駕駛桿支撐耳片斷裂的可修復性分析與實施

■ 蔣琳 劉建波 張敏 盧小勇 劉闊/石家莊海山實業(yè)發(fā)展總公司

0 引言

駕駛桿手柄是飛行控制系統(tǒng)的最重要組成部分,飛行員通過操縱位于座艙內(nèi)的駕駛桿和腳蹬,產(chǎn)生控制飛機的縱向、橫向和航向機械位移操縱指令,實現(xiàn)對飛機飛行姿態(tài)的控制。駕駛桿上的模態(tài)切斷開關用于切除飛機的自動駕駛模態(tài),轉(zhuǎn)為飛行員操縱模態(tài)。模態(tài)切斷開關由壓板控制,壓板由兩個耳片支撐固定,一旦斷裂將造成修復困難,整體換新將造成修理成本巨大,且器材供應無法保障。

1 修復與實施

1.1 概述

接收維修時發(fā)現(xiàn)飛機駕駛桿上固定模態(tài)切斷開關壓板的兩個耳片變形,在整形后用鉚釘HB6350?2.5×16重新鉚接駕駛桿手柄上的模態(tài)切斷開關壓板時,變形的耳片受力折斷（見圖1）。

產(chǎn)品如果整體換新,新品單價5.5萬元,且無法保證供應。換新將導致修理成本激增,生產(chǎn)周期無法保證。因此,制定新的修復方案勢在必行。

1.2 原因分析

經(jīng)現(xiàn)場檢查和分析,發(fā)現(xiàn)以下情況 ：

1） 由接收檢查時發(fā)現(xiàn)耳片已變形,可知在產(chǎn)品出廠時固定耳片已因鉚接造成變形。

2）手柄上安裝模態(tài)切斷開關壓板的位置狹小,非常不利于鉚釘HB6350?2.5×16的鉚接工作。

3） 手柄材料是鑄鋁（ZL101-T4）,塑性差,耳片單片厚度僅為3mm,鉚接時稍有不慎耳片就易折斷。

圖1 駕駛桿耳片折斷與正常對比圖

1.3 修復方案

手柄材料是鑄鋁ZL101-T,焊接性不好,如果采用焊接的方法,耳片焊接后手柄變形大,按鈕安裝孔將無法使用。因此,根據(jù)手柄的外形結構,采用不銹鋼板（材料為1Cr18Ni9Ti、厚度為0.8mm）制作一個加強支臂（見圖2）,利用固定卡箍上的一個螺釘GJB122.6.1 M3×5將加強片平面固定,然后在手柄的下部鉆2個M3螺釘孔,用三個螺釘（GJB122.6.1 M3×5）將加強片固定在手柄上。

1.4 耳片受力分析

圖2 不銹鋼加強片

經(jīng)查壓板圖樣,壓板鉚釘孔中心到手指按壓處的距離是45mm,到按鈕的距離是15mm。手指按壓按鈕的力約8N,根據(jù)杠桿原理,作用在鉚釘孔處的力約16N（見圖3）。

1.5 耳片加強后強度計算

1） 加強片鉚釘孔的抗拉強度（見圖4）

根據(jù)GJB2295A-2006標準,冷軋不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）的抗拉強度值（σb）為540N/mm2；鉚釘孔的受力面邊距3mm,2個受力面為6mm,左右2個加強片,厚度為0.8mm,總受力面積為9.6mm2。

加強片的抗拉力為：

9.6mm2×540N/mm2=5184 N

2） 加強片鉚釘孔的抗剪強度（見圖5）材料（1Cr18Ni9Ti）的剪切強度為：τb=0.6σb=0.6×540N/mm2

=324 N/mm2

兩片加強片孔邊承受鉚釘剪力的面積為：4 mm×0.8mm=3.2mm2

2個加強片共4個剪切面承受鉚釘剪力,剪切面積為：3.2mm2×4=12.8mm2

加強片所承受的剪力為：

324N/mm2×12.8mm2=4147.2N

通過計算得知,4147.2N遠大于16 N,所以完全滿足使用要求。

圖3 耳片受力分析

圖4 加強片鉚釘孔的受力圖

圖5 加強片鉚釘孔抗剪切力受力圖

圖6 加強片與耳片、壓板配合狀態(tài)

1.6 加強片裝配

1） 耳片固定

加強片制作完成后,為防止耳片存在活動間隙,可用XM-18膠將折斷的耳片粘接在加強片上,待膠固化后將壓板鉚接在加強片上（見圖6）。

2） 加強片的裝配

a） 將加強片與卡箍共用1個螺釘孔處用銼刀修一個下線槽,保證加強片與卡箍安裝后保持齊平（見圖7）。

b）將加強片與手柄用螺釘GJB122.6.1 M3×5固定在一起,裝配前螺釘螺紋處涂H04-2紅色磁漆防松（參見圖8）。

圖7 安裝后配合應齊平

2 實物驗證

2.1 理論分析

1） 通過受力分析,用不銹鋼加強后,加強片所承受的抗拉力為5184N,所承受的剪力為4147.2N,能夠滿足操縱壓板使用。

2） 采用不銹鋼加強片加強,可保證手柄不變形,優(yōu)于焊接。

3） 采用加強片加強,設計巧妙,不影響手柄的整體美觀。

圖8 加強片與手柄配裝后狀態(tài)

2.2 現(xiàn)場驗證

在正常使用情況下,采用16N的5倍即80N的力對加強片進行連續(xù)1小時的受力驗證,加強片無變形和斷裂現(xiàn)象,滿足設計使用要求。

[1] 謝會宣等.鈑金工藝學[M].航空工業(yè)技工教材編審委員會,1983.

[2] 張棟.失效分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,2013.

[3] 盧永吉,王遠達,侯健軍.機維修體制發(fā)展方向及關鍵技術研究[J].飛機設計,2008,28(4):73-76.