民用運(yùn)輸類飛機(jī)駕駛艙門靜力試驗(yàn)驗(yàn)證研究

劉文成

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院， 上海 201210）

民用運(yùn)輸類飛機(jī)駕駛艙門靜力試驗(yàn)驗(yàn)證研究

劉文成

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院， 上海 201210）

對(duì)運(yùn)輸類飛機(jī)駕駛艙門靜力試驗(yàn)驗(yàn)證條款、載荷選取、加載方案等進(jìn)行了描述，為民用運(yùn)輸類飛機(jī)駕駛艙門的靜強(qiáng)度驗(yàn)證提供參考。

適航；駕駛艙門；靜力試驗(yàn)；

運(yùn)輸類飛機(jī)駕駛艙門作為駕駛艙與客艙之間的分隔門，對(duì)于機(jī)組人員的工作及飛行安全均具有重要作用。2001年美國(guó)911事件后，F(xiàn)AA發(fā)布了相關(guān)規(guī)章，要求最大客座量超過20座的民用飛機(jī)均須安裝駕駛艙門，現(xiàn)行有效的CCAR25部也將該要求作為規(guī)章。此外，按照CCAR121部《大型飛機(jī)公共航空運(yùn)輸承運(yùn)人運(yùn)行合格審定規(guī)則》第121.313（f）款的要求，對(duì)于滿足旅客座位數(shù)超過30座的飛機(jī)必須安裝帶有鎖定裝置的駕駛艙門。

1 駕駛艙門介紹

駕駛艙門的設(shè)計(jì)多種多樣，主要包括活動(dòng)蓋板式、推拉式、伸縮式、折疊式等。本文以某活動(dòng)蓋板式駕駛艙門為例對(duì)駕駛艙門的靜力試驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行描述。

活動(dòng)蓋板式的駕駛艙門是指艙門上裝有在壓差作用下可以開啟的泄壓板的駕駛艙門，當(dāng)駕駛艙門內(nèi)外兩側(cè)壓差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，泄壓板開啟以平衡艙門兩側(cè)的壓力。駕駛艙門所承受的壓差載荷由電磁鎖及5副鉸鏈傳遞至門框立柱，泄壓板所承受的載荷由2把機(jī)械鎖傳遞至駕駛艙門框。上下兩塊泄壓板除承擔(dān)泄壓功能外，上部泄壓板還需提供駕駛艙門無法開啟情況下飛行機(jī)組人員進(jìn)入客艙的通道功能，以滿足CCAR25.772的要求。

活動(dòng)蓋板式駕駛艙門如圖1所示。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證條款

作為適航驗(yàn)證試驗(yàn)，駕駛艙門靜力驗(yàn)證應(yīng)考慮以下條款的要求。

按照CCAR25.305的要求，駕駛艙門結(jié)構(gòu)須能承受限制載荷而無有害的永久變形，能夠承受極限載荷至少3s而不發(fā)生破壞；

圖1 活動(dòng)蓋板式駕駛艙門及泄壓示意圖

按照CCAR25.307的要求，駕駛艙門須表明在每一臨界受載情況下均符合強(qiáng)度和變形要求，此外，當(dāng)用靜力試驗(yàn)來表明對(duì)于CCAR25.305（b）要求的符合性時(shí)，還應(yīng)采用合理的材料修正系數(shù)，按照AC25.307-X草案的要求，該材料系數(shù)取1.15；

按照CCAR25.365（e）（f）的要求，增壓艙內(nèi)的駕駛艙門必須能夠承受在任何適用高度下任何艙室出現(xiàn)空洞而引起的壓力突降；

按照CCAR25.561（b）的要求，駕駛艙門的設(shè)計(jì)須在輕度撞損情況下，為乘客和機(jī)組人員提供避免嚴(yán)重受傷的一切機(jī)會(huì)，也就是說駕駛艙門組件及安裝在應(yīng)急著陸情況下能夠承受該款規(guī)定的過載，例如向前9g，向下6g等。

據(jù)此，駕駛艙門靜力試驗(yàn)用來主要用來驗(yàn)證25.305（a）（b）、25.307（d）、25.365（e）（g）及25.561 （b）的要求。

3 試驗(yàn)件的構(gòu)型要求

作為適航驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)件的構(gòu)型應(yīng)與取證構(gòu)型保持一致，至少主要的設(shè)計(jì)特征、傳載路徑、重量特征等應(yīng)保持一致，這樣得出的試驗(yàn)結(jié)果才能夠代表取證構(gòu)型。

