登机桥靠接B787 机型前门的结构设计改进

张 伟，吴国云，张 满

（深圳市机场股份有限公司，广东 深圳 518100）

0 引言

在飞机大气数据计算机中，迎角大小与飞机的升力和阻力密切相关［1-2］。迎角传感器的输出经补偿计算后变为真实迎角，并把信号传输给仪表显示和失速警告系统［3-4］。当实际迎角接近临界迎角而使飞机有失速的危险时，失速警告系统即发出各种形式的报警信号［5］。

某机场登机桥正常靠接B787 机型后，飞机迎角传感器（风标式）与左遮篷缓冲器之间距离仅有20 ～30 mm。图1 所示为登机桥距离飞机前门0.5 m 示意图，当靠桥操作人员因操作不当，短时间内以较大速度靠接飞机时，极易造成遮篷与飞机迎角传感器碰撞，多个机场发生过登机桥靠接时引起迎角器损毁事故［6-7］。另一方面，当飞机上下旅客过程中出现左右方向偏移、登机桥晃动等情况时，其较小间隙也存在很大的擦碰风险［8-9］。为了规避风险，许多机场在靠接B787飞机机型时，只靠接飞机中门，未靠接位于迎角传感器附近的前门，也间接导致旅客服务质量和效率的降低［10-11］。

图1 登机桥距离飞机前门0.5 m示意图

汤蓉蓉等［12］提出通过先进的结构设计，选择轻量化铝合金材料和工件成型技术以优化汽车构造质量，提升车身性能。刘前程等［13］利用重要度分析、故障模式影响与危害度分析等方法找到影响产品故障的最重要部件，为可靠性设计提供准确的方向，最大程度降低整机产品故障率。罗良清等［14］研究组合式登机桥通道接合部高强度螺栓群静力强度、疲劳寿命等，对登机桥立柱框架进行稳定性分析。

为尽可能降低登机桥接机口左遮篷与迎角传感器干涉的风险，有效提升保障服务质量和效率。本文通过研究分析，提出了4 种减少登机桥接机口与B787 迎角传感器干涉风险的方案。根据干涉风险、坠落风险、接机难度、实施难度4 个方面分析比较，进行最优化选择。

1 靠接理论分析

经现场实际测量，得到旅客登机桥正常靠接B787机型后其接机口与飞机迎角传感器间的相对距离数据。图2 所示为登机桥与迎角传感器三维距离示意图，结合实际对接标准及理论数据，归纳总结如下。

图2 登机桥与迎角传感器三维距离示意图

X向：以红线和飞机前门左门缝下端为基准线，考虑接机X向误差，迎角传感器尖头位于左遮棚最左外沿向右44 ～144 mm，即都位于左遮篷区域内。

Y向：以登机桥地板左前沿上表面为基准，考虑接机Y向误差，迎角传感器中心点位于地板上表面向上5～55 mm，即均位于登机桥接机口构件范围内。

Z向：以飞机舱门下沿水平延长线为基准，考虑接机Z向误差，迎角传感器尖头距登机桥地板左前沿距离A为20 ～30 mm。

从上述分析可知，旅客登机桥接机口前沿与飞机迎角传感器的Z 向距离仅为20 ～30 mm，靠接时对操作者的要求较高，因此有必要提高Z向安全距离。

如式（1）所示，假设某型号登机桥的质量m，迎角传感器受旅客登机桥冲击力为F，碰撞过程产生冲量I。登机桥靠接过程中是以初速度V逐渐下降，安全靠接上飞机时速度降为0，由冲量定理可知登机桥整个靠接过程中的冲量I一定。如式（2）～（3）所示，当增加登机桥左遮篷与飞机迎角传感器距离x，可以使靠接时间t增加，即降低非正常靠接时登机桥对飞机迎角传感器冲击力F，从而消除登机桥对飞机迎角传感器的破坏。

2 靠接设计方案选择

为了消除登机桥左遮篷与B787 机型迎角传感器的干涉问题，本文提出4 种结构设计方案，具体如下。

方案1：仅拆除登机桥接机口左侧缓冲器，即缩短接机口前沿防撞胶垫的长度，使迎角传感器尖头与登机桥遮篷左侧之间的距离约为130 ～150 mm。

方案2：拆除接机口左侧缓冲器，缩短接机口前沿防撞胶垫长度，同时与迎角传感器对接处增加斜三角形肋板，防止旅客误入发生坠落事故，并使迎角传感器尖头与登机桥遮篷左侧之间的距离约为130 ～150 mm。

方案3：拆除接机口左侧缓冲器，缩短接机口前沿防撞胶垫长度，将原有的活动地板左侧往纵向切深100 mm的缺口，使迎角传感器尖头与登机桥遮篷左侧之间的距离约为230 ～250 mm。

