典型卸压口盖设计方案

李晓楠　彭森

【摘 要】对于大多数民用客机来说，在特定工况下，一些结构必须有卸压措施。一但发生爆裂，除卸压口盖外，其它结构件不应脱离飞机。本文以某型飞机卸压口盖设计为例，介绍典型卸压口盖设计方案。

【关键词】卸压口盖；机构原理；卸压锁载荷；预紧力

0 引言

对于大多数民用客机来说，在一些典型结构上，出现最严重的管路爆裂和外部气动载荷组合作用的情况下，为了能避免结构产生永久变形，这些结构必须有卸压措施。一但发生爆裂，除卸压口盖外，其它结构件不应脱离飞机。这里以某型机卸压口盖设计为例，介绍典型卸压口盖设计方案。

1 某机型卸压口盖卸压锁方案

1.1 结构形式

卸压锁形式的卸压口盖与结构蒙皮连接，由卸压口盖、卸压锁、铰链组、加强口框组成。卸压口盖顺航向开启，如图1。

1.2 运动分析

卸压口盖机构原理，如图2。

为了保证口盖打开时口盖边缘不与蒙皮开口边缘发生碰撞，必须要有OA>OC，即

（l+c）2+h2>（h+t）2+l2

因此，铰链中心轴与口盖边缘的距离必须满足

2 强度校核

2.1 针对此例中的卸压口盖采用卸压锁方案一共进行了4项计算：

a）在卸压载荷叠加正常气动载荷下，卸压口盖与蒙皮变形计算，以判断是否满足强度校核要求和外形要求；

b）在正常气动载荷下，卸压口盖与蒙皮变形计算，以判断是否满足外形要求；

c）在卸压载荷下，卸压锁受载计算，选择符合要求的卸压锁；

d）由于此蒙皮为承力结构，因此需对开口后的蒙皮进行强度校核，以判断是否满足强度要求。

本例中，蒙皮为3.175mm，加强口框为2mm，卸压口盖为3mm（加加强筋），所有材料均为钛合金。

2.2 卸压载荷叠加正常气动载荷下，卸压口盖与蒙皮变形计算结果

下图5为在卸压载荷0.0294MPa叠加气动载荷0.00765MPa作用下，蒙皮、加强口框、卸压口盖变形计算结果，由计算结果可以得出在卸压载荷叠加气动载荷作用下，口盖与蒙皮间存在间隙为2.65mm。

由图所示，最大Von-Mises应力为254MPa，许用值为896MPa，裕度为2.53。

連接校核：对于该部位紧固件原裕度为0.65，原工作载荷为5060N，施加卸压载荷后，受力最大紧固件上剪力约为1303N，现初步计算紧固件裕度为

3 卸压锁预紧力

在本例处理卸压锁预紧力时，遇到以下难点：

a）缺少预紧力大小的设计要求；

b）参考A320，同类结构卸压锁采用直接硬接触安装的方式，没发现施加预紧力结构，如图7，与常规设计理念不完全一致；

c）供应商反应可以在卸压锁上施加约20 lbs预紧力，但对采用传统的橡胶块、弹簧片等施加方式提出异议，因为橡胶块、弹簧片易失效；

d）可选择的、货架标准卸压锁安装高度为仅为0.2in（5.08mm），与口框（包括基本蒙皮）高度非常接近；

e）卸压锁锁与其它锁在工作原理上有一定区别，卸压锁正常安装后，其弹簧一直受压，供应商认为相当于施加预紧力。

综合考虑以上因素，本例以保证卸压锁强迫、干涉安装为最低要求，没严格定义预紧力设计值。本例结构采用硬接触装配（名义尺寸下，装配干涉量0.5mm）。

4 结语

此铰链-压锁式卸压口盖设计可以满足结构卸压、强度、总体外形变形要求，可以作为一种典型的飞机卸压口盖结构方案供民机设计参考。

【参考文献】

[1]《飞机设计手册第10册 结构设计》航空工业出版社《飞机设计手册》总编委会 2000年《中国民用航空规章25部》CCAR—25 1985年.

[责任编辑：朱丽娜]