本試驗(yàn)所用試驗(yàn)件除艙門監(jiān)視系統(tǒng)、艙門信號(hào)系統(tǒng)、廚房壁板等與取證構(gòu)型不一致外，駕駛艙門本身、門力柱等承力構(gòu)件的設(shè)計(jì)及制造均與取證構(gòu)型完全一致，具有足夠的構(gòu)型代表性。

4 試驗(yàn)載荷的選取

試驗(yàn)載荷的確定是進(jìn)行靜力試驗(yàn)最重要的輸入之一。試驗(yàn)載荷的確定應(yīng)根據(jù)駕駛艙門在各種工況下的受載情況進(jìn)行篩選。在本試驗(yàn)中，駕駛艙門需要考慮其所在站位處的全機(jī)過載包線、應(yīng)急著陸過載、客艙釋壓、駕駛艙釋壓等工況下的載荷進(jìn)行篩選。

4.1 應(yīng)急著陸情況下的載荷F1

其中M：所計(jì)算部件的質(zhì)量，kg；

g：所計(jì)算部件處的過載系數(shù)，m/s2；

4.2 泄壓載荷F2

其中P：所計(jì)算部件在泄壓情況下的壓差，MPa；

S：承受壓差的零部件的面積，mm2；

在泄壓載荷計(jì)算時(shí)，除考慮泄壓后泄壓板開啟前駕駛艙門所承受的載荷外，還需要考慮在泄壓瞬間駕駛艙門所承受的壓差載荷，盡管該工況所經(jīng)歷的時(shí)間很短，但仍需考慮。

5 試驗(yàn)件的裝夾及加載

采用與真實(shí)駕駛艙門組件安裝完全一致的方式將試驗(yàn)件裝夾到試驗(yàn)臺(tái)架上，并保持艙門鎖機(jī)構(gòu)處于上鎖狀態(tài)。

試驗(yàn)加載點(diǎn)連線應(yīng)保持在艙門中心軸線上，并與門立柱保持平行。試驗(yàn)載荷通過液壓油缸施加到C型梁上，通過C型梁傳遞到緊貼在艙門上的多個(gè)加載條上，最終由加載條傳遞到駕駛艙門上。駕駛艙門各試驗(yàn)工況下的加載載荷由試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行平衡。以泄壓載荷加載工況為例，其試驗(yàn)件裝夾及加載方案如圖2、圖3所示。

圖2 試驗(yàn)件安裝圖

圖3 試驗(yàn)加載圖

6 試驗(yàn)前制造符合性檢查要點(diǎn)

試驗(yàn)前的制造符合性檢查主要關(guān)注以下內(nèi)容。

試驗(yàn)件的檢驗(yàn)記錄及產(chǎn)品合格證；

試驗(yàn)加載設(shè)備的校驗(yàn)記錄；

變形測(cè)量設(shè)備的校驗(yàn)記錄；

試驗(yàn)件安裝及試驗(yàn)環(huán)境檢查；

載荷加載點(diǎn)檢查。

7 試驗(yàn)程序及試驗(yàn)結(jié)果

在試驗(yàn)件裝夾好并完成制造符合性檢查后，即可開始試驗(yàn)。試驗(yàn)載荷先加載到極限載荷的30%，以消除結(jié)構(gòu)間隙并檢查加載設(shè)備運(yùn)行是否能正常觀察，在此過程中需觀察試驗(yàn)件、試驗(yàn)夾具承載及變形情況，如無問題，以10%的載荷梯度進(jìn)行加載，直至最終100%極限載荷，保載3s后卸載。卸載后除及時(shí)查看艙門損壞及變形情況，記錄艙門立柱上部及下部的變形量外，還需開啟艙門及泄壓板，以驗(yàn)證其在受載后的功能有效性。

以泄壓載荷加載工況為例，在試驗(yàn)后，該型駕駛艙門能夠承受極限載荷3s而不破壞，卸載后的永久變形也在可接受范圍內(nèi)，試驗(yàn)后艙門及卸壓板能夠正常開啟。

8 結(jié)束語(yǔ)

本文描述了民用飛機(jī)駕駛艙門的靜力試驗(yàn)要求及驗(yàn)證過程，為其它機(jī)型駕駛艙門靜強(qiáng)度驗(yàn)證和分析提供了指引。

應(yīng)當(dāng)指出，駕駛艙門除靜強(qiáng)度的要求外，還需滿足阻燃、防彈、防沖擊等適航要求，在這些驗(yàn)證工作進(jìn)行過程中，如果構(gòu)型發(fā)生更改，則前期已完成的驗(yàn)證工作均須考慮是否需要重新驗(yàn)證，這一點(diǎn)對(duì)于保持驗(yàn)證構(gòu)型與取證構(gòu)型的一致性意義重大。

（編輯：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2014）02-0024-03

[收修訂稿日期] 2013-12-04