方案4：如图3 靠接方案设计图纸所示，在现有登机桥前沿基础上往前增加100 mm的过渡梁，使迎角传感器尖头与登机桥遮篷左侧之间的距离约为230 ～250 mm。

图3 靠接方案设计

为实现双桥靠接，降低登机桥接机口左侧与迎角传感器干涉的风险。表1 所示为靠接方案对比分析，方案1 虽然实施难度低，但存在较大的坠落风险，且仍存在较大的干涉风险。方案2 增加斜三角形肋板与方案3 纵向切深100 mm的切口，均存在较大的施工难度。方案4干涉风险较小，接机难度较低，实施难度一般，对设备影响小。在现有接机口前沿的基础上增加100 mm宽的过渡梁，现场施工相对简单，无需在机坪内采用动火切割作业，只需重新打孔安装触机减速和触机停止开关以及调平机构。虽然方案4 存在一定坠落风险，但增加的100 mm过渡梁使用轻质量的结构件材料，且过渡梁与活动地板采用高强度的螺栓连接，极大降低坠落风险。

表1 靠接方案风险对比分析

3 靠接结构设计改进过程

根据上文采取的登机桥靠接B787 机型的方案，具体结构设计改进措施如下。

（1）先将原登机桥接机口前沿防撞胶垫取下，把新增的过渡梁与登机桥接机口的活动地板、接机口前沿连接处采用6 根螺栓和型号为M10 ×80 的螺母进行螺纹联接，过渡梁长约2.5 m，宽约0.1 m。

（2）在已安装过渡梁的前提下，因原有登机桥遮蓬行程杆变短，需更换设计加长后的遮篷行程杆，使遮篷撑开至最大行程，即保证遮篷向前移100 mm。

（3）将登机桥接机口右侧调平轮机构整体前移至100 mm位置处安装固定，同时将接机口前沿处的触机停止开关、超声波开关相应往前移动，并调整至合适方向，即将相应保护装置的安装位置以面向航空器的方向，向前移100 mm，确保能在接机口安装优化设计后的过渡梁基础上，登机桥靠接飞机时能够正常触发减速、停止等安全保护功能。

（4）最后在登机桥接机口左侧（面向航空器方向），安装一盏泛光灯，需调整至合适的角度，照射区域覆盖接机口和防撞块左侧区域位置，接机口平行于飞机舱门处应设计“禁止通行”的标志，在泛光灯提供照度的前提下，应防止旅客闯入，产生坠落风险。

图4 所示为登机桥接机口增加过渡梁效果图所示，在不针对接机口结构作较大改变的前提下，增加100 mm 长的过渡梁，使登机桥接机口左侧多出500 mm×200 mm（长×宽）的矩形缺口，即增加登机桥靠接B787 大型飞机时遮蓬与飞机迎角传感器的间隙，通过增加靠接时间，以降低非正常靠接下登机桥与飞机迎角传感器发生碰撞时产生的冲击力，可以消除登机桥与飞机迎角传感器产生干涉风险。

图4 登机桥接机口增加过渡梁效果

4 设计改进后的结果

4.1 改进后结果测试

图5 所示为接机口前沿加装100 mm过渡梁，过渡梁表面敷设花纹铝板，目的是为了增加摩擦力，防止旅客滑倒。

图5 加装100 mm过渡梁

本文通过对某公司的5座登机桥接机口进行结构设计改进，表2所示为改进后的登机桥遮篷左侧构件与迎角传感器距离，改进后的5 座登机桥靠接B787 机型前门时，登机桥遮篷左侧构件与迎角传感器距离均在210 ～310 mm之间，可有效消除登机桥接机口与B787 迎角传感器干涉的风险，满足靠接B787机型前门的保障要求。

表2 改进后的登机桥遮篷左侧构件与迎角传感器距离

4.2 改进后的登机桥冲击力分析

现有某型号为三节通道旋转伸缩式登机桥登机桥，其中通道A质量6 754 kg，通道B质量6 824 kg，通道C与接机平台及接机口质量15 214 kg，升降系统质量3 154 kg，行走系统质量2 860 kg。登机桥与飞机相距不到0. 5 m时，登机桥进入设定的蜗速模式，初始速度v1＝0. 18 km／h。

由式（1）～（3）可得出登机桥对迎角传感器冲击力F和时间t的关系。本文仅分析靠接时间分别在10 s 区间内不同时间段内登机桥靠接时对迎角传感器冲击力的变化。图6 所示为冲击力与时间的关系，冲击力F在1 ～2 s靠接时间内有个大坡度的下降，2 s 之后呈缓慢下降趋势。因此只需要增加靠接时间，即降低登机桥靠接速度，即可以避免非正常靠接状况下登机桥对B787机型的迎角传感器产生较大的冲击力。

图6 冲击力与时间的关系

5 结束语

本文根据冲量定理，对登机桥左侧遮篷靠接B787 机型时与飞机迎角传感器发生干涉的问题展开理论分析，提出增加靠接时间，以降低非正常靠接下登机桥与飞机迎角传感器发生碰撞时产生的冲击力。通过增加登机桥左侧遮篷与迎角传感器Z向的安全缓冲距离，提出4 种有效解决方案，最后从干涉风险、坠落风险、接机难度、实施难度方面展开分析比较，决定采用在接机口前沿增加100 mm过渡梁的结构设计改进方案。

改进后的五座登机桥靠接B787 机型前门时，登机桥遮篷左侧构件与迎角传感器距离均在210 ～310 mm之间，能够有效消除登机桥接机口与B787 迎角传感器干涉的风险，满足靠接B787 机型前门的保障要求。