一种偏心锁环在某型飞机座舱盖调试过程中的应用

褚康超 钟德喜 李生兴

摘要：某型飞机座舱盖锁环与锁钩的配合间隙要求是座舱盖调试过程中的关键技术要求，受座舱盖外形尺寸限制，座舱盖锁环的安装位置无法调整，导致座舱盖锁环与锁钩的配合间隙超差故障难以排除。本文主要阐述设计偏心锁环，安装偏心锁环排除座舱盖锁环与锁钩的配合间隙超差故障。

关键词：偏心锁环;排除;故障

1  引言

作为座舱盖调试作业过程中的关键特性，座舱盖锁环与锁钩的配合间隙要求尤为重要，间隙超差可导致座舱盖上锁不牢靠，严重时可导致座舱盖上锁失效，引发飞行事故。

某型飞机座舱盖锁环与锁钩共12组，在座舱盖调试作业时要保证所有锁环与锁钩的配合间隙要求。但在座舱盖实际调试过程中发现大部分飞机存在锁环与锁钩间隙超差故障，且座舱盖外形尺寸难以调整，使得该故障难以得到有效地排除。

之前采用扩大锁环安装孔补片加强的方式对锁环进行移位，此方式有以下缺陷：第一难以保证移位尺寸和位移方向的精度;第二对座舱盖骨架的整体结构造成破坏，降低了座舱盖骨架的设计强度;第三用此方法耗时耗力，使修理周期难以保证。因此，应研究一种快速有效的修理方法排除此故障。

2  座舱盖锁系统简介

某型飞机座舱盖锁系统有锁环和锁钩组成，锁环安装于座舱盖两侧骨架上，由锁环底座和环两个部分组成，通过锁环底座上的两个φ6螺栓孔与座舱盖骨架连接固定;锁钩安装于座舱口框梁上，由锁钩底座和钩组成，通过锁钩底座上的三个φ6螺栓孔与机身座舱口框连接。在关闭座舱盖时，座舱盖向前滑行，环套住钩，座舱盖上锁，上锁状态见图1。

3  故障描述

通过统计座舱盖锁环与锁钩的间隙超差故障数据，分析发现锁环与锁钩配合间隙超差故障主要集中在两个方面，一是锁环与锁钩配合的侧间隙超差。根据规定，座舱盖锁环与锁钩的左、右侧间隙均应不小于0.5mm，合格的配合状况见图2，在调试座舱盖时，发现多组锁环与锁钩侧间隙超差，更甚者无法上锁，故障现象见图3;二是锁环与锁钩配合的后间隙超差。根据规定，锁环与锁钩的后间隙应为（3±1）mm，合格的配合状况见图4，在调试座舱盖时，发现多组锁环与锁钩的配合后间隙超过4mm，最大间隙可达到6mm，故障现象见图5。

4  偏心锁环的设计和故障排除

4.1  设计偏心锁环排除侧间隙超差故障

将锁环底座上的两个φ6螺栓孔偏移，偏移量设定编号S，得到一类偏心锁环，编号pxsh001-S。为了保证两个φ6螺栓孔偏移后的最小边距要求，将锁环的外圆尺寸由R10增加到R12.5，见图6。

为了保证锁环螺栓孔的最小边距要求，结合锁环与锁钩侧间隙超差故障的模式，偏移量S设计在（0～2）mm之间，每隔0.5mm变化一级即可，得出5种规格的偏心锁环。编号为pxsh001-0、pxsh001-0.5、pxsh001-1.0、pxsh001-1.5、pxsh001-2。

根据锁环与锁钩侧间隙的超差情况，见图7，选择相应偏移量S的偏心锁环pxsh001-S，安装偏心锁环可排除侧间隙超差故障，见图8。

4.2  设计偏心锁环排除后间隙超差故障

将锁环上环的位置偏移，偏移量设定为U，得出一类偏心锁环，编号pxsh001-U，见图9。

为了保证φ6螺栓孔的倒角尺寸，结合发生锁环与锁钩后间隙超差故障的模式，偏移量U设计在（-2～2）mm之间，每隔0.5mm变化一级，得出9种规格的偏心锁环，编号为pxsh001-（-2）、pxsh001-（-1.5）、pxsh001-（-1）、pxsh001-（-0.5）等。

