教練機(jī)防水設(shè)計(jì)

王仕虎,馬麗莎,林振華

（洪都航空工業(yè)集團(tuán)，南昌 330024）

0 引 言

腐蝕給飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)帶來了嚴(yán)重危害，而水又是引起多種腐蝕和引發(fā)設(shè)備故障極為有害的物質(zhì)，因此飛機(jī)防水和排水是防腐蝕工作中的重要環(huán)節(jié)，如果飛機(jī)的防水和排水設(shè)計(jì)不好，可能導(dǎo)致飛機(jī)發(fā)生嚴(yán)重事故。飛機(jī)的防水和排水設(shè)計(jì)，也是飛機(jī)耐久性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。某型高級教練機(jī)是我公司針對當(dāng)今國內(nèi)、外航空裝備技術(shù)的發(fā)展和市場的需求,全力研制、自主創(chuàng)新、用于高質(zhì)量培養(yǎng)第三代戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的新一代高級教練機(jī)。該型機(jī)提出了更高的防水要求，所以機(jī)體采用全密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 飛機(jī)防水的要求及措施

1.1 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)要求

水容易侵入和滯留在飛機(jī)機(jī)體上的主要部位有：機(jī)身蒙皮對接與骨架連接處形成的對接縫和貼合面縫；機(jī)身蒙皮搭接形成的夾角和貼合面縫；鉚釘、螺栓等安裝孔及口蓋邊緣。

飛機(jī)結(jié)構(gòu)的防水和排水設(shè)計(jì)力求簡單、實(shí)用，且所需重量較小，應(yīng)滿足如下要求：

1）防止雨水進(jìn)入成部件對水敏感的部位；

2）飛機(jī)機(jī)體內(nèi)易積水的部位要有排水措施，可在第一時間內(nèi)將其排出機(jī)外；

3）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取有效措施，使零件、組件、部件的各部位盡可能不出現(xiàn)水的聚集；

4）在口蓋上雨水可能滲透的部位，設(shè)計(jì)防水槽。

1.2 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的防水措施

1）采用合理的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行防水密封，并用密封材料堵塞結(jié)構(gòu)上的滲透渠道（孔和縫）；

2）使用膩?zhàn)雍虷M109密封膠填補(bǔ)飛機(jī)上零部件彼此接觸不應(yīng)該有的間隙；

3）防止水進(jìn)入機(jī)體，特別是對機(jī)體上部的結(jié)構(gòu)和分離面處采取密封裝配。蒙皮如采用搭接，則搭接原則為上搭下，前搭后；如采用對接，則對縫處涂HM109密封膠；

4）對于多層結(jié)構(gòu)，要避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)縫隙；若無法避免，可在縫隙處填充密封劑XM-22B（見圖1）；

圖1 口蓋與蒙皮對縫處填充示意

5）在鉚接時需保證鉚接質(zhì)量，在螺接時則應(yīng)保證將螺母擰緊，螺栓連接需采用孔內(nèi)涂密封膠、加密封墊、頭尾部涂密封膠；

6）口蓋防水

前機(jī)身口蓋為重要電子設(shè)備、成附件安裝和維護(hù)的通路，雨水滲漏更有可能造成電子成部件短路、成附件控制失靈，嚴(yán)重威脅飛機(jī)的飛行安全，所以，口蓋防水是飛機(jī)防水的重點(diǎn)。

2 某型高級教練機(jī)口蓋防水研究

對于一個機(jī)翼或機(jī)身結(jié)構(gòu)來說，若整個結(jié)構(gòu)連續(xù)而且無口蓋，則其重量將比有口蓋者要輕。因此單純從結(jié)構(gòu)的重量要求來看，應(yīng)以無口蓋的整體連續(xù)結(jié)構(gòu)最好，但實(shí)際上飛機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)載設(shè)備在使用中需要保養(yǎng)和維護(hù)，飛機(jī)機(jī)體表面則需要開設(shè)大量的各種維護(hù)口蓋，而口蓋的設(shè)計(jì)必須要考慮到防水設(shè)計(jì)?？谏w的防水包括口蓋本身結(jié)構(gòu)與口框之間的密封和固定螺栓(或螺釘)的密封，口蓋設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮：

1）為保證密封，螺栓數(shù)量應(yīng)相對多些，且布置要均勻。

2）口蓋在反復(fù)拆卸后必須仍能保證密封，可卸口蓋的密封材料或密封零件應(yīng)考慮在長期使用中老化或損壞后，備件應(yīng)容易制造、便于更換。

3）口蓋的緊固件也要有相應(yīng)的密封措施。一方面可以選用密封緊固件，如某型高級教練機(jī)選用密封托板螺母，防雨快卸鎖，防雨按鈕鎖等緊固件；另一方面，也可用XM-34不硫化膩?zhàn)油吭诼菟?(或螺釘)孔內(nèi)，或螺栓的光桿部分?jǐn)Q入孔內(nèi)以達(dá)到密封要求。

2.1 密封材料的選用要求

1)具有良好的隔離性能(即不滲透介質(zhì)的能力)，不應(yīng)使用吸濕性材料，如石棉板、膩?zhàn)硬嫉取?/p>

2)對所接觸的結(jié)構(gòu)材料要求不腐蝕，并在不同的使用環(huán)境下(如海水、鹽霧、溫度等)性能穩(wěn)定。

3)具有良好的機(jī)械—物理性能，如足夠的強(qiáng)度(抗剝離等)、良好的彈性，永久變形小。

4)良好的工藝性，如有較寬的涂敷施工溫度及濕度范圍、合適及較低的活性期及施工期、材料硫化溫度，最好是常溫。

5)密封材料的老化性能應(yīng)滿足壽命要求(一般壽命要求1O年以上)，保證口蓋在反復(fù)拆卸后仍然能夠密封良好。

6)毒性小、不易燃、不易爆、易貯存。

2.2 其他機(jī)型口蓋設(shè)計(jì)

