教练机口盖防水设计

陈里根，邓承佯，张改华，徐环宇，余志明

（中航工业洪都，江西 南昌330024）

0 引 言

根据国内外教练机发展的趋势和市场的需求，势必面对更加复杂多样的使用环境，因此飞机除了要求能在昼间和夜间、一般和复杂气象条件下执行训练任务，同时也要能在高温、寒冷、湿热、盐雾、沙尘、雨雪等恶劣条件下正常存放和使用。这就对飞机结构的防水提出了更高要求。

口盖作为飞机主要的装配通道及维修通道，是飞机机体不可或缺的重要部件。然而，口盖也是飞机防水最关键和最难的部位。飞机在使用过程中表面会不断沉积冷凝水，尤其在雨天和清洗时，雨水或清洗液会沿着飞机表面往下流，一旦口盖密封性不好，这些液体就会通过口盖边缘流入机体内部，对飞机的飞行安全造成隐患，日积月累还会造成结构腐蚀，影响飞机寿命。因此，有必要对口盖结构采取相应的密封措施，确保口盖的防水要求。

目前，针对口盖防水问题，已经提出了一系列切实有效的方式来满足这些要求[1]，例如密封胶现场硫化和装配过程中涂密封胶等方法都较好地满足了飞机口盖的防水要求，但是这些方法均只适用于特定的结构，并没有普遍性。本文针对某型教练机，提出了一套完整可靠的口盖防水设计方案。

1 口盖防水设计

1.1 口盖类型

根据口盖与口框的连接形式及拆装频度的不同，可分为A类、B类和C类三种口盖[2]，其主要特点如下：

1）A类为不用工具可拆卸的口盖，打开或关闭时间小于1min，此类口盖主要为拆装频度较高的加注、检查口盖，与口框的连接形式一般为合页+按钮快卸锁，维护性很好。此类口盖为不受力口盖，由于口盖与口框搭接量小，口盖刚度差，很难做到完全防水。

2）B类为用工具可拆卸的口盖，打开或关闭时间在1min至10min，此类口盖为需经常拆装维护的设备舱口盖，与口框的连接形式一般为四周快卸锁或三边快卸锁+合页，但由于快卸锁上下锁体配合关系，口盖与口框之间的固有间隙一般会采用密封介质填充密封，故有一定的密封性能。

3）C类为不常拆的口盖，打开或关闭时间取决于口盖上的螺钉数量，此类口盖采用螺钉和托板螺母与机体结构相连，连接点较多，一般会采用一定的密封材料进行密封，故其密封性较容易得到保证。

1.2 口盖位置优化设计

口盖的分布位置对于其防水性能非常重要，因而在满足设计要求的前提下，应尽可能通过合理布置口盖位置 （尽可能布置在飞机外形最大截面以下部位）来提高口盖防水性能或有利于口盖的防水设计。

1）A类口盖拆装频度高，口盖面积小、防水性能差，所以应将该类口盖尽可能布置在机翼下表面或机身腹部（见图1a），以降低此类口盖漏水的可能性。

2）B类口盖大多为开口面积较大的维护口盖，通常分布于整个飞机机身，受结构空间限制，无法仅通过合理的口盖位置布置来实现口盖的防水要求，设计时应尽可能布置在机身最大截面以下来确保口盖的防水要求（见图1b）。

3）C类口盖大多面积较小，且不需要经常维护，但通常分布于整个飞机机身，无法仅通过合理的口盖位置布置来提高口盖的防水性能，需考虑其它措施进行防水（见图1c）。

1.3 常用口盖连接件设计

口盖一般用合页、快卸锁、螺钉等结构件固定在口框上，考虑防水要求，位于飞机外形最大截面以上部位的口盖应尽可能选用防水快卸锁和密封托板螺母等具有防水性能的连接件，并采取防水措施确保合页达到防水要求。

1）A类口盖与口框的连接形式一般为合页+按钮快卸锁，维护性很好，但防水性能较差。为保证口盖防水，口盖选用防水按钮快卸锁（如图2a所示）。而对于合页，当口框上空间允许时，可以在口框上做出下陷，使合页缝隙位于口框下陷防水槽内，阻挡雨水通过合页间隙向口盖内渗入来保证合页的防水 （见图2b）。

图1 口盖结构位置优化设计

图2 A类口盖连接件防水设计

2）B类口盖与口框的连接形式一般为四周快卸锁或三边快卸锁+合页，目前机体结构采用的承力快卸锁主要有两种，第一种是改进了的适合大曲率表面的快卸锁（如图3a），第二种是一款具有防水功能的小型承力快卸锁（如图3b）。

大曲率快卸锁防雨性能较弱，需增加π形密封橡皮条，以确保密封。而小型承力快卸锁具有较好的防水性能，但该锁仅适用于曲率较小口盖的连接。

对于有合页的B类口盖，通过采用在合页处增加挡水片，进行口盖合页防水（见图3c）。

图3 B类口盖连接件防水设计

3）C类口盖一般采用螺钉+托板螺母与机体结构相连，连接点较多。一般区域的口盖可利用托板螺母与螺钉间的螺纹进行密封，对于需要重点防水密封的口盖，则需采用密封托板螺母来保证口盖的防水性能。

