飞机舱门设计持续在改进

■ Paul Seidenman David J.Spanovich

在机体结构维修中，飞机舱门经常因腐蚀和碰撞而使维修项目较多。但当前许多创新材料和作动系统正在让舱门维修项目减少，维修变得简易化。如新型热塑性材料、先进的机电作动系统和传感器技术、环保的表面处理技术等。

一般来说，客舱和货舱门及其部件极易因腐蚀和碰撞造成损伤，如客机和货机前后舱门的下部在装卸行李和货物过程中容易被地面服务车辆和单元装载设备损坏，因此维修项目较多。令人欣慰的是，原始制造商和供应商正在从材料和部件方面引入创新技术，提高产品的损伤容限，降低维修强度。

位于中国台湾的常青航空技术公司（EGAT）是一家窄体和宽体飞机MRO。该公司指出，客舱门和下舱门的维修主要集中在外表面和内衬板的损伤以及筋、线和作动器等机械结构,一般需要18～36个月检修一次部件磨损和密封情况。迄今为止，这些修理全部都在金属门上进行。但随着复合材料在飞机制造中占比的提高，复合材料逐渐应用于舱门且维修工作不断增多，损坏的复合材料舱门可能被更换，且不是在维修站修理。因此维修成本也在提高。

尽管如此，复合材料仍被认为是舱门设计中最有前途和公认的创新技术，并且已经在波音787的8个客舱门上证明了自己的性能。波音787的舱门是由全球最大的飞机舱门供应商法国拉泰科雷（Latecore）公司设计、开发和制造的。从波音公司反馈的情况来看，波音787舱门非常坚固，很少遇到问题。该公司表示，波音787舱门是航空史上第一种商业化复合材料舱门，其在结构设计中应用复合材料，使舱门制造向前迈出了一大步，而现在的挑战是使用新型材料和工艺能够制造出成本更低、重量更轻的舱门产品。

波音787是全球首款采用全复合材料客舱门的商用客机。

例如，随着凯旋航宇结构公司（Triumph Aerospace Structures） 的新型热塑性材料技术不断发展，复合材料结构包括舱门可能很快会在航空航天领域面临严峻的竞争。而且Triumph Aerospace Structures公 司 表示，其在新型热塑性材料技术方面已拥有一项技术专利，还有几项专利正在申请中。与传统的环氧树脂基热固性复合材料相比，由于新型热塑性材料的韧性增强，所有适用于复合材料的舱门都能很好地应用新型热塑性材料，而且外部面板可以取得最大的改进，如显著减少通道碰撞和搬运破损，降低维修成本，此外，由于能够将补片熔接到层压板上，因此热塑性材料的修理自然要比传统的复合材料修理更容易。用热塑材料取代传统复合材料还具有降低成本和减重的优势，因为先进的焊接装配技术不再需要坚固件，能够减少10%～20%的重量。

除了减轻重量外，耐腐蚀性也可得到重大改进，尤其是在金属结构方面。与热固性树脂复合材料相比，热塑性材料不会吸收湿气或机上液体，有助于降低全寿命周期成本。与热固性树脂复合材料相比，热塑性材料还有很多优点，如结构稳定性更高、无需制冷、无限的保质期、无致密化、不必非得使用热压罐。

Triumph Aerospace Structures表示，目前这项技术还在成长中，虽然热塑性材料舱门尚未被正式应用于具体机型备选，但多种飞机结构已经成为了备用目标，如去年11月4日公布的与巴西航空工业公司签署联合开发和适航验证协议的热塑材料升降舵结构。升降舵采用感应焊接技术，由单向增强热塑性材料制成，这将是行业首创。此外，该公司还考虑在机翼、机身和尾翼等大型结构上使用热塑材料。

巴西航空管理局的规章调整要求拉泰科雷公司更改巴西航空工业公司E2客机飞机的舱门设计。

Triumph Aerospace Structures的母公司Triumph集团在去年10月宣布，Triumph Aerospace Structures公司将为Jaunt Air Mobility公司的Jaunt全电动垂直起降（eVTOL）概念飞机提供工程和制造服务，其中机身将采用热塑性材料技术，包括舱门。

再如，萨伯飞机结构公司新开发的一项飞机舱门技术是使用机电作动系统替代传统液压作动系统，避免了一些与液压系统相关的维修，同时可保持重量和成本不变。而且萨伯也在开发用于货舱门闭锁系统的新技术。

此外，在舱门设计中也在应用一些符合欧盟 REACH认证标准的表面处理技术和有助于大幅减少固件数量的创新连接方法。萨伯公司表示，基于各地区客机机队的经验，舱门损伤主要是由于货物装卸和维修人员设备和工具使用不当造成的，而且用于开关舱门的液压系统需要的维护较多。

柯蒂斯-莱特公司（Curtiss-Wright）集团提供用于舱门开关的旋转作动器。迄今为止，旋转作动器主要用于货舱门，而且由于其尺寸较大，广泛应用于空客A380客机的客舱门。柯蒂斯-莱特公司的旋转作动器技术专注于降低机身下部货舱门开关时的噪声和振动，采用了专利的传动设计，与操纵飞控表面的传动装置相似，可极大地降低噪声和振动。该公司认为，降低舱门开关时的振动可以减小作动器的磨损，保证作动器与飞机的寿命吻合，避免飞机到寿前拆换舱门。

相比传统的由滚珠丝杠系统操作的飞机舱门，作动器是密封的，不像滚珠丝杠系统那样往往暴露在环境中容易沾染污物，或者出于润滑问题维护要求更为密集。

除了作动器，柯蒂斯-莱特公司还提供接近传感器，用于检查飞机舱门是否关闭并正确锁定。客机舱门通常要安装5～8个传感器。如果锁定不正确，驾驶舱就会出现灯光告警，柯蒂斯-莱特使用专利工艺提供成本更低的接近传感器，降低舱门的采购成本。

在传统民航飞机中，柯蒂斯-莱特公司为波音787货舱门供应闭锁机构，为波音777和767的小货舱门供应作动器，为波音777货机提供主舱门和机身下部货舱门提供旋转作动器。最近，该公司的飞行闭锁作动器还被三菱“Space Jet”支线客机选为客舱门部件。

拉泰科雷公司表示，对于巴西航空工业公司的E2喷气式飞机，由于巴西航空管理局（ANAC）修改了法规，希望能够提高乘客的安全性，所以要求拉泰科雷公司增强舱门的机械结构设计，具体包括在锁上安装安全装置、改良紧急开门系统、调整逃生滑梯的舱门打开速度、简化操作机械系统、改善手柄负荷等。