經(jīng)過對JL8飛機(jī)口蓋的研究，發(fā)現(xiàn)JL8飛機(jī)的口蓋主要是按維修性進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要分為以下四類，其密封情況分別如下：

1)合頁+按鈕快卸鎖口蓋

此類口蓋只需簡單地按一下，或旋一下，即能使整個口蓋打開或關(guān)上。因此使用和維護(hù)很方便。但此類口蓋為不受力口蓋，絕大多數(shù)沒有密封措施。

2)承力快卸鎖連接口蓋

此類口蓋由于承力快卸鎖上下鎖體配合關(guān)系，口蓋與口框之間有2-3mm的固有間隙，用HM102或HM101海綿橡膠墊填充密封，在上鎖體處膠墊開孔或剪斷。這類口蓋有一定的密封性能。

3)螺釘托板螺母連接口蓋

采用螺釘托板螺母連接口蓋與機(jī)體結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)較多，連接處較強(qiáng)，口蓋可傳遞部分或全部載荷。此類口蓋的拆卸與安裝較慢，但其重量特性較好?？谏w所用的密封材料為5470-δ0.5或1151-δ0.5薄橡膠墊，這類口蓋也有一定的密封性能。這類口蓋通常用在翼面和機(jī)身受力部位以及口蓋不常打開的地方。

4)第一設(shè)備艙口蓋

此類口蓋為飛機(jī)重要口蓋，有很好的密封性能，主要靠1157-G6×1.25空心橡膠型材壓縮器密封防水作用。

2.3 JL8飛機(jī)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)口蓋防雨的情況

1）第一設(shè)備艙口蓋用的O型橡膠件老化、龜裂、脫粘現(xiàn)象嚴(yán)重，有的一年時間內(nèi)就發(fā)生老化導(dǎo)致沿軸向破裂，時間一長影響密封效果。

2）幾乎所有的螺釘托板螺母連接口蓋上的橡膠墊一年之內(nèi)龜裂老化，失去彈性，時間一長影響密封效果。

3）承力快卸鎖連接口蓋用的HM102或HM101海綿橡膠屬于天然橡膠，耐大氣老化性差，容易龜裂，時間一長影響密封效果。

2.4 某型飛機(jī)口蓋結(jié)構(gòu)形式確定

經(jīng)過對JL8飛機(jī)口蓋漏雨原因的分析，發(fā)現(xiàn)口蓋密封-與口蓋剛度、口蓋連接形式、密封材料等有關(guān)，由此確定某型小批口蓋為以下幾種形式：

1）承力快卸鎖連接口蓋（前設(shè)備艙側(cè)口蓋）

此口蓋蓋板為整體化銑件，口蓋四周均采用8350密封橡皮條進(jìn)行密封，密封橡皮條用4799膠粘于口蓋邊緣，口蓋密封條按要求做出凹字形，在承力鎖鎖體處沖出通孔，孔邊緣與上鎖體間隙≤2mm，邊緣剪齊，或沖剪模切成形，密封條拐角及上鎖體位置開孔的端頭均采用鉚釘固定。此口蓋剛度好，密封條也不容易出現(xiàn)老化、壓塌、脫粘等現(xiàn)象，故密封性能、防水性能均好。

2）合頁鉸鏈+承力快卸鎖連接口蓋（座艙段設(shè)備艙側(cè)口蓋）

此口蓋蓋板為整體化銑件或?yàn)榉涓C結(jié)構(gòu)，口蓋三周均采用快卸鎖連接形式，密封要求及連接形式同承力快卸鎖連接口蓋，另外一周即口蓋的下邊緣則采用材料為LY12-CZ-XC01-6的合頁鉸鏈形式，由于兩合頁片間為間隙配合，防水性較差，故在合頁加裝擋水片結(jié)構(gòu)，有效提高了合頁的防水性。安裝時將擋水片、下合頁與飛機(jī)結(jié)構(gòu)連接，連接時各層之間均涂HM-109膠密封鉚接，防止水從擋水片與合頁縫隙處滲入機(jī)體。此口蓋剛度好，密封條也不容易出現(xiàn)老化、壓塌、脫粘等現(xiàn)象，易滲水的合頁上加裝擋水片，故密封性能、防水性能均好。

3）螺釘托板螺母連接口蓋

此結(jié)構(gòu)形式口蓋有電纜安裝口蓋、14-18框下口蓋、前起落架撐桿接頭口蓋等。口蓋與口框選用密封托板螺母連接，口蓋四周粘貼進(jìn)口膨化聚四氟乙烯帶。同樣，此進(jìn)口膨化聚四氟乙烯帶不容易出現(xiàn)老化、壓塌、脫粘等現(xiàn)象，故密封性能、防水性能均好。

3 結(jié) 語

現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)不僅要求其使用壽命長，還要考慮其維修性、經(jīng)濟(jì)性。飛機(jī)結(jié)構(gòu)防水是實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)越性能重要的措施，應(yīng)該始終貫徹在飛機(jī)研制的全過程，這也是飛機(jī)耐久性的主要內(nèi)容，上述防水設(shè)計(jì)方法、措施已經(jīng)在某型飛機(jī)03架、05架、06架上應(yīng)用，效果良好。

[1]王寶忠.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊 第10冊.北京：航空工業(yè)出版社，2000.10.