某型飛機(jī)高平尾結(jié)構(gòu)制造偏離處置與研究

刁春濤

摘 要：高平尾結(jié)構(gòu)具有氣動干擾小、省油、操縱方便的優(yōu)點，國內(nèi)外支線飛機(jī)常采用這種結(jié)構(gòu)。該文基于某型飛機(jī)高平尾結(jié)構(gòu)在制造和裝配過程中產(chǎn)生的典型制造偏離，分析了不同制造偏離的工程處置技術(shù)，供設(shè)計人員和制造人員參考，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：平尾 制造偏離 工程處置

中圖分類號：V22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0086-01

國內(nèi)外短航程先進(jìn)支線飛機(jī)常采用高平尾結(jié)構(gòu)，高平尾可以避開前面機(jī)翼和發(fā)動機(jī)等產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流干擾，獲得更高的氣動效率，甚至平尾的面積都可以做的比低平尾更小一些。隨著我國支線飛機(jī)訂單數(shù)量的增加，對支線飛機(jī)質(zhì)量的要求也越來越高，對高平尾結(jié)構(gòu)的制造、裝配和偏離處理的要求也相應(yīng)的提高。該文基于某型飛機(jī)高平尾結(jié)構(gòu)在制造和裝配過程中產(chǎn)生的典型制造偏離，分析了不同制造偏離的處置技術(shù)，供設(shè)計人員和制造人員參考。

1 高平尾結(jié)構(gòu)介紹

高平尾結(jié)構(gòu)常用3個點鉸接在垂直安定面的頂上，后面2點為軸承的鉸鏈點，軸承中心連接線構(gòu)成平尾旋轉(zhuǎn)軸，前面1點通過螺旋驅(qū)動器操縱平尾繞旋轉(zhuǎn)軸上下偏轉(zhuǎn)。平尾主要情況下產(chǎn)生負(fù)升力，彎矩使下翼面受壓，上翼面受拉。升降舵和外伸段所受的力、力矩傳遞至中央盒段，最終以集中支反力的形式傳至與垂尾對接的鉸鏈點上。

平尾典型結(jié)構(gòu)由中央盒段、左右外伸段、左右升降舵等組成。升降舵與外伸段通過鉸鏈接頭連接，左右外伸段與中央盒段采用梳狀對接形式連接。

2 制造偏離類型及工程處置

由于某些零件制造工藝尚不成熟、平尾翼根整流罩設(shè)計難度較大，在支架、長桁、肋、緣條、接頭等的制造尺寸、升降舵前緣與水平安定面間隙階差、平尾翼根整流罩與垂尾間隙等方面容易產(chǎn)生制造偏離[1]。目前平尾在制造工藝性和結(jié)構(gòu)維修性等方面還有待改善。

在制造過程中會產(chǎn)生各種各樣的偏離。設(shè)計人員需對這些偏離進(jìn)行處理，保證飛機(jī)的安全。常見偏離如下。

2.1 表面損傷

平尾上的表面損傷常有小切口、劃傷、凹坑、腐蝕等。表面損傷一般是由于數(shù)控機(jī)床擺角過程中刀具碰到零件、或者搬運圖中被金屬件碰到、或者未按工藝規(guī)范對零件進(jìn)行保護(hù)等。工程處置常用措施是，在強(qiáng)度可接受的情況下，打磨損傷部位，打磨時不能加深現(xiàn)有深度，打磨半徑足夠大，打磨后表面粗糙度需滿足要求，對表面需做防腐保護(hù)處理。必要時對損傷部位進(jìn)行裂紋滲透檢查，判斷是否合格。對于表面損傷特別嚴(yán)重的，或者表面特征是關(guān)鍵特征的，有時經(jīng)強(qiáng)度評估建議報廢零件。

2.2 孔徑或孔位超差

孔徑或孔位超差是指零件上孔的大小或者孔的位置不符合圖紙要求?？讖交蚩孜怀畛３霈F(xiàn)在后梁轉(zhuǎn)軸接頭、支架、平尾翼根整流罩、可卸前緣、升降舵盒段組件、升降舵懸掛支架等?？讖交蚩孜怀钜话闶怯捎谥圃烊藶橐驍?shù)或管理因素、制造工藝方法不成熟所引起。針對孔徑超差，工程處置一般可采用加大緊固件或者加襯套處理；針對升降舵懸掛支架減輕孔和支架電搭接孔孔位超差，工程處置一般評估對強(qiáng)度和功能是否有影響。

