前緣縫翼自適應(yīng)調(diào)整裝配技術(shù)研究

晏瀛

【摘 要】前緣縫翼在飛機(jī)起飛、降落過程中起到增加升力、提高性能的作用。對于縫翼裝配過程中的自身偏差和裝配誤差，設(shè)計了一種縫翼自適應(yīng)調(diào)整裝配技術(shù)使縫翼加強(qiáng)肋與滑軌良好對接。并通過該機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型、運動仿真及實驗，驗證并計算了偏心襯套偏心量對前緣縫翼尾緣偏離的影響。目前，前緣縫翼自適應(yīng)調(diào)整裝配技術(shù)已應(yīng)用到大型客機(jī)縫翼設(shè)計中。

【關(guān)鍵詞】大型客機(jī)；前緣縫翼；裝配補償；偏心襯套

0 引言

前緣縫翼的設(shè)計是提高飛機(jī)的氣動性能，減小大迎角下的失速速度，增強(qiáng)飛機(jī)機(jī)場適應(yīng)性的關(guān)鍵技術(shù)，是提高飛機(jī)國際競爭力的有效手段之一。隨著現(xiàn)代民機(jī)市場對飛機(jī)的高效性、經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求，前緣縫翼的設(shè)計逐漸成為民用飛機(jī)研制過程中的一個重要課題。

由于縫翼是一種長跨距的柔性結(jié)構(gòu)，在實際裝配過程中容易產(chǎn)生變形和扭轉(zhuǎn)，而且同時還要實現(xiàn)多連接點的完全配合，造成了前緣縫翼與滑軌連接易產(chǎn)生裝配應(yīng)力難度，若強(qiáng)制裝配，首先，接頭會產(chǎn)生附加載荷，影響了接頭及滑軌的使用壽命；其次，影響了縫翼的外形精確度。本研究主要工作在于依托大型客機(jī)前緣縫翼的設(shè)計研究，設(shè)計出一種能夠適應(yīng)縫翼自身偏差和裝配誤差的可操作補償機(jī)構(gòu)。

1 縫翼與滑軌連接補償機(jī)構(gòu)設(shè)計

大型客機(jī)縫翼滑軌與縫翼本體通過連接帶板、關(guān)節(jié)軸承、連接螺栓連接?？p翼滑軌與縫翼本體的連接分為兩種形式，一種為單耳—雙耳—連接帶板連接，定義該形式為主連接形式，一種為單耳—單耳—連接帶板連接，定義該連接形式為從連接形式。主連接形式為安裝在滑軌上的2個關(guān)節(jié)軸承，縫翼本體的一個關(guān)節(jié)軸承，通過2個連接帶板，3個連接螺栓連接而成。主連接形式上的加強(qiáng)肋壓入了兩個凸肩襯套和一個滑動襯套，縫翼安裝時，縫翼本體的一個凸肩襯套與安裝在滑軌上的關(guān)節(jié)軸承貼合，該形式控制縫翼本體的展向定位。再通過滑軌襯套頂住關(guān)節(jié)軸承另外一側(cè)，以承受側(cè)向載荷。從連接形式為安裝在滑軌上3個關(guān)節(jié)軸承，縫翼本體加強(qiáng)肋上兩個軸承，通過4個連接帶板，5個連接螺栓連接而成。該形式運動機(jī)構(gòu)設(shè)計簡單，滑軌圓心與縫翼轉(zhuǎn)軸重合，驅(qū)動器驅(qū)動滑軌完成定軸轉(zhuǎn)動，能夠滿足前緣縫翼的運動要求（圖1）。

圖2所示的偏心襯套可以為縫翼本體與滑軌接頭提供補償措施，利用偏心襯套調(diào)整縫翼尾緣與固定前緣的間隙。依次對每段縫翼，松開鎖扣，調(diào)整偏心襯套，獲得尾緣與固定前緣的指定間隙。然后鎖緊偏心襯套鎖扣。

這種連接機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計具有以下特點：

（1）前緣縫翼與滑軌連接處增加大偏角關(guān)節(jié)軸承，以適應(yīng)前緣縫翼自身的變形，同時防止耳片承受面外力，所有連接孔增加連接襯套；

（2）在前緣縫翼裝配時設(shè)計定位基準(zhǔn)，完全配合處增加滑動襯套以調(diào)節(jié)使零件貼合，同時在其它非定位基準(zhǔn)配合處增加名義間隙以避免裝配誤差；

