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        典型卸壓口蓋設(shè)計(jì)方案

        2017-06-30 12:06:28李曉楠彭森
        科技視界 2017年5期

        李曉楠 彭森

        【摘 要】對(duì)于大多數(shù)民用客機(jī)來(lái)說(shuō),在特定工況下,一些結(jié)構(gòu)必須有卸壓措施。一但發(fā)生爆裂,除卸壓口蓋外,其它結(jié)構(gòu)件不應(yīng)脫離飛機(jī)。本文以某型飛機(jī)卸壓口蓋設(shè)計(jì)為例,介紹典型卸壓口蓋設(shè)計(jì)方案。

        【關(guān)鍵詞】卸壓口蓋;機(jī)構(gòu)原理;卸壓鎖載荷;預(yù)緊力

        0 引言

        對(duì)于大多數(shù)民用客機(jī)來(lái)說(shuō),在一些典型結(jié)構(gòu)上,出現(xiàn)最嚴(yán)重的管路爆裂和外部氣動(dòng)載荷組合作用的情況下,為了能避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久變形,這些結(jié)構(gòu)必須有卸壓措施。一但發(fā)生爆裂,除卸壓口蓋外,其它結(jié)構(gòu)件不應(yīng)脫離飛機(jī)。這里以某型機(jī)卸壓口蓋設(shè)計(jì)為例,介紹典型卸壓口蓋設(shè)計(jì)方案。

        1 某機(jī)型卸壓口蓋卸壓鎖方案

        1.1 結(jié)構(gòu)形式

        卸壓鎖形式的卸壓口蓋與結(jié)構(gòu)蒙皮連接,由卸壓口蓋、卸壓鎖、鉸鏈組、加強(qiáng)口框組成。卸壓口蓋順航向開(kāi)啟,如圖1。

        1.2 運(yùn)動(dòng)分析

        卸壓口蓋機(jī)構(gòu)原理,如圖2。

        為了保證口蓋打開(kāi)時(shí)口蓋邊緣不與蒙皮開(kāi)口邊緣發(fā)生碰撞,必須要有OA>OC,即

        (l+c)2+h2>(h+t)2+l2

        因此,鉸鏈中心軸與口蓋邊緣的距離必須滿(mǎn)足

        2 強(qiáng)度校核

        2.1 針對(duì)此例中的卸壓口蓋采用卸壓鎖方案一共進(jìn)行了4項(xiàng)計(jì)算:

        a)在卸壓載荷疊加正常氣動(dòng)載荷下,卸壓口蓋與蒙皮變形計(jì)算,以判斷是否滿(mǎn)足強(qiáng)度校核要求和外形要求;

        b)在正常氣動(dòng)載荷下,卸壓口蓋與蒙皮變形計(jì)算,以判斷是否滿(mǎn)足外形要求;

        c)在卸壓載荷下,卸壓鎖受載計(jì)算,選擇符合要求的卸壓鎖;

        d)由于此蒙皮為承力結(jié)構(gòu),因此需對(duì)開(kāi)口后的蒙皮進(jìn)行強(qiáng)度校核,以判斷是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

        本例中,蒙皮為3.175mm,加強(qiáng)口框?yàn)?mm,卸壓口蓋為3mm(加加強(qiáng)筋),所有材料均為鈦合金。

        2.2 卸壓載荷疊加正常氣動(dòng)載荷下,卸壓口蓋與蒙皮變形計(jì)算結(jié)果

        下圖5為在卸壓載荷0.0294MPa疊加氣動(dòng)載荷0.00765MPa作用下,蒙皮、加強(qiáng)口框、卸壓口蓋變形計(jì)算結(jié)果,由計(jì)算結(jié)果可以得出在卸壓載荷疊加氣動(dòng)載荷作用下,口蓋與蒙皮間存在間隙為2.65mm。

        由圖所示,最大Von-Mises應(yīng)力為254MPa,許用值為896MPa,裕度為2.53。

        連接校核:對(duì)于該部位緊固件原裕度為0.65,原工作載荷為5060N,施加卸壓載荷后,受力最大緊固件上剪力約為1303N,現(xiàn)初步計(jì)算緊固件裕度為

        3 卸壓鎖預(yù)緊力

        在本例處理卸壓鎖預(yù)緊力時(shí),遇到以下難點(diǎn):

        a)缺少預(yù)緊力大小的設(shè)計(jì)要求;

        b)參考A320,同類(lèi)結(jié)構(gòu)卸壓鎖采用直接硬接觸安裝的方式,沒(méi)發(fā)現(xiàn)施加預(yù)緊力結(jié)構(gòu),如圖7,與常規(guī)設(shè)計(jì)理念不完全一致;

        c)供應(yīng)商反應(yīng)可以在卸壓鎖上施加約20 lbs預(yù)緊力,但對(duì)采用傳統(tǒng)的橡膠塊、彈簧片等施加方式提出異議,因?yàn)橄鹉z塊、彈簧片易失效;

        d)可選擇的、貨架標(biāo)準(zhǔn)卸壓鎖安裝高度為僅為0.2in(5.08mm),與口框(包括基本蒙皮)高度非常接近;

        e)卸壓鎖鎖與其它鎖在工作原理上有一定區(qū)別,卸壓鎖正常安裝后,其彈簧一直受壓,供應(yīng)商認(rèn)為相當(dāng)于施加預(yù)緊力。

        綜合考慮以上因素,本例以保證卸壓鎖強(qiáng)迫、干涉安裝為最低要求,沒(méi)嚴(yán)格定義預(yù)緊力設(shè)計(jì)值。本例結(jié)構(gòu)采用硬接觸裝配(名義尺寸下,裝配干涉量0.5mm)。

        4 結(jié)語(yǔ)

        此鉸鏈-壓鎖式卸壓口蓋設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)卸壓、強(qiáng)度、總體外形變形要求,可以作為一種典型的飛機(jī)卸壓口蓋結(jié)構(gòu)方案供民機(jī)設(shè)計(jì)參考。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)第10冊(cè) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》航空工業(yè)出版社《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》總編委會(huì) 2000年《中國(guó)民用航空規(guī)章25部》CCAR—25 1985年.

        [責(zé)任編輯:朱麗娜]

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