2.3 尺寸超差

尺寸超差是指零件制造完成后，某一尺寸與圖紙尺寸不符合。尺寸超差常出現(xiàn)在支架、升降舵后緣、長桁、肋、緣條、接頭、壓印孔處。尺寸超差一般是由于材料變形、制造工藝方法不成熟、制造人為因數(shù)或管理因素等所引起的。針對材料變形、厚度超差，工程處置一般是請結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度甚至總體氣動專業(yè)一起評估，如果對強(qiáng)度和總體氣動影響工程可接受，在裝配時也不會引起短邊距，并且不影響使用功能，即原樣使用；針對制造人為因數(shù)或管理因素使零件尺寸變短，經(jīng)評估如能使用，一般需對多余倒角處銳邊倒圓，保證表面粗糙度，如評估影響產(chǎn)品強(qiáng)度和使用功能，做報廢處理。

2.4 短邊距

短邊距是裝配過程中常出現(xiàn)的問題之一。一般邊距小于兩倍孔徑或小于設(shè)計圖紙上所要求的邊距就稱為短邊距。短邊距可能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生兩種形式的破壞，當(dāng)短邊距緊固件的受載方向與結(jié)構(gòu)邊緣方向垂直時，可能沿緊固件傳遞載荷方向剪壞；當(dāng)結(jié)構(gòu)所受載荷方向與短邊距相關(guān)邊緣平行時，可能產(chǎn)生靜拉伸破壞或疲勞破壞。短邊距常出現(xiàn)在平尾翼根整流罩、水平安定面上。短邊距一般是由于制造工藝方法不成熟、制造人為因數(shù)或管理因素所引起。

針對這些短邊距，工程處置首先進(jìn)行受力分析，確定有可能發(fā)生剪壞還是拉壞或者兼而有之[2]。

（1）如果有剪壞的可能，應(yīng)提供新的傳力路線。

（2）如果有拉壞的可能，應(yīng)視不同情況選擇不同方法：如果位于非疲勞危險區(qū)，一般邊距大于1.5D即可接受；如果邊距小于1D，工程一般不可接受，應(yīng)將此短邊距孔銼修掉，然后采取補(bǔ)救加強(qiáng)措施；如果邊距在1D到1.5D之間，應(yīng)將鄰近緊固件作加大處理，或者采用加強(qiáng)板，或者提供新的傳力路線。

2.5 裝配間隙超差

裝配間隙超差是指零組件在裝配過程中，存在的間隙不符合圖紙要求。裝配間隙超差常出現(xiàn)在壁板與梁緣條之間、平尾翼根整流罩與垂尾之間等。裝配間隙超差一般是由于制造工藝方法不成熟、設(shè)計方案不成熟所引起。針對壁板與梁緣條裝配間隙，工程處置一般對壁板零件進(jìn)行校形，達(dá)到理論外形，消除間隙；針對平尾翼根整流罩與垂尾裝配間隙，由于設(shè)計方案不成熟以及垂尾翼尖整流罩為曲面產(chǎn)生，設(shè)計應(yīng)通過修改平尾翼根整流罩構(gòu)型、防磨條材料、墊片高度等來使設(shè)計構(gòu)型更合理。

2.6 外形超差

升降舵吊裝于水平安定面后，容易出現(xiàn)升降舵前緣與水平安定面后緣蒙皮階差和間隙不符合規(guī)定要求的情況。此類超差一般是由于裝配工藝方法不成熟、或者裝配型架有微小偏差所致。工程處置一般將方向舵原樣使用，對于間隙小的位置，考慮打磨水平安定面蒙皮邊緣是否合適，打磨后做防腐保護(hù)處理，保證不影響到方向舵轉(zhuǎn)動；對于間隙大的位置，在不影響強(qiáng)度和功能的情況下，一般考慮原樣使用，同時請總體氣動專業(yè)評估階差和間隙超差對氣動力的影響是否可接受。工藝同時積極研究尋找完善措施。

3 結(jié)語

該文介紹了飛機(jī)高平尾的功能、傳載和結(jié)構(gòu)形式，基于某型飛機(jī)高平尾結(jié)構(gòu)在制造過程中經(jīng)常產(chǎn)生的制造偏離，分析了不同制造偏離的工程處置技術(shù)，供飛機(jī)設(shè)計人員和制造人員參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 惠賢.基于某型號飛機(jī)的結(jié)構(gòu)制造偏離統(tǒng)計分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（16）：69-71，73.

[2] 費衡甫.麥道飛機(jī)聯(lián)絡(luò)工程手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，1997.