（3）每個前緣縫翼與滑軌連接處有兩點連接，一點固定，另外一點設(shè)計偏心襯套調(diào)節(jié)連接孔的相對位置，實現(xiàn)縫翼特定理論外形下與滑軌的連接。

2 縫翼與滑軌連接補償機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)建模

擬定前緣縫翼與滑軌連接固定孔中心A，偏心襯套安裝孔心為B，偏心襯套孔心為C，前緣縫翼與滑軌連接調(diào)節(jié)孔中心D，縫翼尾緣尖部E，可通過尾緣尖部的偏離量表明偏心襯套對縫翼裝配的調(diào)節(jié)能力，建立圖3所示幾何模型。

由于A、D、E三點均為縫翼上點，且三點相對位置固定，可知E點的偏轉(zhuǎn)角度與D點相同。由于AB段位置固定，AD段偏轉(zhuǎn)角度а可在ΔABD內(nèi)用余弦定理計算：

4 縫翼與滑軌連接補償機(jī)構(gòu)試驗驗證

4.1 試驗方法

試驗件包括支撐板1件、翼肋隔板4件、滑軌2件、縫翼基座（含接頭）1件、連接塊6件、襯套8件、偏心襯套2件、偏心襯套襯套鎖扣2件，滑軌的半徑不同，旋轉(zhuǎn)軸線與滑軌平面垂直?？p翼接頭一個為單耳形式，一個為雙耳形式；雙耳接頭的下懸掛點和單耳接頭的內(nèi)懸掛點同軸，并與滑軌旋轉(zhuǎn)軸線平行，這樣在調(diào)整偏心襯套時縫翼可繞著接頭的這條軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)偏移，如圖5、圖6。

試驗件以縫翼基座的4個頂點為測量基準(zhǔn)，要求這4個點到支撐板X、Y面的距離誤差為±1mm，試驗件完成裝配后，檢測縫翼基座4個頂點到X、Y面的距離檢測結(jié)果，若不滿足4個頂點到X、Y面的距離要求，調(diào)整偏心襯套，檢測調(diào)整后4個基準(zhǔn)點的位置是否滿足要求；若第一次檢測結(jié)果滿足要求，調(diào)整偏心襯套，驗證滑軌和縫翼的對接接頭的結(jié)構(gòu)形式是否使縫翼具備這種可調(diào)性。

4.2 試驗結(jié)果及分析

試驗數(shù)據(jù)（表2、表3、表4）：

根據(jù)試驗件滑軌與基座對接設(shè)計原理可知，調(diào)整偏心襯套，基座可繞滑軌懸掛點進(jìn)行鉸鏈運動。通過實驗數(shù)據(jù)可以表明，調(diào)整偏心襯套可以有效改善裝配引起的誤差。

5 結(jié)論

本成果中的連接補償設(shè)計與傳統(tǒng)的前緣縫翼與滑軌連接相比，具有更強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性、可操作性及裝配容差允許，有效地提高前緣縫翼裝配效率和質(zhì)量，預(yù)防裝配應(yīng)力的發(fā)生，目前，已應(yīng)用于大型客機(jī)前緣縫翼與滑軌連接的設(shè)計。交付運行以后，可延長前緣縫翼關(guān)鍵件及關(guān)鍵部位的維修和檢查間隔時間，大大減少因裝配應(yīng)力造成的前緣縫翼在飛機(jī)飛行過程中導(dǎo)致零件疲勞斷裂、縫翼運動機(jī)構(gòu)卡阻等事故的發(fā)生，具有較強(qiáng)的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王寶忠，等.《飛機(jī)設(shè)計手冊》第十冊結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京：航空工業(yè)出版社，2000.

[2]龐歡，喻天翔，王慧，宋筆鋒.典型縫翼機(jī)構(gòu)虛擬仿真及運動卡滯可靠性分析[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2013，25（7）：1652-1656.

[3]周金宇，陳占福.利用軸承偏心套調(diào)整斜齒輪副的接觸狀態(tài)[J].重心機(jī)械，2006（6）：5-8.

[4]Bartolone， Dean F. Independent front suspension eccentric alignment device[P]. United States：6176501，2011-1-13.

[責(zé)任編輯：王楠]