民用航空带垫金属卡箍的选用研究

王 丹 金 鑫上海飞机设计研究院



民用航空带垫金属卡箍的选用研究

王 丹 金 鑫
上海飞机设计研究院

王丹，女，助理工程师，上海飞机设计研究院，主要从事管路标准件研发设计工作。

本文针对航空带垫金属卡箍的选用，提出了基于构型和材料两方面的选用建议。对飞机管路及电气系统的卡箍选用有着重要的指导作用，避免由于选用不当造成的卡箍断裂，衬垫老化等问题，可保障飞机管路和电气等设备仪器的可靠安装。对提高飞机可靠性、维护性、安装性，保障飞机安全飞行有重要的现实意义。

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文章介绍了民用飞机常用的带垫金属卡箍的基本情况，着重从卡箍构型和材料（包含金属箍带材料和衬垫材料）两方面，分析了带垫金属卡箍的选用原则。

卡箍是飞机上广泛应用的一类元件，一般可分为：用于导管、电线电缆、仪器仪表固定和支撑的安装卡箍；用于连接飞机系统管路的管路连接卡箍；以及用于电线电缆的捆扎的电气捆扎卡箍等。带垫金属卡箍就是一类大量用于飞机管路和电气系统固定支撑的安装卡箍，此类卡箍一般是金属箍带和非金属衬垫的组合件，金属箍带起到支撑固定作用，非金属衬垫起到防磨减振的作用。目前，以AS21919、MIL-DTL-85052/*和NASM85449/*系列为代表的带垫金属卡箍在民用飞机的液压、燃油、环控以及电气系统设计中有广泛应用。

由于带垫金属卡箍的结构形式和材料种类较多，常常出现由于卡箍选用不当，造成的卡箍金属箍带的断裂，衬垫的抗老化、减震性差等问题，这些问题都可能导致飞机管路或电气系统元器件的破坏，甚至产生重大的安全事故。因此，对带垫金属卡箍的构型、材料进行选用分析，是提高卡箍可靠性、维护性、安装性的重要手段，对保障飞机安全飞行有重要的现实意义。

卡箍的构型

带垫金属卡箍按照外形结构的不同，一般可分为四类：环形（P型）卡箍，马鞍形卡箍，块状卡箍以及异型卡箍。

环形卡箍如图1（a）所示，常用于小规格管路和电线电缆的固定和支撑，AS21919和MIL-DTL-85052/*系列卡箍是典型的传统环形卡箍。通过对衬垫和箍带的小改型，环形卡箍还存在多种新构形，如为了便于安装而设计的带锁扣的环形卡箍和允许线束直径波动的峰形衬垫卡箍等。

马鞍形卡箍如如图1（b）所示，常用于大规格管路以及线束的固定。由于该型卡箍有两个固定点，可用于存在强振动、管内液体脉冲大以及管道容易产生位移的安装条件下。目前应用最广泛的马鞍形卡箍是NASM85449/*系列带垫金属卡箍。

块状卡箍如图1（c）所示，主要用于高振区域以及距离较近的多管路系统的安装。该类产品受安装和导管影响较大，难以形成统一的标准。

异型卡箍如图1（d）所示，此类卡箍使用条件较为特殊，常用于特定位置和设备的固定。

图1 带垫金属卡箍构型

卡箍材料

卡箍箍带材料

2024铝合金箍带：使用温度可在-50℃到120℃范围，常用于低振动环境。其表面处理方式一般分无表面处理、化学转化膜处理、阳极化处理三种。无表处箍带常用于无腐蚀环境以及有减重要求的线束的固定；化学转化膜处理箍带，箍带的耐蚀性提高，当另有导电要求时，可作为导电表面处理的基膜；阳极化处理箍带，耐蚀性能为三类中最佳，但导电性能较差，且较化学转化膜处理更贵。

一般钢箍带：使用温度可在-50℃到200℃范围，其表面处理方式主要有镀锌和镀镉两种。两种表面处理方式都可以改善箍带的耐蚀性，镀铬箍带耐蚀性更佳，但成本更高，常用于航空业；镀锌箍带的成本相对较低，常用于汽车行业。

不锈钢箍带：使用温度范围较广，可以从-200℃到700℃，甚至高达1000℃。常见的不锈钢箍带材料有302不锈钢、321不锈钢、17-7PH等，三种材料的箍带都具有良好的耐蚀性能和耐高温性能，可用于大负载管路系统和振区。

除以上常用材料外，还有钛合金箍带以及6061铝合金箍带等，钛合金箍带一般应用于200℃以下，对比重要求较高的区域，不适用于高振区，用量极少。6061箍带同样用量较少，2024无法使用时，可以考虑用6061箍带代替。

卡箍衬垫材料

带垫金属卡箍的衬垫材料，主要有不同性能的橡胶、塑料、特氟龙等。衬垫材料的选择重点考虑使用温度、耐油性、阻燃性以及是否可用于钛合金等。常见的衬垫材料如下。

氯丁橡胶：这类橡胶使用温度较低，范围较窄，通常在-40℃到100℃范围，耐石油基油类性能良好、耐氧化和耐候性较好，钛合金相容性较差。目前常用于汽车行业，民机用量逐步减少。

丁腈橡胶：耐油性、耐臭氧，耐火和耐蚀性能较好，使用温度一般在-50℃到135℃之间。该橡胶大量用于燃油系统以及军机液压系统中，但其耐磷酸酯液压油性能较差，在民机液压系统（非油箱内）中被禁用。

乙丙橡胶：使用温度一般在-50℃～135℃之间，耐磷酸酯液压油，有极佳的抗氧化、阻燃和磨损性能，不能用于接触烃基流体的环境。该橡胶对一般油类的耐受性较差，一般仅大量用于液压系统中。

氟硅橡胶：使用温度在-55℃～200℃之间，耐烃基流体，但机械强度和撕裂强度较差，与磷酸酯液压油接触环境性能不佳，现主要适用于燃油系统中。

硅橡胶：使用温度在-55℃～260℃之间，常用于温度要求较高条件下，耐火性性能较好，大量用于飞机线束的固定。硅橡胶对于大部分流体耐受性较差，对于磷酸酯液压油耐受性良好。目前，存在一种纤维加强型的硅橡胶衬垫，广泛用于火箭和涡轮发动机环境。

特氟龙：使用温度在-200℃～260℃之间，，热稳定性和绝缘性能好，耐老化、耐腐蚀性能优异，常用于低温和可能接触化学物质的环境下，可以使用在高度暴露于绝大部分油类介质的条件下。

结束语

带垫金属卡箍的构型和材料种类丰富，在进行选用时，应综合考虑功能要求、工作条件（包括受力、环境温度、工作介质等）、使用空间以及经济性等多种因素，以保证卡箍及其安装部位系统的可靠性，从而提高飞机的安全性。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.027