飛機(jī)口蓋設(shè)計(jì)與布置要求研究

張陳力子

【摘 要】首先，介紹了飛機(jī)口蓋的發(fā)展現(xiàn)狀及分類；接著，對飛機(jī)口蓋的總體設(shè)計(jì)要求做了整理匯總，此外補(bǔ)充說明了除一般性要求之外需注意的若干特殊要求；然后，介紹了飛機(jī)口蓋的總體布置要求；最后進(jìn)行了總結(jié)。對飛機(jī)口蓋設(shè)計(jì)與安裝布置提出了要求，并為相關(guān)工作提供了方法和思路。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)口蓋；口蓋設(shè)計(jì)；口蓋布置

0 引言

隨著航電、飛控、導(dǎo)航、環(huán)控等學(xué)科的快速發(fā)展，安裝在飛機(jī)上的各類附件、設(shè)備、設(shè)施的數(shù)量和復(fù)雜程度與日俱增。在飛機(jī)的日常運(yùn)營保障中，為了便于維修人員更好的對機(jī)體內(nèi)部的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行檢查、修理和更換，飛機(jī)在靠近這些設(shè)備設(shè)施的機(jī)體表面上設(shè)置了各類口蓋。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每架飛機(jī)機(jī)體表面上各類口蓋超過一百個(gè)；按照表面積計(jì)算，口蓋表面積總和占到全機(jī)機(jī)體表面積的15%至20%[1]。

1 飛機(jī)口蓋的分類

口蓋的類型多種多樣，按照不同依據(jù)，有不同的劃分方式。首先，按照其與機(jī)體的連接方式不同，可以分為開口口蓋、連接口蓋、合頁口蓋、鉸鏈口蓋等。另外，按照拆卸難易程度不同，可分為快卸口蓋和非快卸口蓋。其中，快卸口蓋指的是通過簡單操作（例如轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕或按壓開關(guān)）就能打開或關(guān)閉的口蓋；非快卸口蓋與機(jī)體的連接則要強(qiáng)得多，需要工程師依次打開多個(gè)連接點(diǎn)，才能將口蓋拆卸下來。最后，依據(jù)口蓋是否為承力件，可以將口蓋分為承力口蓋和非承力口蓋兩種。承力口蓋作為主要載荷傳遞路徑設(shè)計(jì)，需要承受彎矩、剪力、扭矩等各種形式的載荷，其特點(diǎn)是與機(jī)體連接緊密、使用頻率不高；而非承力口蓋則不需要承受這樣的載荷，通常用在需要經(jīng)常開啟使用的地方，其與機(jī)體的連接關(guān)系也相對較弱[2]。

2 口蓋的一般設(shè)計(jì)要求

在設(shè)計(jì)口蓋時(shí)，需要設(shè)計(jì)人員綜合考慮結(jié)構(gòu)受力特性、氣動(dòng)阻力、重量代價(jià)、維修性、連接關(guān)系等因素。出于安全考慮，首要的目標(biāo)是口蓋必須具備良好的受力特性，滿足載荷的傳遞，結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度、耐久性良好。尤其是對A類口蓋，剛度變形不應(yīng)使鎖舌的搭接量變少脫出。在滿足結(jié)構(gòu)特性的基本要求下，出于經(jīng)濟(jì)性的要求，還應(yīng)綜合考慮“氣動(dòng)阻力盡量小，重量盡量輕”的要求。一方面，使暴露在機(jī)體表面的口蓋外形盡量與機(jī)體氣動(dòng)外形一致，以減小氣動(dòng)阻力；另一方面，優(yōu)化口蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，使其重量盡可能輕。最后，考慮到實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)營維護(hù)需要，要求制造工藝性盡量簡單以降低制造成本，同時(shí)口蓋與機(jī)體的連接形式應(yīng)盡量簡單，方便機(jī)務(wù)人員操作。

3 口蓋的特殊設(shè)計(jì)要求

3.1 重要口蓋的防雨設(shè)計(jì)

對于合頁鉸鏈快卸口蓋，其占全機(jī)口蓋總量的比例比較高，它的特點(diǎn)是口蓋大而且輕，使用維護(hù)時(shí)只需要按壓開關(guān)即可打開，方便勤務(wù)人員操作。但是它的缺點(diǎn)也很明顯，大部分防雨密封措施簡單，再加之其剛性通常較差，在變形后與周邊機(jī)體結(jié)構(gòu)貼合更不緊密，容易導(dǎo)致雨水滲漏[3]。解決這類問題的主要方法是選用密封性能更好的材料并提高鋪貼工藝水平。

3.2 口蓋的互換性

保證口蓋的協(xié)調(diào)互換性對飛機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用具有現(xiàn)實(shí)意義，是不同研制階段的共同要求。由于全機(jī)口蓋的數(shù)量可觀，在飛機(jī)的生產(chǎn)過程中，盡量減少口蓋種類可以減少生產(chǎn)成本。在飛機(jī)的實(shí)際使用過程中，良好的互換性可以降低零備件的儲(chǔ)存成本，同時(shí)降低強(qiáng)迫裝配的風(fēng)險(xiǎn)。

