飞机罩布自动化罩盖研究

2020-12-26王永玉柳艳琴程钥高三蕊

科技与创新 2020年24期

关键词：防护罩机身性能

王永玉，柳艳琴，程钥，高三蕊

飞机罩布自动化罩盖研究

王永玉，柳艳琴，程钥，高三蕊

（设计院综合技术所，陕西西安 710089）

介绍了飞机停放时地面防护用罩布的使用状态，分析了目前飞机配套的地面防护用罩布存在的问题，提出了发展地面防护用罩布需解决的问题，进行了飞机地面防护用罩布的自动化罩盖研究。

飞机防护用罩布；飞机防护罩布现状；罩布自动化罩盖研究；罩布性能

在露天停放飞机时，外界各种自然条件，如湿气、日光、雨水、冰雪、雷电、风、灰砂、温度变化等，会使飞机产生变形或出现腐蚀等不良影响。若蒙皮产生变形或出现腐蚀，不但会减弱机体结构承载能力，而且会破坏飞机的空气动力性能；尘土、雨水进入机体会引起内部锈蚀，降低承载能力，甚至引起结构损坏并对机载设备的性能产生不利影响；玻璃发雾会防碍飞行人员观察，玻璃出现银纹或划伤，可能会造成玻璃爆破等重大事故。因此，飞机的日常防护对飞机的使用寿命及安全性非常重要，通常用罩布保护飞机表面，罩布的材质、结构及其罩盖方式直接影响其防护性能，很有必要对其进行研究。

1 飞机防护罩布介绍

1.1 罩布设计主要考虑因素

飞机罩布的研制，主要是根据飞机的使用防护要求，结合飞机要求保护的位置，利用某种特定的防护材料和形式达到飞机防护的技术要求。一般飞机罩布研制时主要从以下几个方面考虑。

1.1.1 罩布材料

飞机罩布材料的选用与飞机的使用环境、飞机外表材质、工艺制造技术和方便地勤人员维护密切相关，一般从综合性能指标考虑。选取具有一定强度、密度，防静电、防水性、耐环境性好、透气性好，不腐蚀飞机、满足质量保障体系要求、经济性好的罩布材料。目前常用的飞机罩布材料有858T单面涂层透湿防雨布、362B草绿色涤纶帆布、053防水粗平布、858T-Z单面涂层阻燃透湿防雨布。

1.1.2 罩布结构

为了全面地保护飞机，飞机全部机身和机翼都配有罩布。由于机身外表面面积大，形状不规则，需将飞机罩布分成若干面积形状不等的块，各罩布的连接主要靠缝在罩布上的尼龙搭扣和绊环（绊带）来实现，为了使飞机罩布与飞机贴合，使罩布处于拉紧状态，罩布上需有捆带和缓冲绳。罩布与飞机玻璃接触的部位应缝有绒布衬里，以便有效地保护飞机玻璃表面。为便于地勤人员操作，在机头罩布顶端喷有中心标记，机头、机身各罩布的连接处喷有黄色中心箭头，便于罩布连接对中。为便于识别各部件罩布，每件罩布上均喷有名称及件号。

1.2 罩盖程序

飞机罩布的罩盖需要人抱着罩布利用工作梯爬上飞机顶部，在飞机顶部把罩布摊开，从上而下罩盖，并在飞机顶部进行罩布之间的连接。罩盖具体操作过程参照图1。

图1 罩盖具体操作过程示意图

由一名机务人员抱着折叠好的罩布从1.5 m工作梯上到机翼上；从机翼走到机身，分别将不同部位的罩布运至前机身部位和其他各个部位（此过程中需注意脚下天线）；在飞机顶部把罩布摊开，从上而下、由前至后依次罩盖；机下两名机务人员将罩布系紧在机身上。

2 存在的问题

由于受经济和技术水平的发展限制，众国现阶段的飞机罩布还存在一些问题和不足，主要表现在以下几个方面。

2.1 材料重

现在罩布常用材料主要问题是质量较大，部分罩布材料淋雨后还会增加约一倍的质量，因此减轻罩布材料质量是新材料选用的关键。

2.2 搭接不便

两片罩布之间需要用绑带连接，现阶段所能选用的绑带材料有限，连接每片罩布的绑带耐用性差，风吹日晒后很容易老化断裂；两片罩布之间除了用绑带连接外，为了消除两片罩布之间的缝隙，还采用了尼龙搭扣搭接，但尼龙搭扣搭接较麻烦，需要整条边搭接后才能保证不被风吹散，且尼龙搭扣的使用寿命很短。