1.4 常用口盖与机体密封设计

1.4.1 常见密封方式

口盖与口框间的间隙是导致口盖进水的主要原因，因此，需要选用密封介质[3]来填充口盖与口框间的间隙来实现防水目的。然而由于间隙的大小和类型取决于口盖类型，因而对于不同类型的口盖，应当选用合适的密封介质。

1）A类口盖与口框间的密封主要通过粘贴聚四氟乙烯膨化带或密封橡皮条两种方式进行密封。但由于口盖刚度差，快卸锁锁紧力较小，导致密封条压缩量小，密封效果差，很难做到完全防水（如图4a）。

2）B类口盖与口框间的密封按照使用的快卸锁不同，选用不同的密封垫。大曲率快卸锁选用一种π形密封橡胶条进行密封，而小型承力快卸锁则选用聚四氟乙烯密封带或海绵橡胶垫进行密封。

π形密封橡皮条在快卸锁处开孔并用胶+铆接的方式固定在口盖上，密封性能一般（如图3a）。小型承力快卸锁由于口盖与口框间隙较小可以采用聚四氟乙烯密封带或海绵橡胶垫进行密封，密封性较好（如图4b）。

3）C类口盖由于口盖与口框连接点多，口盖与口框可以对密封材料施加较大的压紧力，保证密封带压缩量，故口盖的密封性较好。此类口盖一般采用密封橡胶垫或聚四氟乙烯密封带实现密封（见图4c）。

图4 口盖连接件防水设计

1.4.2 硫化密封

除了采用密封橡胶垫、海绵橡胶垫和聚四氟乙烯密封带进行口盖密封外，目前比较常用的密封方法是采用一种聚硫密封剂[4]，通过现场硫化的方式，在口盖与口框间形成致密的硫化橡胶膜，从而起到阻挡水流进入的作用（见图5）。聚硫密封剂填充性能较好，能消除口盖与口框之间的缝隙，有较好的防水效果。

图5 口盖硫化密封

进行硫化密封[5]前，口盖应修配到位，保证压合前、后口盖的凸出和凹进量均在图纸规定的理论外缘公差之内。同时确保采用硫化密封的所有口盖与密封胶膜应紧密贴合，并保证密封胶膜有0.1mm以上的压缩量；口框上的密封胶膜应光滑平整，不允许存在贯穿胶膜宽度方向的槽梗等起伏不平缺陷。当密封胶表面存在不允许的缺陷时，要切去存在缺陷部分的密封胶重新密封。

而对于实际工艺生产，可以允许有部分不影响密封性能的缺陷存在：

1）对于压合的密封胶表面则可以允许存在尺寸1mm以下的数量不限的微小气泡、直径3mm以下分散在整个表面上总面积不超过10%的蜂窝和宽度2mm以下不超出舱口盖外缘范围的槽三种缺陷。

2）密封胶表面则可以允许在口盖的螺栓孔周围，有不超出舱口盖周边的微小凹沟等缺陷。

3）卸下舱口盖清理毛边之后，则可以允许托板螺母孔和快卸口盖锁中有密封胶痕 （但不影响锁和螺钉的工作）等缺陷，但锁槽内不能有胶块。

1.5 紧固件防水设计

紧固件（螺栓、螺钉、铆钉等）同样需要采取必要的密封方式来确保防水性能。一般是采用涂刷法或喷涂法将稀释的密封胶涂抹在铆钉头、抽钉头和螺栓头周围来进行密封。此外，螺栓连接还可以采用孔内涂密封胶、头尾部涂密封胶、过盈配合及密封托板螺母等方式进行密封。

位于机体结构最大截面以上部位表面的铆钉、抽钉及螺栓连接件则应采用沾密封胶或底漆的湿连接方式，并在内表面一侧刷涂密封胶进行表面密封。

连接口盖的托板螺母、密封快卸锁安装时应在托板螺母、密封快卸锁与机体结构间涂密封胶填充与结构间的间隙，保证密封。

2 结 语

口盖结构是飞机的重要结构部件，其密封防水性能直接影响飞机的飞行安全和使用寿命。通过对不同类型口盖设计合理的位置、选用合适的密封介质和方式来确保其密封性，并对口盖与机体的连接件和紧固件进行防水密封设计，经过大量的试验验证，该方案能够满足口盖结构的防水要求。同时，可为同类航空产品防水密封结构设计问题提供参考。

[1]周为;李宏伟.航空防腐涂料的研究进展 [J].湖南农机，2010，(5).

[2]王宝忠.飞机设计手册第十册 [M].航空工业出版社，2000.

[3]王红.航空橡胶密封制品泄漏因素及预防措施[J].中国民航飞行学院学报，2012，(3).

[4]刘强;张峰;何欣;等航天光学遥感器用XM-23密封剂的微应力使用工艺研究[J].红外，2012，(7).

[5]A.S.Farid;于冰.密封用丁腈橡胶的配方设计和硫化特性[J].橡胶参考资料，1994，(9).