高萬春

（哈爾濱哈飛航空工業(yè)有限責(zé)任公司，哈爾濱150000）

機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)油箱設(shè)計(jì)

高萬春

（哈爾濱哈飛航空工業(yè)有限責(zé)任公司，哈爾濱150000）

重點(diǎn)對某型機(jī)機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)油箱的布局進(jìn)行分析，并對主結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)及傳力方式和強(qiáng)度對比進(jìn)行分析，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高重要部件的可檢性，提高結(jié)構(gòu)安全性，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

整體結(jié)構(gòu)油箱；結(jié)構(gòu)布局；損傷容限；密封

1　結(jié)構(gòu)方案

1.1整體油箱結(jié)構(gòu)形式

整體結(jié)構(gòu)油箱是主承力部件之一，是飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的重要組成部分。機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)油箱作為機(jī)翼的一部分，主要為飛機(jī)提供升力，2號(hào)、6號(hào)加強(qiáng)肋安裝內(nèi)襟翼滑軌，10號(hào)、16號(hào)加強(qiáng)肋安裝外襟翼滑軌。整體結(jié)構(gòu)油箱還是發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝基礎(chǔ)。

1.2整體油箱結(jié)構(gòu)布局

1.2.1設(shè)計(jì)要求

第一，整體結(jié)構(gòu)油箱滿足強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)要求。第二，整體結(jié)構(gòu)油箱滿足損傷容限設(shè)計(jì)要求。第三，滿足機(jī)翼前緣、襟翼、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、襟翼艙的安裝要求。第四，滿足方便安裝、拆卸的使用要求。第五，滿足重量要求。第六，滿足工藝要求。

1.2.2結(jié)構(gòu)布局

1.2.2.1翼梁

翼梁包括前梁和后梁，前梁與后梁的基本結(jié)構(gòu)形式相同。前梁位于機(jī)翼15%弦長處（平直段為過該點(diǎn)的X平面），后梁位于機(jī)翼60%弦長處（平直段為過該點(diǎn)的X平面）。前、后梁沿展向分為2段，分別在7～8肋對接（8肋為機(jī)翼外形轉(zhuǎn)折處）。

前、后梁分別由上下緣條、腹板和加強(qiáng)角材組成，外翼大梁與中央翼大梁為可拆卸連接，通過在0肋處上下兩個(gè)接頭對接，上下連接螺栓傳遞軸向力，中間的幾個(gè)連接螺栓傳遞剪力。緣條、腹板及加強(qiáng)角材間用鉚接連接，梁緣條及梁腹板在轉(zhuǎn)折處對接，緣條和腹板分離面錯(cuò)開。

梁緣條采用整體機(jī)加制造，上緣條材料7050T7451，下緣條的材料2024T351。前后梁緣條的截面積依據(jù)載荷向翼尖分2段遞減。0～8肋截面積由390mm2逐漸減為276mm2，8～18肋截面積由276mm2逐漸減為188mm2。

梁腹板材料為2024T3。沿展向腹板分為2段，2段的厚度分別為：0～8肋處厚度為2.032mm；8～19肋厚度為1.6002mm。

為提高翼梁腹板的穩(wěn)定性，在相鄰兩個(gè)肋之間均布2個(gè)加強(qiáng)立柱，加強(qiáng)立柱為7075T76鋁合金型材，與腹板、緣條鉚在一起，立柱與梁腹板為膠接結(jié)構(gòu)。翼梁在7～8肋對接，緣條采用對接形式，使用機(jī)加對接角材雙搭接連接。腹板采用對接形式，在腹板的內(nèi)側(cè)使用連接板連接，腹板階差使用墊片補(bǔ)償，連接板搭接長度至少保證能鉚接2排鉚釘。

