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        前緣縫翼自適應(yīng)調(diào)整裝配技術(shù)研究

        2016-04-26 11:15:36晏瀛
        科技視界 2016年10期

        晏瀛

        【摘 要】前緣縫翼在飛機起飛、降落過程中起到增加升力、提高性能的作用。對于縫翼裝配過程中的自身偏差和裝配誤差,設(shè)計了一種縫翼自適應(yīng)調(diào)整裝配技術(shù)使縫翼加強肋與滑軌良好對接。并通過該機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型、運動仿真及實驗,驗證并計算了偏心襯套偏心量對前緣縫翼尾緣偏離的影響。目前,前緣縫翼自適應(yīng)調(diào)整裝配技術(shù)已應(yīng)用到大型客機縫翼設(shè)計中。

        【關(guān)鍵詞】大型客機;前緣縫翼;裝配補償;偏心襯套

        0 引言

        前緣縫翼的設(shè)計是提高飛機的氣動性能,減小大迎角下的失速速度,增強飛機機場適應(yīng)性的關(guān)鍵技術(shù),是提高飛機國際競爭力的有效手段之一。隨著現(xiàn)代民機市場對飛機的高效性、經(jīng)濟性提出了更高的要求,前緣縫翼的設(shè)計逐漸成為民用飛機研制過程中的一個重要課題。

        由于縫翼是一種長跨距的柔性結(jié)構(gòu),在實際裝配過程中容易產(chǎn)生變形和扭轉(zhuǎn),而且同時還要實現(xiàn)多連接點的完全配合,造成了前緣縫翼與滑軌連接易產(chǎn)生裝配應(yīng)力難度,若強制裝配,首先,接頭會產(chǎn)生附加載荷,影響了接頭及滑軌的使用壽命;其次,影響了縫翼的外形精確度。本研究主要工作在于依托大型客機前緣縫翼的設(shè)計研究,設(shè)計出一種能夠適應(yīng)縫翼自身偏差和裝配誤差的可操作補償機構(gòu)。

        1 縫翼與滑軌連接補償機構(gòu)設(shè)計

        大型客機縫翼滑軌與縫翼本體通過連接帶板、關(guān)節(jié)軸承、連接螺栓連接??p翼滑軌與縫翼本體的連接分為兩種形式,一種為單耳—雙耳—連接帶板連接,定義該形式為主連接形式,一種為單耳—單耳—連接帶板連接,定義該連接形式為從連接形式。主連接形式為安裝在滑軌上的2個關(guān)節(jié)軸承,縫翼本體的一個關(guān)節(jié)軸承,通過2個連接帶板,3個連接螺栓連接而成。主連接形式上的加強肋壓入了兩個凸肩襯套和一個滑動襯套,縫翼安裝時,縫翼本體的一個凸肩襯套與安裝在滑軌上的關(guān)節(jié)軸承貼合,該形式控制縫翼本體的展向定位。再通過滑軌襯套頂住關(guān)節(jié)軸承另外一側(cè),以承受側(cè)向載荷。從連接形式為安裝在滑軌上3個關(guān)節(jié)軸承,縫翼本體加強肋上兩個軸承,通過4個連接帶板,5個連接螺栓連接而成。該形式運動機構(gòu)設(shè)計簡單,滑軌圓心與縫翼轉(zhuǎn)軸重合,驅(qū)動器驅(qū)動滑軌完成定軸轉(zhuǎn)動,能夠滿足前緣縫翼的運動要求(圖1)。

        圖2所示的偏心襯套可以為縫翼本體與滑軌接頭提供補償措施,利用偏心襯套調(diào)整縫翼尾緣與固定前緣的間隙。依次對每段縫翼,松開鎖扣,調(diào)整偏心襯套,獲得尾緣與固定前緣的指定間隙。然后鎖緊偏心襯套鎖扣。

        這種連接機結(jié)構(gòu)設(shè)計具有以下特點:

        (1)前緣縫翼與滑軌連接處增加大偏角關(guān)節(jié)軸承,以適應(yīng)前緣縫翼自身的變形,同時防止耳片承受面外力,所有連接孔增加連接襯套;

        (2)在前緣縫翼裝配時設(shè)計定位基準(zhǔn),完全配合處增加滑動襯套以調(diào)節(jié)使零件貼合,同時在其它非定位基準(zhǔn)配合處增加名義間隙以避免裝配誤差;

