飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計間隙簡析

摘 要：一般情況下，飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計時總會存在一些問題，使其設(shè)計結(jié)束不盡人意。因此，文章總結(jié)和分析了飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的一些間隙問題，為結(jié)構(gòu)設(shè)計時處理此類問題提供了一些方法和思路。

關(guān)鍵詞：飛機；結(jié)構(gòu)設(shè)計；間隙

1 概述

飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中會遇到各種處理間隙的問題，有的是我們要利用的間隙，有的是我們要想辦法控制的間隙，還有一些是我們在設(shè)計時就應(yīng)避免的間隙。文章結(jié)合實例，對結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的一些間隙進問題行歸納和簡要分析，以期對結(jié)構(gòu)設(shè)計時的間隙處理提供方法或思路。

2 設(shè)計考慮的間隙類型

（1）傳力要求產(chǎn)生的間隙。結(jié)構(gòu)設(shè)計時為了限制向某一方向傳力，在連接處給出間隙，如在接頭對接時，如圖1所示，為使雙耳接頭不承受側(cè)向力，將單耳與雙耳之間留出間隙。對對接比較復雜及承載比較大的部位，一般單側(cè)留1.5mm-2mm間隙。但是此種連接情況下由于接頭與螺栓之間有摩擦力，對限制傳力會有一定影響，設(shè)計時應(yīng)考慮此種情況，增大安全裕度。另外還應(yīng)控制螺栓的預緊力，降低接頭耳片根部應(yīng)力，提高接頭的疲勞性能。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計補償產(chǎn)生的間隙。如圖2所示，為了滿足連接剛度或裝配順序的要求及減小裝配應(yīng)力，在連接處根據(jù)制造及裝配公差累積值留出合適的間隙，靠增加墊片進行連接。但是此種連接會因連接處剛度過大及增加了連接層，使緊固件載荷分布不均及對傳載有一定影響，進而影響結(jié)構(gòu)疲勞性能，在關(guān)鍵部位一般不應(yīng)采用加墊的方式進行補償；另一類補償是因考慮裝配誤差，給出補償間隙。壁板對接處設(shè)計間隙一般為2mm，零件端面之間及端面與圓角邊緣設(shè)計間隙一般為1mm。

（3）結(jié)構(gòu)因連接形式產(chǎn)生的間隙。機身蒙皮在縱向一般采用搭接形式，此結(jié)構(gòu)形式簡單，傳力直接，且對密封有利。但此種連接在框緣處存在間隙。為了減小間隙對緊固件連接的影響，需在間隙處增加楔形墊片，如圖3所示。在墊片處一般連接2-3排緊固件；在旋轉(zhuǎn)或活動機構(gòu)中，間隙是不可避免的，而且有些間隙會對結(jié)構(gòu)造成比較復雜的影響，這時要根據(jù)具體要求，采用盡可能小的間隙。如水舵轉(zhuǎn)軸與支座之間的間隙，即要求轉(zhuǎn)動靈活又不能間隙過大。某型飛機水舵轉(zhuǎn)軸允許的最大間隙為0.25mm，基本能滿足要求。

（4）緊固件連接間隙。受剪螺栓連接時應(yīng)避免間隙或采用小間隙（重要部位采用Ⅴ級制孔要求）。無法避免間隙時同一連接部位緊固件間隙要求應(yīng)相同。減小螺栓與連接結(jié)構(gòu)之間的間隙，可以減少連接處結(jié)構(gòu)變形，提高疲勞壽命。在受載較大的部位一般用干涉配合的高鎖螺栓連接，既避免了連接間隙，又方便控制預緊力。另外還有一種干涉量較大的配合方式，此連接方式用在空間比較狹小，不易施工的地方，方便把螺栓固定，單面緊固螺母。此種方法雖對消除間隙有好處，但對結(jié)構(gòu)有一定影響，一般不采用此種方法。

（5）裝配時因零件加工誤差及裝配順序不同等，造成一些部位存在間隙。因存在間隙的部位會產(chǎn)生裝配應(yīng)力，增大此部位的平均應(yīng)力[1]，影響結(jié)構(gòu)疲勞性能，一般要求貼合面之間的間隙應(yīng)不大于0.25mm，如超過則需加墊裝配（墊片連接處應(yīng)保證不少于2個緊固件）。

3 應(yīng)避免的間隙

（1）有螺栓連接時受剪結(jié)構(gòu)之間的間隙。當連接處使用螺栓連接時，螺栓預緊力會使結(jié)構(gòu)沿螺栓軸向受拉，給連接處帶來較大的附加應(yīng)力，甚至是結(jié)構(gòu)破壞。如圖4所示，螺栓連接處存在間隙，預緊力將結(jié)構(gòu)拉裂。

（2）有密封要求時的結(jié)構(gòu)間隙。如果受力結(jié)構(gòu)存在如圖5所示的間隙，因結(jié)構(gòu)受載變形、密封劑粘接面積小及無結(jié)構(gòu)擠壓等原因，在此種結(jié)構(gòu)處密封是無法實現(xiàn)的。如有密封要求，結(jié)構(gòu)應(yīng)避免產(chǎn)生這種間隙。

4 結(jié)束語

文章總結(jié)了飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的間隙問題，并結(jié)合實例對其進行了簡要分析，為飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計時處理間隙問題提供了一些方法和思路。隨著現(xiàn)代飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計要求越來越高，對各種結(jié)構(gòu)間隙問題進行深入的分析和研究，對提高飛機設(shè)計質(zhì)量和水平有著重要的作用。

參考文獻

[1]牛春勻.實用飛機結(jié)構(gòu)工程設(shè)計[M].航空工業(yè)出版社，2008.