1.2.2.2上下板件

長桁沿機(jī)翼展向等百分比布置，在根部下板件均布9根長桁，由前梁至后梁依次為1～9長桁；上板件有12根長桁，施工、維護(hù)、檢查通道在上翼面5～8長桁，為非受力口蓋。板件沿展向分成2段，0～10肋為整體機(jī)加板件，10～18肋為膠接蒙皮。上板件材料為7050T7451。下板件材料為2024T3、T351。下板件在翼根靠近端肋處以及在油箱外端靠近密封肋處制Φ6mm漏水孔。在結(jié)構(gòu)油箱消耗隔艙段內(nèi)的長桁立筋根部制長圓形通孔，保證盡可能減少不可用燃油的數(shù)量。為使蒙皮獲得最大限度的材料連續(xù)性以減輕結(jié)構(gòu)重量，上、下翼面板件沿展向分2段（10肋處對接）。板件蒙皮的厚度根據(jù)強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命和結(jié)構(gòu)開口及端部加強(qiáng)進(jìn)行綜合考慮，同時(shí)參考同類機(jī)種、相似結(jié)構(gòu)飛機(jī)蒙皮的厚度。

1.2.2.3中段翼肋

外翼基本肋距為320mm。單側(cè)外翼共18個(gè)肋（0號(hào)肋為中央翼端肋）。在弦向有集中載荷處布置加強(qiáng)肋。弦向有集中載荷處為：襟翼滑軌安裝肋、發(fā)動(dòng)機(jī)艙安裝肋，使用7050 T7451鋁合金制造。2～18肋間是整體油箱，2～5肋是消耗隔艙，2、18肋是整體油箱密封端肋，油箱端肋2、18肋為整體機(jī)加肋，肋使用7050T7451鋁板制造。半密封肋（5肋）位于整體油箱內(nèi)部，能阻止燃油沿展向快速流動(dòng)，同時(shí)也可在每個(gè)油箱段的內(nèi)端形成重力供油腔。用補(bǔ)片封閉長桁通過口，并使用HM109密封劑進(jìn)行縫外密封。由于機(jī)翼根部長桁軸力很大，為保證長桁連續(xù)，2肋與上下板件連接通過機(jī)加角盒連接，長桁通過處使用密封補(bǔ)片進(jìn)行密封，在整體機(jī)加肋腹板上制燃油管接嘴通孔處均采用加厚的方法進(jìn)行加強(qiáng)。18#肋處由于長桁軸力較小，便于連接，采用長桁對接、密封肋連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式。

2　密封

2.1密封材料

密封材料的選?。篐M-109系列改性聚硫密封劑；SKYFLEX系列飛機(jī)密封件。

2.2基本密封規(guī)定

鉚釘墩頭盡量放在整體油箱內(nèi)表面，以提高密封性能，整體油箱上的鉚釘，特別是全膠接結(jié)構(gòu)上的加強(qiáng)鉚釘應(yīng)盡量采用壓鉚。應(yīng)盡量將螺栓頭放在整體油箱內(nèi)表面一側(cè)，以便于進(jìn)行密封，凡整體油箱內(nèi)表面上的螺栓頭和螺母，用涂密封膠的方法進(jìn)行密封。凡在油箱壁板和前、后梁腹板上安裝接頭、角材或剪力片時(shí)在連接之前均需要在夾層內(nèi)先涂密封膠，然后進(jìn)行鉚接或螺接，連接后沿零件邊緣涂邊縫密封膠進(jìn)行邊縫密封。

3　結(jié)語

整體結(jié)構(gòu)油箱的主要功能是為飛機(jī)提供升力和燃油，通過自身的受力關(guān)系把飛機(jī)聯(lián)系在一起，因此不可避免的存在一些設(shè)計(jì)過程中難以協(xié)調(diào)的問題。為此采用并行設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析與工藝準(zhǔn)備同步進(jìn)行，成功研制了整體結(jié)構(gòu)油箱。

整體結(jié)構(gòu)油箱采用損傷容限設(shè)計(jì)，使載荷合理地分配和傳遞，不宜出現(xiàn)過度應(yīng)力集中；對于重要承力結(jié)構(gòu)，具有良好的可檢性和可維修性并提高了結(jié)構(gòu)安全性；采用全膠接梁腹板和部分機(jī)翼蒙皮，降低了滲漏危險(xiǎn)點(diǎn)的數(shù)量，提高了飛行安全。

［1］飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊編輯委員會(huì)編.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊［K］.北京：航空工業(yè)出版社，2000.

［2］何景武.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則［K].北京：北京航空航天大學(xué)無人機(jī)所，2001.

V233.22

A

1674-8646（2015）12-0052-02

2015-09-12

高萬春（1983-），男，黑龍江安達(dá)人，學(xué)士，工程師，主要從事飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。