2.3 存在操作安全隐患

因罩盖罩布需要站在飞机顶部，在雨、雪、大风天气时，飞机蒙皮上非常滑，罩机头罩布时人员要抱着罩布，从机翼走到机头，在此过程中要绕开飞机机身上的天线，且机头上表面能够让人员站立的弧形表面积并不大，各罩布质量约20 kg，张开后在大风的阻力下，稍不注意就有滑下飞机的危险。某型飞机机头距地面大约4.5 m，人一旦掉下飞机肯定会受伤，非常危险，也可能损伤飞机。

3 罩布自动化罩盖研究

随着科学技术的飞速发展，飞机罩布设计也将引入电子化、智能化技术，飞机防护罩布将实现自动化、人性化、通用化，达到自动操作和方便取用。飞机罩布自动罩盖的研制主要从以下几个方面进行。

3.1 应用隐身轻型材料

飞机在机场停放时，隐身性能也成为提高飞机生存力的一个重要指标。除了飞机自身的隐身性能外，对飞机罩布的材料也应提出更高的要求。飞机罩布材料除了要求质量超轻、防静电、防雨等性能要求外，还应具有一定的隐身性能。目前在多种军事装备上应用的超材料，可以引导电磁波“转向”，避开仪器探测，从而具有隐身功能。现已研制出了柔软的、超轻的薄膜式超材料，使超材料作为飞机罩布的主体材料成为可能。

3.2 模型化设计

飞机罩布设计时需根据飞机外形，利用飞机产品准确的MBD设计模型，通过CATIA或者CAD辅助设计手段进行防护罩设计，使罩布与飞机外形更加贴合，便于罩布罩盖时监测罩布与飞机上的定位部位距离，实现罩布自动化罩盖。具体设计步骤如下：根据飞机防护技术要求，确定防护罩布在飞机外形上的具体范围和部位；在飞机产品模型上获取相应部位的飞机产品外形数据模型（如机身外形、框轴线、长桁轴线、机翼外形、肋平面、弦平面等）；对截取的飞机产品外形数据模型进行光顺、修型，得到一个光顺的可展开的CATIA曲面模型；为确保防护罩布将产品完全防护住，将光顺、修型后的CATIA曲面等量的向外放大偏置50～80 mm；按照选定防护材料的最大幅面将放大后CATIA曲面分割裁剪成若干小曲面；利用CATIA的展开命令将分割裁剪后的小曲面展开成平面，并打印成1∶1纸模线；按1∶1纸模线裁剪防护罩布，将小片罩布缝制成完整的防护罩。

3.3 充气式快速搭接结构

罩布设计成真空自动充气式罩布，罩布打开后自动充气成中空状态，且有排水沟槽设计，两块罩布之间从防水沟槽处搭接，从下端拉紧固定。不需要绊带连接，也不需要尼龙搭扣搭接，方便罩盖。将全机身防护罩布、机身防雨罩布与防冰雹罩布合三为一，减少罩布品种和数量。新型罩布典型结构如图2所示。罩布之间的搭接如图3所示。

图2 新型罩布典型结构

图3 罩布之间的搭接

3.4 自动化罩盖

利用自动化、智能化装备，利用抽真空技术对罩布进行压缩，将压缩后的罩布放入特定的设备中，用该设备将压缩后的罩布向上抛放到飞机上面，利用智能化装备，将充气后的罩布打开后自动防护于飞机外表面，在飞机下端拉紧固定。

智能化装备结构包含弹射系统、抛放系统，抛放系统的结构应有利于抛放，质量小，抛放气动性能好，机构简单。利用位置传感器测量自动化罩盖装置与飞机需要罩盖表面的距离，检测传感器测得的信号，把信号送入控制系统，通过控制系统进行分析、计算、判断，通过继电器、气缸或调速器等装置控制执行机构的运动速度、运动位置，也可通过计算机屏幕和控制按钮实现操作。

由于罩布材料和结构的轻量化改进，收起罩布时，不用爬上飞机，抓住飞机下端一侧的拉紧带，将罩布从飞机上直接拉下，保证了操作人员的安全。