        (3)每個前緣縫翼與滑軌連接處有兩點連接,一點固定,另外一點設(shè)計偏心襯套調(diào)節(jié)連接孔的相對位置,實現(xiàn)縫翼特定理論外形下與滑軌的連接。

        2 縫翼與滑軌連接補償機構(gòu)數(shù)學(xué)建模

        擬定前緣縫翼與滑軌連接固定孔中心A,偏心襯套安裝孔心為B,偏心襯套孔心為C,前緣縫翼與滑軌連接調(diào)節(jié)孔中心D,縫翼尾緣尖部E,可通過尾緣尖部的偏離量表明偏心襯套對縫翼裝配的調(diào)節(jié)能力,建立圖3所示幾何模型。

        由于A、D、E三點均為縫翼上點,且三點相對位置固定,可知E點的偏轉(zhuǎn)角度與D點相同。由于AB段位置固定,AD段偏轉(zhuǎn)角度а可在ΔABD內(nèi)用余弦定理計算:

        4 縫翼與滑軌連接補償機構(gòu)試驗驗證

        4.1 試驗方法

        試驗件包括支撐板1件、翼肋隔板4件、滑軌2件、縫翼基座(含接頭)1件、連接塊6件、襯套8件、偏心襯套2件、偏心襯套襯套鎖扣2件,滑軌的半徑不同,旋轉(zhuǎn)軸線與滑軌平面垂直??p翼接頭一個為單耳形式,一個為雙耳形式;雙耳接頭的下懸掛點和單耳接頭的內(nèi)懸掛點同軸,并與滑軌旋轉(zhuǎn)軸線平行,這樣在調(diào)整偏心襯套時縫翼可繞著接頭的這條軸線進行旋轉(zhuǎn)偏移,如圖5、圖6。

        試驗件以縫翼基座的4個頂點為測量基準(zhǔn),要求這4個點到支撐板X、Y面的距離誤差為±1mm,試驗件完成裝配后,檢測縫翼基座4個頂點到X、Y面的距離檢測結(jié)果,若不滿足4個頂點到X、Y面的距離要求,調(diào)整偏心襯套,檢測調(diào)整后4個基準(zhǔn)點的位置是否滿足要求;若第一次檢測結(jié)果滿足要求,調(diào)整偏心襯套,驗證滑軌和縫翼的對接接頭的結(jié)構(gòu)形式是否使縫翼具備這種可調(diào)性。

        4.2 試驗結(jié)果及分析

        試驗數(shù)據(jù)(表2、表3、表4):

        根據(jù)試驗件滑軌與基座對接設(shè)計原理可知,調(diào)整偏心襯套,基座可繞滑軌懸掛點進行鉸鏈運動。通過實驗數(shù)據(jù)可以表明,調(diào)整偏心襯套可以有效改善裝配引起的誤差。

        5 結(jié)論

        本成果中的連接補償設(shè)計與傳統(tǒng)的前緣縫翼與滑軌連接相比,具有更強的可調(diào)節(jié)性、可操作性及裝配容差允許,有效地提高前緣縫翼裝配效率和質(zhì)量,預(yù)防裝配應(yīng)力的發(fā)生,目前,已應(yīng)用于大型客機前緣縫翼與滑軌連接的設(shè)計。交付運行以后,可延長前緣縫翼關(guān)鍵件及關(guān)鍵部位的維修和檢查間隔時間,大大減少因裝配應(yīng)力造成的前緣縫翼在飛機飛行過程中導(dǎo)致零件疲勞斷裂、縫翼運動機構(gòu)卡阻等事故的發(fā)生,具有較強的社會和經(jīng)濟效益。

        【參考文獻】

        [1]王寶忠,等.《飛機設(shè)計手冊》第十冊結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京:航空工業(yè)出版社,2000.

        [2]龐歡,喻天翔,王慧,宋筆鋒.典型縫翼機構(gòu)虛擬仿真及運動卡滯可靠性分析[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2013,25(7):1652-1656.

        [3]周金宇,陳占福.利用軸承偏心套調(diào)整斜齒輪副的接觸狀態(tài)[J].重心機械,2006(6):5-8.

        [4]Bartolone, Dean F. Independent front suspension eccentric alignment device[P]. United States:6176501,2011-1-13.

        [責(zé)任編輯:王楠]

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