根据锁环与锁钩的后间隙调整所需的数值，见图10，选择相应偏移量U的偏心锁环pxsh001-U，安装偏心锁环可排除锁环与锁钩后间隙超差的故障，见图11。

4.3  侧间隙和后间隙均超差故障的排除

上述设计的偏心锁环S是调整座舱盖锁环与锁钩侧间隙超差故障的，偏心锁环U是调整锁环与锁钩后间隙超差故障的，这两种偏心锁环是两种独立的状态，但是在实际工作过程中也可能发现锁环与锁钩的配合侧间隙和后间隙均存在超差故障的现象，因此需将两种偏心锁环的偏移值S、U相结合，设计一种既能调整侧间隙超差又能调整后间隙超差故障的锁环，即锁环的环和φ6螺栓孔能够同时偏移，设计编号为pxsh001-S×U，根据座舱盖锁环和锁钩的配合状态，环和φ6螺栓孔的偏移尺寸需求来制作偏心锁环。同样，S值在（0～2）mm之间，U值（-2～2）mm之间，每隔0.5mm变化一级，得到45种规格的偏心锁环pxsh001-S×U。在发现锁环与锁钩侧间隙和后间隙均超差故障时，测量超差数值，选择合适规格的偏心锁环pxsh001-S×U调整至配合间隙合格。

5  可靠性分析

偏心锁环在安装后由于环发生了偏移，导致偏心锁环受力方向改变，锁环上的两个安装螺栓分力情况改变。为保证飞机飞行安全，应对螺栓的受载情况进行可靠性分析。

座舱增压载荷和气动载荷产生的Y向载荷由座舱盖上的12把锁承担，Y向载荷为作用在舱盖上总的均布载荷与投影面积之积（Y= P·S）。

5.1  投影面积计算

某型飞机座舱盖投影图见图12，其中  位置为座舱锁的安装位置，Si表示座舱盖不同框面的投影面积。

计算时将整个投影分为7部分，每个部分的投影面积分别进行计算，计算公式为：

5.2  Y向載荷计算

某型飞机座舱盖设计增压载荷和气动载荷的总和为ΔP，对于每个投影面载荷的计算公式为Yi=ΔP·Si。单把锁受到的平均载荷为Y≈12.2KN，最大载荷位于座舱盖最大跨距处，单把锁受到的最大载荷Ymax≈20 KN。

5.3  偏心锁环的应力计算

锁环通过锁环底座上的两个φ6螺栓与座舱盖连接，当环发生偏移时，锁环的两个φ6螺栓出现分力偏差情况，环的最大偏移量达到2mm时，螺栓分力偏差达到最大。螺栓分力情况为一个11/26=42.3%，另一个15/26=57.7%，最大载荷为Fmax=57.7%·Ymax≈11.5KN，查HB1-207中该螺栓的最小破坏拉力为20.48KN，螺栓强度够。

6  结论

本次技术研究，分析了某型飞机座舱盖锁系统的工作原理，统计了某型飞机座舱盖锁环和锁钩配合间隙超差故障的模式，提出了用偏心锁环排除座舱盖锁环和锁钩间隙超差故障的设计思路，制定了用偏心锁环排除锁环与锁钩配合间隙超差故障的方案，进行了偏心锁环设计的可靠性分析，高效、准确地排除了座舱盖调试过程中锁环与锁钩的间隙超差问题，解决了长期困扰座舱盖调试的难题，提高了产品质量和工作效率，并为以后类似故障的研究和排除提供借鉴。

作者简介：

褚康超（1987.04—），男，汉族，籍贯：河北藁城，单位：大连长丰实业总公司，职称：助理经济师，学士学位，专业：飞行器设计，研究方向：飞机机体结构修理技术研究。