某型飞机机尾罩安装阶差控制研究

2018-12-24张宝霞

装备制造技术 2018年10期

张宝霞

（航空工业成飞公司部装一厂，四川成都 610092）

飞机机尾罩位于机身尾部，一般由耐高温材料零件组合而成，以满足飞机在工作状态发动机尾喷高温气体从机体内顺畅排出[1]。某型飞机机尾罩位于后机身的尾端，在机尾罩上更是附带了部分机身尾翼外形，由大小不同的15件钛合金零件及17件钣金零件焊接加铆接而成的整体件。由于飞机机身结构的特殊性，机尾罩位于翼身融合区域，大大提高了飞机机动性和隐身性。基于这些特点，为了保证机身表面阶差和间隙质量，在后机身装配和机尾罩制造、装配时常常因为机尾罩制造装配质量的不可控导致停工、反工，严重影响生产交付进度及客户满意度。

在目前的装配技术条件和成批生产的前提下，为提高后机身表面质量和装配效率，着重探讨该型飞机机尾罩制造、装配过程，通过实践摸索超差规律，改进流程及工艺方法从而提高机尾罩的安装质量。

1 机尾罩技术要求及施工现状

1.1 技术要求及装配难点

该型飞机，从机身10框位置开始，至飞机尾部（16框）为后机身部分，后机身左右外侧上下表面分别融合了机翼部分外形，与机身一起融合成S型。机尾罩位于后机身的末端，从15框至16框。机尾罩与后机身的工艺分离面为机身15框位置、边条翼对接处，即机尾罩既与机身对接，同时又与边条翼面对接（详见图1）。

图1 机尾罩

依据设计要求，机尾罩外形与同其对接的后机身蒙皮之间不允许存在逆航向的阶差，对于顺航向的阶差应满足如下要求：

①最大阶差允许到0.8 mm；

②当局部阶差不大于1.5 mm时，允许敲修后机身蒙皮使阶差满足①条件的要求。敲修后的蒙皮表面不允许出现尖棱或凹陷，更不允许产生裂纹（详见图 2）。

图2 机尾罩与机身对接处截面示意图

设计如此要求，是为了提高飞机的机动性和隐身性[2]，但却大大增加了制造和装配的难度。

装配时，必须保证对接处对缝间隙和阶差满足技术要求，不仅要满足机尾罩与机身在15框处的对接，还要满足两侧边条翼面的对接。需要协调调整的位置较多，可调整的公差小，操作者安装十分困难，装配后很难达到设计要求。同时，整个机尾罩为钛合金焊接件（除左右两侧与边条翼面对接处的边条），可塑性差，在安装时修配困难，也加大了机尾罩的安装困难，是造成机尾罩安装质量不稳定的重要因素。

1.2 机尾罩安装现状

后机身的装配流程：架前组合→架内装配→后机身总检、下架→架外蒙皮的补充铆接→后机身系统安装→机尾罩在后机身上的预装→机尾罩的安装→后机身交付。

实际生产中，机尾罩安装后经常出现下列问题：机尾罩与后机身腹部口盖蒙皮、机身S蒙皮1、机身S蒙皮2阶差不符合要求（大于0.8 mm）。由于口盖蒙皮及S蒙皮为双曲度外形，厚度较厚，且热处理后蒙皮脆性较大，装配时难以敲修排除，遂一直存在阶差超差的问题。随机统计了连续生产的12架后机身，阶差超差情况详见表1.

机尾罩各区域定义见图3.

图3 机尾罩各区域定义图

1.3 原因分析

通过对某型飞机机尾罩结构形式、材料和装配协调等方面进行深入分析，发现出现各种超差问题的原因主要在以下方面：

（1）零件制造质量不稳定

该型飞机机尾罩共115件钛合金零件及17件钣金零件焊接加铆接而成，各个零件制造时本身误差就大，焊接铆接后整体机尾罩误差更大，并且有应力变形，导致每个机尾罩都有较大差异。

与机尾罩对接的后机身S蒙皮1、机身S蒙皮2为铝合金钣金件，面积较大，毛料尺寸分别都为1 500 mm*1 300 mm，又是S型双曲度蒙皮，最终蒙皮实物的尺寸、外形与理论会存在较大误差。

（2）后机身S蒙皮的安装质量不稳定

后机身S蒙皮1、S蒙皮2安装在后机身12框至15框段的左右两侧，分别横跨4个机加框、5个钣金框，其中13框、14框为双翻边机加框，12框、15框为单翻边机加框，其余为钣金框。

蒙皮安装流程：在后机身总装型架上骨架装配完成后开始定位修配S蒙皮，蒙皮定位好后以定位铆钉的形式进行固定，后机身下架后再以13框、14框两个双翻边机加框为中心，按二分法铆接各个框与S蒙皮。

表1 连续12架机尾罩与机身阶差情况统计表

研究发现蒙皮的铆接顺序不合理。二分法铆接是将铆接后产生的误差均匀的移到蒙皮的前后两侧[3]，由于后机身机体的特殊性，在后侧只有14框与15框与蒙皮铆接，14框为四列钛合金铆钉，15框为单列铝合金铆钉，蒙皮在14框连接件较强，故蒙皮铆接后在15框处产生的变形较为明显（铆接后框后产生微微后翘）。

2 研究控制措施

2.1 零件制造质量控制

（1）增加工装保证质量

①增加15框的外形控制卡板，卡板做成等距；

②15框端面增加16个结合孔定位器，孔位按结合模板协调，定位器孔销配合为Φ8H9/f9、Φ8.2H9/8.0f9（与产品上此处的配合孔径精度一致）；

③增加15框上的衬套端面定位面；

④增加16框的内形控制模板、模板做成等距；

⑤增加6、7、8隔框的外形卡板，卡板做成等距3 mm.

（2）增加产品检验控制措施

①在机尾罩下架前对锁销孔进行检查：6个锁销定位孔均能用定位销能灵活插入。

②在机尾罩下架前对衬套端面间隙进行检查：各衬套端面与定位面间的间隙值，任两个间隙值之间的差值不大于1.5 mm（此条允许在夹紧状态下检查）。

③产品在15框处外形公差按如下公差值控制：机尾罩蒙皮上安装支臂的区域，外形按公差按+0.3~1.2控制，除支臂区域外的其余区域按-0.1~1.2控制；尾喷口内形公差±2 mm控制；其余公差按产品图纸、技术条件。

④加强机身S蒙皮1、机身S蒙皮2贴合度检查。

2.2 机尾罩装配流程改进

将机尾罩上隔框的安装由机尾罩的组合工序调整到后机身架外机尾罩完成定位后进行安装：隔框6、7、8 不与型材 2、3、4 相连，但为了保证隔框与型材连接时的铆钉边距，型材2、3、4必须与隔框6、7、8一起协调定位，定位后仅铆接型材，隔框在机尾罩与机身协调定位后再进行铆接，以消除因隔框定位不准确造成机尾罩与边条蒙皮产生剪刀阶差。

为保证准确定位，边条接头处的连接孔由零件车间制出。