基于某型飞机尾罩的快速开、闭锁解决方案

王铁臣

（贵州风雷航空军械有限责任公司，贵州安顺 561017）

0 引言

某型飞机在地面维护保障及维修检测过程中需要频繁打开尾罩，尾罩与机身框架下端采用旋转铰链连接方式，尾罩与机身框架的锁闭方式直接影响到飞机维修及地面保障的准备时间，关系到飞机的飞行保障效率。同时，飞行过程中所处外部环境及受力环境比较复杂，与机身的连接必须结实、可靠，否则可能会导致飞机尾罩脱落，影响飞行安全。针对上述要求，为该型飞机尾罩制定了一个快速开、闭锁解决方案，改进了一种结构巧妙、操作简单、安全可靠的机械快卸锁，总体结构如图1所示。

图1 尾罩与框架连接方案

1 快卸锁改进设计

快卸锁结构是根据尾罩及框架的安装特点进行小型化改进设计的。在外形方面，受安装空间限制，全部锁体改进后长为45 mm、宽为35 mm、高为25 mm。在结构方面，为确保尾罩在外部气流环境影响下能够安全锁闭，连接螺栓必须有一定的连接强度。

1.1 主要构成

根据某型飞机尾罩与机身框架的连接特点，快卸锁在功能上主要由旋转锁体和连接螺栓两部分构成，在结构上主要由连接螺栓、受力螺母、锁紧螺母、壳体、转子、信号器、止动销、止动器座、弹簧等零组件构成[1-2]。其结构及外形如图2、图3所示。

图2 快卸锁的结构

图3 快卸锁的外形

1.2 上锁机构

上锁机构是快卸锁的关键承力机构，主要包括壳体、转子及连接螺栓，其中转子为活动件，由专用扳手扳动转子在180°范围内转动，转动范围由限位销进行限定。通过转子的转动与连接螺栓配合实现上锁与解锁功能。根据尾罩受力载荷要求，快卸锁必须能承受较强的抗拉载荷，因此连接螺栓与转子的强度是设计关键。

连接螺栓结构分为螺纹端与锁眼端，根据尾罩对接关系，螺纹端与尾罩内侧预留孔连接，螺栓直径为6 mm，连接螺纹为M6，材料选用合金不锈钢[3]材质，对锁眼内表面润滑处理。

转子属于整个产品的关键件，从结构来看，转子上端为斜面，斜度与飞机框架外表面斜度相同，斜面上设方形扳手孔，用于与信号指示及扳手配合实现转动解锁及上锁。密封槽装密封圈后确保雨水及杂物无法从外部进入。限位销用于限制转子的转动范围。锁栓部位属于承力部位，与眼螺栓锁眼配合实现上锁及解锁，锁栓结构是由内圈与外圈形成平滑的渐变厚度的栓舌，此结构能够确保上锁过程平滑、顺畅。由于转子在壳体内转动与壳体发生摩擦，为防止过度磨损，锁栓部位应进行表面润滑处理[4]。

1.3 壳体

壳体结构采用7075铝材加工。从其结构来看，螺栓孔为产品与飞机的对接孔，整个雷达罩锁通过1颗长螺栓与2颗短螺栓固定在飞机机身上。止动器座安装槽用于安装止动器座，壳体侧面2个销钉孔用于止动器座的固定。转子锁栓在壳体锁栓槽内转动，转动角度由嵌入限位槽的销钉限制。密封区用于壳体腔内的密封，保证水及其它杂质不进入内腔。眼螺栓槽用于眼螺栓的插入与拔出。为避免壳体与转子在工作过程中过度磨损，壳体内腔需进行干膜润滑处理。

图4 壳体结构

1.4 止动机构

为满足快卸锁的上锁及解锁功能的高可靠性，在上锁机构的基础上设计了止动机构，止动机构结构简单，可靠性高，主要是通过信号指示器实现对转子的转动控制，当止动机构处于止动状态时，转子无法自由转动，信号指示器表面与转子表面齐平。止动机构处于非止动状态时，转子可以自由转动，信号指示表面高出转子表面。因此，在上锁及解锁操作时，通过观察信号指示的状态即可准确、直观地看出是否已经上锁止动，能够有效杜绝误操作及上锁不到位的情况。