為了保證協(xié)調(diào)互換，需要對頂層的互換協(xié)調(diào)路線做好設(shè)計(jì)[4]。具體過程包括：

1）制定總體協(xié)調(diào)方案；

2）確定工藝工裝設(shè)備；

3）理清全機(jī)各區(qū)域的協(xié)調(diào)關(guān)系；

4）完成協(xié)調(diào)圖表。

在進(jìn)行口蓋互換性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意除了要保證制造精度外，更重要的是口蓋與周圍配合的零件之間的協(xié)調(diào)精度，這就需要對工裝設(shè)備的精度提出高的要求。

3.3 防雷擊設(shè)計(jì)

在飛機(jī)防火防雷的重點(diǎn)區(qū)域，例如油箱區(qū)域，口蓋的防雷擊設(shè)計(jì)是十分重要的。通常油箱口蓋與蒙皮之間是通過半絕緣體隔絕的。但是在當(dāng)雷電擊中口蓋時(shí)，如果在外表面產(chǎn)生火花，可能引起油箱爆炸。國軍標(biāo)體系中有相應(yīng)的《雷擊試驗(yàn)要求》，《要求》建議了“用O型密封圈將雷擊引起的電火花隔離到油氣混合區(qū)域外”和“在口蓋上加裝絕緣層”這兩條措施幫助避免此類事故發(fā)生。

4 口蓋的總體布置要求

在進(jìn)行飛機(jī)口蓋布置時(shí)，需要充分考慮口蓋內(nèi)系統(tǒng)設(shè)備檢修方便以及口蓋對于維修人員的可達(dá)性，即是否方便維修接觸到口蓋。如果是加油口蓋或充電口蓋，還應(yīng)考慮各類操作需要的設(shè)備及車輛不能互相交錯(cuò)。各項(xiàng)維護(hù)工作盡可能是平行作業(yè)，互不干擾，不同大小口蓋的布置要便于操作，同時(shí)要考慮外形和結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平。要根據(jù)成品和設(shè)備的尺寸、重量、連接形式、活動(dòng)空間、維修頻度、使用工具和操作方式等，合理布置口蓋的位置、形狀、大小、開啟方式，以及與機(jī)體的連接形式。

4.1 機(jī)身口蓋的布置

飛機(jī)的機(jī)身是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)功能的主要區(qū)域，因此該區(qū)域的設(shè)備量最大，口蓋數(shù)量相應(yīng)的也最多。對于那些需要經(jīng)常打開關(guān)閉的口蓋，應(yīng)在總體布置階段就考慮到將來機(jī)務(wù)人員檢修的可達(dá)性，使機(jī)務(wù)人員不需要借助其他工具就能對口蓋進(jìn)行方便的操作。另外，對于需要經(jīng)常開啟的口蓋，應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)口蓋及快卸鎖，可以縮短開啟和關(guān)閉的時(shí)間，方便飛機(jī)的使用維修。設(shè)備艙的口蓋布置要方便艙內(nèi)設(shè)備維修，并注意采取電磁防護(hù)措施。對于機(jī)身上較大口蓋，例如翼身整流罩口蓋，布置時(shí)要考慮電搭接要求。

4.2 機(jī)翼口蓋的布置

為方便飛機(jī)機(jī)翼內(nèi)部結(jié)構(gòu)及油箱的檢修，機(jī)翼表面需要設(shè)置很多尺寸較大的口蓋。從疲勞角度考慮，機(jī)翼上表面主要受壓應(yīng)力，可延長口蓋壽命；然而從使用維護(hù)角度考慮，機(jī)翼下表面距離地面高度低，方便檢修人員接觸。因此在口蓋布置時(shí)要綜合考慮疲勞和維修性，權(quán)衡在上翼面還是下翼面開口。

5 總結(jié)

飛機(jī)口蓋作為結(jié)構(gòu)的一部分，其受力特性必須滿足安全要求，在此基礎(chǔ)上盡量阻力最小、重量最輕。某些口蓋有防雷擊、防雨等特殊要求，在設(shè)計(jì)時(shí)也不能忽視?？谏w是飛機(jī)維護(hù)時(shí)需要頻繁使用的部件，其實(shí)用性要求尤為突出，需要在設(shè)計(jì)階段認(rèn)真考慮，縝密排布，使檢修工作能順利開展。不同區(qū)域的口蓋所處環(huán)境各不相同，設(shè)計(jì)人員需針對各自環(huán)境，合理布置。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王哲，賈曉，李博.飛機(jī)口蓋設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)研究[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2014（2）：5-9.

[2]袁關(guān)章，魏威，韋紅金.某型無人機(jī)復(fù)合材料口蓋互換性[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（1）：66-69.

[3]馬文博.某型號(hào)飛機(jī)口蓋設(shè)計(jì)研究[J].裝備制造技術(shù)，2015（8）：44-48.

[4]劉貴芳，余志明，林振華，程廣林.某型飛機(jī)充氣口蓋故障分析[J].教練機(jī)，2016（1）：22-24.

[責(zé)任編輯：田吉捷]