數(shù)。文章根據(jù)特定使用狀態(tài)的過(guò)載系數(shù)作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)，簡(jiǎn)化卡帶受力情況，建立受力分析模型，對(duì)卡帶及其連接螺栓強(qiáng)度進(jìn)行分析，保證卡帶設(shè)計(jì)能夠滿足使用要求。

2 使用過(guò)載及其它數(shù)據(jù)

（1）飛機(jī)飛行滾轉(zhuǎn)角度范圍±40°和±90°。

（2）飛機(jī)飛行俯仰角范圍±30°。

（3）飛機(jī)縱向、側(cè)向過(guò)載1g。

（4）飛機(jī)法向過(guò)載-1～2.5g。

（5）過(guò)載安全系數(shù)1.5。

（6）橡膠與鋁合金摩擦系數(shù)0.25。

3 儲(chǔ)液罐安裝結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)液罐為筒形臥式結(jié)構(gòu)，由兩條卡帶固定在安裝架上。安裝架圓弧底座與罐體間加橡膠墊，減震的同時(shí)增加摩擦力?？◣в蓛啥谓M成，每段通過(guò)螺栓固定在安裝架弧形底座兩端，兩段間通過(guò)螺栓連接。儲(chǔ)液罐安裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（a）正視圖 （b）側(cè)視圖

圖1 儲(chǔ)液罐安裝結(jié)構(gòu)

4 儲(chǔ)液罐卡帶及連接螺栓受力情況分析

由于飛機(jī)在滾轉(zhuǎn)時(shí)儲(chǔ)液罐卡帶受力明顯大于在俯仰時(shí)受力值，所以將飛機(jī)滾轉(zhuǎn)時(shí)儲(chǔ)液罐卡帶受力值作為校核卡帶強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。將固定儲(chǔ)液罐的兩側(cè)卡帶預(yù)緊力設(shè)為相同值；將卡帶與儲(chǔ)液罐連接產(chǎn)生的預(yù)緊力以法向力處理。

4.1 飛機(jī)滾轉(zhuǎn)40°，法向承受-1g過(guò)載，側(cè)向承受1g過(guò)載時(shí)儲(chǔ)液罐受力

由圖2可得以下公式：

（1）

（2）

（3）

式中：f1、f2-儲(chǔ)液罐的兩側(cè)卡帶最小預(yù)緊力，N；N1、N2-儲(chǔ)液罐支架對(duì)儲(chǔ)液罐支撐力，N；f摩-摩擦力，N；G=300kg（290kg配重液重量、10kg儲(chǔ)液罐重量），D為儲(chǔ)液罐重量，kg；GV-法向過(guò)載重量；GH-側(cè)向過(guò)載；？茲=40°，滾轉(zhuǎn)角度；K=0.25，儲(chǔ)液罐與固定橡膠摩擦系數(shù)；S=1.5，安全系數(shù)。

由公式（1）、（2）、（3）得f1=f2=1250N

4.2 飛機(jī)滾轉(zhuǎn)90°，側(cè)向承受1g過(guò)載時(shí)儲(chǔ)液罐受力

由圖3可得以下公式：

由上述公式可得：

（4）

（5）

（6）

由公式（4）、（5）、（6）得f1=f2=3675N

4.3 分析結(jié)果

當(dāng)飛機(jī)滾轉(zhuǎn)90°、側(cè)向承受1g過(guò)載時(shí)儲(chǔ)液罐卡帶需設(shè)置預(yù)緊拉力最大為3675N。此時(shí)，卡帶受拉應(yīng)力為81MPa。卡帶所用材料為1Cr18Ni9Ti，許用應(yīng)力≥520MPa，滿足使用要求；M6連接螺栓所受拉應(yīng)力130MPa，螺栓所用材料為45#鋼，許用應(yīng)力≥550MPa，可以滿足使用要求；M6連接螺栓所受剪應(yīng)力65MPa，螺栓所用材料為45#鋼，許用應(yīng)力≥550MPa，可以滿足使用要求。

圖3 儲(chǔ)液罐滾轉(zhuǎn)90°時(shí)受力圖

5 結(jié)束語(yǔ)

卡帶固定是臥式儲(chǔ)液罐最常用的固定方式。本文通過(guò)簡(jiǎn)化儲(chǔ)液罐受力形式，建立了典型飛機(jī)飛行狀態(tài)下儲(chǔ)液罐受力模型，對(duì)固定卡帶受力進(jìn)行分析，計(jì)算方法簡(jiǎn)單有效，能夠保證卡帶強(qiáng)度滿足使用要求。