浅谈民用飞机短舱开启保持杆设计要求①
2019-01-22谈志晶
谈志晶
摘 要:发动机短舱部件作为民用飞机动力装置重要组成部分,包括发动机本体结构。其安全性关乎整个飞机的安全,因此需要定时维护。当进行地面维护时,需要打开短舱罩体,方便维护人员进行相关检查工作。地面维护时,需使用短舱开启保持杆支撑住短舱罩体,从而为维护人员提供足够的维护通道。短舱开启保持杆作为发动机地面维护不可或缺的部件,其设计工作必须满足地面维护功能要求。因此本文从结构形式、载荷要求、环境限制、功能要求以及维修性等方面阐述了其设计要求。
关键词:短舱 开启保持杆 地面维护
中图分类号:V223.2 文獻标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)09(a)-0010-02
发动机短舱部件,作为民用飞机动力装置的重要组成部分之一,除包括发动机本体外,在飞行时为发动机提供流线外形,减少飞行阻力,并且为发动机本体上的管路提供保护 。在地面维护时,需要打开短舱的罩体,方便维护人员进行发动机相关的维护工作。短舱罩体通常采用铰链的形式安装与发动机或吊挂上,打开时罩体围绕铰链旋转打开,并使用开启保持杆支撑于发动机上。本文将围绕短舱开启保持杆的设计要求展开阐述。
1 结构形式
开启保持杆的结构形式依赖于短舱的结构形式。一般可分为直杆和曲杆,直杆又可分为固定长度和可伸缩的形式。风扇罩开启保持杆可采用弯曲直杆,由于风扇罩内部空间较大,飞行时曲杆固定于风扇罩内壁上,在地面时曲杆支撑于发动机本体上,用于地面维护。而内部固定结构的开启保持杆受到内部空间的限制,可采用直杆。飞行时可将开启保持杆拆卸,储存于发动机本体下方,在地面维护时取出支撑于发动机本体上。可根据内部存储空间选取固定长度或可伸缩直杆,当选用可伸缩形式的直杆时,收缩时可满足存储要求,展开时可满足地面维护要求。
2 载荷要求
开启保持杆必须能够承受一定的限制和极限载荷,载荷大小需根据实际使用工况制定。在限制载荷作用下,开启保持杆允许出现变形,但不应出现有害变形或永久变形,并且变形不应影响保持杆的安全操作。在极限载荷作用下,开启保持杆不应有部件从杆组件本身、短舱、发动机本体上脱落。为满足载荷要求,开启保持杆需要进行必要的载荷试验,试验至少应包含以下四种情形:
(1)压力载荷试验:在开启保持杆两端沿杆轴线施加一定的压力。
(2)拉力载荷试验:在开启保持杆两端沿杆轴线施加一定的拉力。
(3)压力+垂直地面力组合:在开启保持杆处于压力作用下,在杆中点作用垂直于地面向下的力,此试验用于模拟短舱罩体打开状态下,维修人员拉住保持杆向下的工况。
(4)压力+平行地面力组合:在开启保持杆处于压力作用下,在杆中点作用平行于地面的力,此试验用于模拟短舱罩体打开状态下,维修人员拉住保持杆向前或向后的工况。
3 环境限制
3.1 操作环境
开启保持杆在温度为-54°C~54°C、海拔-600~4600m的范围内应能正常操作。
3.2 曝露环境
开启保持杆曝露在温度-74°C~150°C、海拔-600~13000m环境下,其操作性能不应下降。
3.3 振动环境
开启保持杆应能承受发动机以及气流引起的振动,且不会发生损伤。为证明保持杆满足振动要求,需进行必要的振动试验。RTCA DO-160 给出了固定翼飞机设备的振动测试程序,其中Robust Vibration Test为最严酷的振动测试工况。
另外,开启保持杆的最小固有频率应大于发动机低压转子红线转速。若保持杆的固有频率无法避开发动机的工作频率范围,应进行疲劳性能分析,来表明开启保持杆满足疲劳要求。
3.4 环境因素
开启保持杆在处于沙尘、空气污染物包括烟雾、盐水喷雾和环境辐射等这些不利环境中时,保持杆结构不应受到腐蚀影响。按照RTCA DO-160 试验要求,进行必要的环境试验,用以验证保持杆无论处于安装、试验还是操作状态下,均应满足其功能、寿命、可靠性以及安全要求。
4 功能要求
若开启保持杆构型为可伸缩撑杆时,保持杆完全展开时需自动锁住,并且可人为释放。当杆锁住后需设有保险销防止意外缩回,当保持杆处于收缩状态时保险销应储存在杆组件内。保持杆的锁紧不应使用特殊工具。
开启保持杆的使用寿命应至少达到15000次循环。完全打开撑杆支撑罩体,再将撑杆收回至存储位置为一次循环。
开启保持杆的存储不应导致产品的功能降级,存储寿命不应低于2年。存储期间无需进行额外检查。
5 维修性
开启保持杆应具有较好的维修性,要求以最小的人力、维修时间进行维修。维修性应满足如下要求:
(1)维修应尽量降低对个人技巧、维护工装、技术数据的依赖。
(2)在不拆除保持杆的情况下,定期检查撑杆的使用状态,以保证其可持续适航性。
(3)保持杆的调节和更换,不应拆除其余动力系统部件。
(4)保持杆的维护应尽量减少对润滑和调节的要求。
(5)保持杆应为航线可更换件。
(6)保持杆的拆卸和更换工作,应在一名操作工耗时半小时内完成。
(7)保持杆的布置应保证维修路径的通畅和维修工作的简便。
(8)保持杆的设计应满足MIL-STD-1472 中关于人体工程学的要求:第5%分位女性和第95%分位男性应能够正常操纵保持杆。
6 结语
本文概述了开启保持杆总体的设计要求,仅供设计参考。短舱开启保持杆作为发动机维护不可或缺的部件,其设计必须满足客户以及相关适航规章的要求。
参考文献
[1] 周颂平.民用涡扇飞机短舱结构防火设计[J].科技传播,2013(12):82-85. .
[2] RTCA Inc.Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment:RTCA DO-160[S]. Washington: RTCA Inc,2010.
[3] DSPO. Human Engineering:MIL-STD-1472[S]. Ft. Belvoir: DSPO,2019.