快卸锁止动机构主要由信号指示器、弹簧、堵头、止动销构成。止动机构有效结合上锁机构的构造，充分考虑到产品在外廓尺寸、安装条件及工作强度方面的因素，在不影响整体强度及体积大小的前提下，利用简单的零件及结构实现了上锁止动功能，且止动可靠性高，止动效果好。

信号指示器顶部设置扳手定位窝用于扳手插入定位，防止扳手因上端斜面而滑动。

快卸锁止动销弹簧及信号指示器弹簧对整个尾罩锁功能的实现起到一个非常关键的作用，因此，弹簧的失效将会导致整个产品功能的失效。由于弹簧长期处于动态压缩状态，其在所有零件中失效的概率最大，所以弹簧的选择至关重要，将影响整个产品的寿命及可靠性。弹簧[5]材料选择高强度合金不锈钢，设计使用循环次数为100万次，可满足快卸锁整体寿命要求。

快卸锁止动机构的工作原理：密封圈[6]防止外部异物进入腔体内。信号指示器由转子中心穿过，上端方形结构导向杆与转子上端方形扳手孔配合，因此，信号指示器与转子不能相互转动，而只能整体联动。在止动器组件中，止动销在弹簧力作用下插入信号指示器的定位槽内，此时信号指示器与转子均无法转动，机构处于止动状态，由于止动销的限位作用，信号指示器上端斜面与转子上端斜面齐平。当使用专用扳手下压信号指示器，带斜面的定位槽会将止动销顶出，当完全将止动销顶出后，此时转动扳手则会带动转子和信号指示器转动，此时止动状态解除，松开扳手后，信号指示器因无止动销限位，在弹簧力作用下弹起，且其上端斜面高出转子斜面，设计将信号指示器高出部分表面涂成警示红色，可以有效提醒操作人员目前处于解锁状态。如需再次进入止动状态，则需用扳手再次下压信号指示器，待扳手完全插入转子孔内后，反向转动扳手至极限位置，松开扳手则信号指示器回弹，此时定位销则会滑入定位槽内，转子再次进入止动状态。

尾罩锁在使用过程中需使用配套专用工具操作，一方面是产品结构设计的需要，另一方面是为了控制操作人员的范围，避免非专业人员使用通用工具操作。扳手头具有一定斜面，角度与信号指示斜面角度相同，头部有一个R1.5 mm的球面，与信号指示器头部的扳手定位窝配合使用，方便扳手的压入。

图5 止动机构图

2 安装及使用

尾罩与机身框架共安装3套快卸锁，确保尾罩固定可靠并受力均匀，快卸锁锁体通过4颗M3螺钉安装并固定于机身框架上，连接螺栓通过锁紧螺母及承力螺母安装并固定于尾罩内侧安装片上，通过快卸锁体与连接螺栓的锁定与解锁实现尾罩与机身框架的固定与分离。

快卸锁的开锁与解锁操作需使用专用扳手，扳手头为4 mm×4 mm方头,在锁定状态下，信号标记端头与转子表面齐平，使用扳手向下按压信号标记使其低于转子表面至少4 mm，保持按压状态逆时针转动180°即可解锁，此时连接螺栓可从快卸锁内脱出，松开扳手后信号标记弹出并高出转子表面约4 mm。将连接螺栓插入快卸锁锁眼，并使用扳手向下按压信号标记使其低于转子表面至少4 mm，保持按压状态顺时针转动180°即可上锁，此时连接螺栓不能从旋转锁体拔出，松开扳手后信号标记弹出并与转子表面齐平。

图6 快卸锁的安装示意图

在使用过程中，信号指示器上端面与转子表面齐平则表示止动器已生效，在不按压信号标记的情况下转子不能转动。信号指示器上端面高出转子表面则表示止动器未生效，此时转子可以转动。因此，操作人员可以通过信号指示器的状态直观地确认当前快卸锁的状态，信号指示器指示状态如图7所示。状态一是转子处于解锁状态；状态二是转子处于上锁状态，但止动器未生效；状态三是转子处于上锁状态，且止动器已生效。

图7 信号指示器指示状态

3 结语

某型飞机尾罩与机身框架的连接方式直接关系到飞行安全和地面维护保障的工作效率，本文从工作原理、产品组成、功能实现等方面详细论述了针对某型飞机尾罩的快卸锁改进设计方案，并为某型飞机尾罩与机身框架的快速可靠连接提供了行之有效的解决办法，根据样件试用验证结果表明，快卸锁的应用能够实现某型飞机尾罩的快速开、闭锁功能。