民用运输类飞机驾驶舱门静力试验验证研究

2014-03-04刘文成

航空标准化与质量 2014年2期

关键词：舱门驾驶舱静力

刘文成

（上海飞机设计研究院，上海 201210）

民用运输类飞机驾驶舱门静力试验验证研究

刘文成

（上海飞机设计研究院，上海 201210）

对运输类飞机驾驶舱门静力试验验证条款、载荷选取、加载方案等进行了描述，为民用运输类飞机驾驶舱门的静强度验证提供参考。

适航；驾驶舱门；静力试验；

运输类飞机驾驶舱门作为驾驶舱与客舱之间的分隔门，对于机组人员的工作及飞行安全均具有重要作用。2001年美国911事件后，FAA发布了相关规章，要求最大客座量超过20座的民用飞机均须安装驾驶舱门，现行有效的CCAR25部也将该要求作为规章。此外，按照CCAR121部《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》第121.313（f）款的要求，对于满足旅客座位数超过30座的飞机必须安装带有锁定装置的驾驶舱门。

1 驾驶舱门介绍

驾驶舱门的设计多种多样，主要包括活动盖板式、推拉式、伸缩式、折叠式等。本文以某活动盖板式驾驶舱门为例对驾驶舱门的静力试验验证进行描述。

活动盖板式的驾驶舱门是指舱门上装有在压差作用下可以开启的泄压板的驾驶舱门，当驾驶舱门内外两侧压差达到一定数值时，泄压板开启以平衡舱门两侧的压力。驾驶舱门所承受的压差载荷由电磁锁及5副铰链传递至门框立柱，泄压板所承受的载荷由2把机械锁传递至驾驶舱门框。上下两块泄压板除承担泄压功能外，上部泄压板还需提供驾驶舱门无法开启情况下飞行机组人员进入客舱的通道功能，以满足CCAR25.772的要求。

活动盖板式驾驶舱门如图1所示。

2 试验验证条款

作为适航验证试验，驾驶舱门静力验证应考虑以下条款的要求。

按照CCAR25.305的要求，驾驶舱门结构须能承受限制载荷而无有害的永久变形，能够承受极限载荷至少3s而不发生破坏；

图1 活动盖板式驾驶舱门及泄压示意图

按照CCAR25.307的要求，驾驶舱门须表明在每一临界受载情况下均符合强度和变形要求，此外，当用静力试验来表明对于CCAR25.305（b）要求的符合性时，还应采用合理的材料修正系数，按照AC25.307-X草案的要求，该材料系数取1.15；

按照CCAR25.365（e）（f）的要求，增压舱内的驾驶舱门必须能够承受在任何适用高度下任何舱室出现空洞而引起的压力突降；

按照CCAR25.561（b）的要求，驾驶舱门的设计须在轻度撞损情况下，为乘客和机组人员提供避免严重受伤的一切机会，也就是说驾驶舱门组件及安装在应急着陆情况下能够承受该款规定的过载，例如向前9g，向下6g等。

据此，驾驶舱门静力试验用来主要用来验证25.305（a）（b）、25.307（d）、25.365（e）（g）及25.561 （b）的要求。

3 试验件的构型要求

作为适航验证试验，试验件的构型应与取证构型保持一致，至少主要的设计特征、传载路径、重量特征等应保持一致，这样得出的试验结果才能够代表取证构型。

本试验所用试验件除舱门监视系统、舱门信号系统、厨房壁板等与取证构型不一致外，驾驶舱门本身、门力柱等承力构件的设计及制造均与取证构型完全一致，具有足够的构型代表性。

4 试验载荷的选取

试验载荷的确定是进行静力试验最重要的输入之一。试验载荷的确定应根据驾驶舱门在各种工况下的受载情况进行筛选。在本试验中，驾驶舱门需要考虑其所在站位处的全机过载包线、应急着陆过载、客舱释压、驾驶舱释压等工况下的载荷进行筛选。

4.1 应急着陆情况下的载荷F1

其中M：所计算部件的质量，kg；

g：所计算部件处的过载系数，m/s2；

4.2 泄压载荷F2

其中P：所计算部件在泄压情况下的压差，MPa；

S：承受压差的零部件的面积，mm2；

在泄压载荷计算时，除考虑泄压后泄压板开启前驾驶舱门所承受的载荷外，还需要考虑在泄压瞬间驾驶舱门所承受的压差载荷，尽管该工况所经历的时间很短，但仍需考虑。

5 试验件的装夹及加载

采用与真实驾驶舱门组件安装完全一致的方式将试验件装夹到试验台架上，并保持舱门锁机构处于上锁状态。

试验加载点连线应保持在舱门中心轴线上，并与门立柱保持平行。试验载荷通过液压油缸施加到C型梁上，通过C型梁传递到紧贴在舱门上的多个加载条上，最终由加载条传递到驾驶舱门上。驾驶舱门各试验工况下的加载载荷由试验台架进行平衡。以泄压载荷加载工况为例，其试验件装夹及加载方案如图2、图3所示。

图2 试验件安装图

图3 试验加载图

6 试验前制造符合性检查要点

试验前的制造符合性检查主要关注以下内容。

试验件的检验记录及产品合格证；

试验加载设备的校验记录；

变形测量设备的校验记录；

试验件安装及试验环境检查；

载荷加载点检查。

7 试验程序及试验结果

在试验件装夹好并完成制造符合性检查后，即可开始试验。试验载荷先加载到极限载荷的30%，以消除结构间隙并检查加载设备运行是否能正常观察，在此过程中需观察试验件、试验夹具承载及变形情况，如无问题，以10%的载荷梯度进行加载，直至最终100%极限载荷，保载3s后卸载。卸载后除及时查看舱门损坏及变形情况，记录舱门立柱上部及下部的变形量外，还需开启舱门及泄压板，以验证其在受载后的功能有效性。

以泄压载荷加载工况为例，在试验后，该型驾驶舱门能够承受极限载荷3s而不破坏，卸载后的永久变形也在可接受范围内，试验后舱门及卸压板能够正常开启。