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        某型軍用飛機外掛副油箱安定面的改進設(shè)計探討

        2018-08-23 09:29:26陶偉龍
        時代農(nóng)機 2018年6期
        關(guān)鍵詞:撐桿蒙皮型材

        陶偉龍

        (湖北三環(huán)漢陽特種汽車有限公司,湖北 武漢 430000)

        1 軍用飛機外掛燃油副油箱介紹

        1.1 副油箱結(jié)構(gòu)

        副油箱用防銹鋁材料作為受力蒙皮,由前段蒙皮、中段蒙皮、后段蒙皮、承力框、安定面、掛鉤、輸油管、增壓管及各接頭等組合而成。

        1.2 安定面的作用

        副油箱安定面的作用:保證副油箱在投放時的安定度,防止副油箱碰撞飛機,保證飛機的飛行安全;掛副油箱的飛機靜安定不足時,副油箱安定面能平衡不穩(wěn)定性,增加其安定性。

        2 探討由來

        某型飛機在外場掛裝副油箱進行若干架次飛行訓(xùn)練后,安定面前緣/主盒段過渡區(qū)域出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象,針對此現(xiàn)象,研究副油箱安定面的改進設(shè)計方案。

        3 原因分析

        安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡處,急劇的截面突變、剛度突變致使該部位產(chǎn)生高的應(yīng)力集中和高的應(yīng)力,容易導(dǎo)致該部位在使用中過早產(chǎn)生裂紋。

        4 改進設(shè)計方案

        (1)將安定面邊緣直段面懸臂結(jié)構(gòu)改成平滑過度,形成的三角形剖面結(jié)構(gòu),增加其強度及剛度。

        (2)對安定面進行加強,將安定面撐桿加長到安定面加強型材上,與安定面加強型材形成整體。

        5 安定面改進前、后強度分析

        計算所用載荷為設(shè)計載荷,不確定系數(shù)1.5。根據(jù)安定面受載分析,安定面最大載荷774.5kg(設(shè)計載荷),有限元計算時按均布壓力加載,壓強=總載荷/安定面面積。

        5.1 安定面改進前強度分析

        (1)改進前安定面結(jié)構(gòu)由蒙皮、長型材、短型材、安定面加強筋、安定面撐桿等組成。所有結(jié)構(gòu)材料均為5A02。

        材料性能:5A02,E=69000MPa,σb=165MPa。

        (2)應(yīng)力分析。前緣/主盒段過渡區(qū)域(即外場產(chǎn)生裂紋區(qū)域)最大Von應(yīng)力為200MPa,見圖1。

        圖1 改進前前緣裂紋部位應(yīng)力

        M.S.=165/200-1=-0.18。

        改進前,該區(qū)域應(yīng)力水平高,不滿足強度要求。

        5.2 安定面改進后強度分析

        (1)改進后的安定面由蒙皮、方筒型材、安定面撐桿、加強型材等組成。其中蒙皮、安定面撐桿材料為5A02,其余型材材料為2A12。

        材料性能,5A02(LF2),E=69000MPa,σb=165MPa;

        2A12(LY12),E=67600MPa,σb=390MPa。

        (2)應(yīng)力分析。安定面最高應(yīng)力93MPa,位于2號方筒型材接頭處。前緣/主盒段過渡區(qū)域(即外場產(chǎn)生裂紋區(qū)域)的應(yīng)力集中情況已大大改善。

        前緣/主盒段過渡區(qū)域最高應(yīng)力47.2MPa。

        M.S.=165/47.2-1=2.5。

        改進后該區(qū)域應(yīng)力水平大幅降低,滿足強度要求。

        6 結(jié)語

        副油箱安定面改進前,安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡處,容易導(dǎo)致該部位在使用中過早產(chǎn)生裂紋。在實際氣動載荷分布情況下,該部位的靜強度不滿足要求。改進后,安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡非常平緩,極大地降低了上述部位的應(yīng)力集中與應(yīng)力。改進后該部位的應(yīng)力僅為改進前的約24%;安定面承力盒段骨架結(jié)構(gòu)以及與副油箱箱體的連接也得到了優(yōu)化加強,強度能滿足使用要求。

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