機翼整體結構油箱設計

高萬春

（哈爾濱哈飛航空工業(yè)有限責任公司，哈爾濱150000）

機翼整體結構油箱設計

高萬春

（哈爾濱哈飛航空工業(yè)有限責任公司，哈爾濱150000）

重點對某型機機翼整體結構油箱的布局進行分析，并對主結構細節(jié)設計及傳力方式和強度對比進行分析，通過合理的結構設計提高重要部件的可檢性，提高結構安全性，達到了設計要求。

整體結構油箱；結構布局；損傷容限；密封

1　結構方案

1.1整體油箱結構形式

整體結構油箱是主承力部件之一，是飛機機翼結構的重要組成部分。機翼整體結構油箱作為機翼的一部分，主要為飛機提供升力，2號、6號加強肋安裝內(nèi)襟翼滑軌，10號、16號加強肋安裝外襟翼滑軌。整體結構油箱還是發(fā)動機的安裝基礎。

1.2整體油箱結構布局

1.2.1設計要求

第一，整體結構油箱滿足強度、剛度設計要求。第二，整體結構油箱滿足損傷容限設計要求。第三，滿足機翼前緣、襟翼、發(fā)動機艙、襟翼艙的安裝要求。第四，滿足方便安裝、拆卸的使用要求。第五，滿足重量要求。第六，滿足工藝要求。

1.2.2結構布局

1.2.2.1翼梁

翼梁包括前梁和后梁，前梁與后梁的基本結構形式相同。前梁位于機翼15%弦長處（平直段為過該點的X平面），后梁位于機翼60%弦長處（平直段為過該點的X平面）。前、后梁沿展向分為2段，分別在7～8肋對接（8肋為機翼外形轉折處）。

前、后梁分別由上下緣條、腹板和加強角材組成，外翼大梁與中央翼大梁為可拆卸連接，通過在0肋處上下兩個接頭對接，上下連接螺栓傳遞軸向力，中間的幾個連接螺栓傳遞剪力。緣條、腹板及加強角材間用鉚接連接，梁緣條及梁腹板在轉折處對接，緣條和腹板分離面錯開。

梁緣條采用整體機加制造，上緣條材料7050T7451，下緣條的材料2024T351。前后梁緣條的截面積依據(jù)載荷向翼尖分2段遞減。0～8肋截面積由390mm2逐漸減為276mm2，8～18肋截面積由276mm2逐漸減為188mm2。

梁腹板材料為2024T3。沿展向腹板分為2段，2段的厚度分別為：0～8肋處厚度為2.032mm；8～19肋厚度為1.6002mm。

為提高翼梁腹板的穩(wěn)定性，在相鄰兩個肋之間均布2個加強立柱，加強立柱為7075T76鋁合金型材，與腹板、緣條鉚在一起，立柱與梁腹板為膠接結構。翼梁在7～8肋對接，緣條采用對接形式，使用機加對接角材雙搭接連接。腹板采用對接形式，在腹板的內(nèi)側使用連接板連接，腹板階差使用墊片補償，連接板搭接長度至少保證能鉚接2排鉚釘。

1.2.2.2上下板件

長桁沿機翼展向等百分比布置，在根部下板件均布9根長桁，由前梁至后梁依次為1～9長桁；上板件有12根長桁，施工、維護、檢查通道在上翼面5～8長桁，為非受力口蓋。板件沿展向分成2段，0～10肋為整體機加板件，10～18肋為膠接蒙皮。上板件材料為7050T7451。下板件材料為2024T3、T351。下板件在翼根靠近端肋處以及在油箱外端靠近密封肋處制Φ6mm漏水孔。在結構油箱消耗隔艙段內(nèi)的長桁立筋根部制長圓形通孔，保證盡可能減少不可用燃油的數(shù)量。為使蒙皮獲得最大限度的材料連續(xù)性以減輕結構重量，上、下翼面板件沿展向分2段（10肋處對接）。板件蒙皮的厚度根據(jù)強度、剛度、疲勞壽命和結構開口及端部加強進行綜合考慮，同時參考同類機種、相似結構飛機蒙皮的厚度。

1.2.2.3中段翼肋

外翼基本肋距為320mm。單側外翼共18個肋（0號肋為中央翼端肋）。在弦向有集中載荷處布置加強肋。弦向有集中載荷處為：襟翼滑軌安裝肋、發(fā)動機艙安裝肋，使用7050 T7451鋁合金制造。2～18肋間是整體油箱，2～5肋是消耗隔艙，2、18肋是整體油箱密封端肋，油箱端肋2、18肋為整體機加肋，肋使用7050T7451鋁板制造。半密封肋（5肋）位于整體油箱內(nèi)部，能阻止燃油沿展向快速流動，同時也可在每個油箱段的內(nèi)端形成重力供油腔。用補片封閉長桁通過口，并使用HM109密封劑進行縫外密封。由于機翼根部長桁軸力很大，為保證長桁連續(xù)，2肋與上下板件連接通過機加角盒連接，長桁通過處使用密封補片進行密封，在整體機加肋腹板上制燃油管接嘴通孔處均采用加厚的方法進行加強。18#肋處由于長桁軸力較小，便于連接，采用長桁對接、密封肋連續(xù)的結構形式。

2　密封

2.1密封材料

密封材料的選?。篐M-109系列改性聚硫密封劑；SKYFLEX系列飛機密封件。

2.2基本密封規(guī)定

鉚釘墩頭盡量放在整體油箱內(nèi)表面，以提高密封性能，整體油箱上的鉚釘，特別是全膠接結構上的加強鉚釘應盡量采用壓鉚。應盡量將螺栓頭放在整體油箱內(nèi)表面一側，以便于進行密封，凡整體油箱內(nèi)表面上的螺栓頭和螺母，用涂密封膠的方法進行密封。凡在油箱壁板和前、后梁腹板上安裝接頭、角材或剪力片時在連接之前均需要在夾層內(nèi)先涂密封膠，然后進行鉚接或螺接，連接后沿零件邊緣涂邊縫密封膠進行邊縫密封。

3　結語

整體結構油箱的主要功能是為飛機提供升力和燃油，通過自身的受力關系把飛機聯(lián)系在一起，因此不可避免的存在一些設計過程中難以協(xié)調(diào)的問題。為此采用并行設計方法，結構設計、強度分析與工藝準備同步進行，成功研制了整體結構油箱。

整體結構油箱采用損傷容限設計，使載荷合理地分配和傳遞，不宜出現(xiàn)過度應力集中；對于重要承力結構，具有良好的可檢性和可維修性并提高了結構安全性；采用全膠接梁腹板和部分機翼蒙皮，降低了滲漏危險點的數(shù)量，提高了飛行安全。

［1］飛機設計手冊編輯委員會編.飛機設計手冊［K］.北京：航空工業(yè)出版社，2000.

［2］何景武.結構設計準則［K].北京：北京航空航天大學無人機所，2001.

V233.22

A

1674-8646（2015）12-0052-02

2015-09-12

高萬春（1983-），男，黑龍江安達人，學士，工程師，主要從事飛行器結構設計研究。