一种用于飞机结构强度试验的机身充压密封波纹管

赵婵 王征

摘 要：在全尺寸飞机结构试验中，由于机身表面不是平面，加上试验加载设备与机身结构的连接方式，两者无法紧密连接，导致在充压试验中，影响密封效果和充压要求，为了解决机身蒙皮表面密封以及联动密封的问题，设计了一种密封效果好，可以实现联动密封的密封波纹管。

關键词：紧密连接；充压试验；密封

中图分类号：TP391.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）25-0030-02

Abstract： In the full-scale aircraft structural test， the fuselage surface is not flat， and the connection between the test loading equipment and the fuselage structure cannot be tightly connected， so the sealing effect and the filling pressure requirement are affected in the full-scale aircraft structure test. In order to solve the problem of airframe skin surface seal and linkage seal， a kind of seal bellows tube with good sealing effect is designed， which can realize linkage seal.

Keywords： tight connection； pressure test； seal

1 概述

在全尺寸飞机结构静力/疲劳试验中，尤其是运输类飞机，机身载荷不仅包括气动载荷及惯性载荷，还包括机身内部的商载，为了符合机身的实际受力情况，试验时将载荷施加在机身内部的地板梁及座椅滑轨上，加载作动筒位于机身外部。为了连接机身内部加载设备及加载作动筒，在不影响机身结构性能的条件下，在机身蒙皮上开孔，将加载设备与作动筒连接。然而加载连接件与机身蒙皮孔之间难以密封，特别是机身表面为曲面时，当机身变形而密封装置未发生变形时，两者之间会相互错位，从而严重影响密封效果，而且当密封设施与加载连接件联动时，更难以保证密封效果。根据试验要求，在机身内部施加充压载荷时，为了不出现较大的啸叫声，设计了充压密封波纹管。

2 原理设计及总体方案

密封波纹管，包括密封套管、伸缩波纹、内部密封圈、密封卡槽和外部密封圈，其中，所述密封套管位于密封波纹管的前端，用于连接加载杆，其后段与伸缩波纹相连，所述伸缩波纹为密封折叠状结构，沿轴向可折叠伸缩，所述伸缩波纹后段依次设置有内部密封圈和外部密封圈，所述内部密封圈和外部密封圈之间为可与机身边缘卡合的密封卡槽。

实施安装时首先将密封波纹管穿过机身孔，密封套管在前，将密封卡槽，卡置在机身孔的加强孔边缘，用内部密封圈、密封卡槽和外部密封圈，对机身孔进行密封，机身气压越高，密封效果越好，保证了曲面及曲面变形后的密封，然后将加载连接杆穿过密封波纹管，波纹管的密封套管与加载连接件用卡箍或扎带锁紧固定，与密封伸缩波纹一起运动，保证了密封设施与加载连接件的联动及密封。

3 试验应用

充压密封装置安装示意图见图1。图2是图1的局部放大图。

充压密封波纹管1由密封套管4、伸缩波纹5、内部密封圈6、密封卡槽7和外部密封圈8组成。其中，密封套管4位于密封波纹管1的最前端，为筒状结构，用于连接加载杆3。其后段与伸缩波纹5相连。伸缩波纹5为密封折叠状结构，沿轴向可折叠伸缩，材料为丁腈橡胶，具有优异的耐磨性，良好的弹性、气密性及耐老化性能，且其后段直径尺寸大于与密封套管4相连的前端尺寸。同时，伸缩波纹5后段依次设置有内部密封圈6和外部密封圈8，内部密封圈6和外部密封圈8的材料均为橡胶，为橡胶波纹圈，且二者之间为密封卡槽7。

密封波纹管1在机身表面进行曲面密封时，其依靠密封装置本身结构卡死在机身蒙皮2上，即将密封卡槽7卡置在机身孔的加强孔边缘，并通过内部密封圈6、密封卡槽7和外部密封圈8实现对机身孔的密封。而且充压时，内部压力大于外部压力，密封装置的内部密封圈6依靠气压将其压紧在机身蒙皮2上，机身气压越高，内部密封圈6压得越紧，其密封效果越好。而外部密封圈8通过密封卡槽7卡置在机身蒙皮2上，由于橡胶的良好弹性，可以有效解决机身蒙皮2变形后密封的难题，从而保证了机身蒙皮2曲面及曲面变形后的密封效果。

联动时，与机身内部加载设备相连的加载连接杆3穿过密封波纹管1。密封套管4与加载连接杆3之间用卡箍或扎带锁紧固定，使得密封伸缩波纹5与加载连接杆3一起运动，保证密封设施与加载连接杆3的联动及密封。当机身内部加载设备产生向下运动时，密封装置的伸缩波纹5随其变形，使密封装置内部密封圈6更加紧密地压在机身内蒙皮上；当机身内部加载设备产生向上运动时，密封装置的伸缩波纹5恢复到其初始状态，密封性能由内部气压压紧内部密封圈6，同时外部密封圈8密封机身孔周围，从而在加载设备与其联动过程中保证了密封效果。

图3是密封波纹管实物图。图4是试验中安装示意图。

4 结束语

当机身内部加载设备产生向下运动时，密封装置的伸缩波纹随其变形，使密封装置内部密封圈更加紧密地压在机身内蒙皮上；当机身内部加载设备产生向上运动时，密封装置的伸缩波纹恢复到其初始状态，密封性能由内部气压压紧内部底圈橡胶波纹，同时外部密封圈密封蒙皮孔周围，在加载设备与其联动过程中保证了密封效果。

与现有设备相比，其优点在于：不需要胶粘剂粘贴；曲面密封性能良好；加载时机身变形后仍可保持良好密封，提高充压加载速率；加载设备与密封装置联动时，密封装置与作动筒加载无相互影响；加工工艺简单，更换简便，成本低廉。

参考文献：

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