某型機(jī)載設(shè)備安裝支架的減震設(shè)計(jì)

[摘 要]對某型在長期飛行過程中出現(xiàn)裂痕的機(jī)載設(shè)備安裝支架進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)并對機(jī)載設(shè)備進(jìn)行減震安裝設(shè)計(jì)，通過仿真分析、振動(dòng)耐久試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)驗(yàn)證，以確保其滿足靜強(qiáng)度要求及振動(dòng)疲勞要求，不會(huì)繼續(xù)發(fā)生振動(dòng)破壞。

[關(guān)鍵詞]安裝支架；振動(dòng)疲勞；減震；機(jī)載設(shè)備

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）04-0125-02

[Abstract]Redesign mounting bracket of a airborne equipment which cracks in long flight and design absorber stallation of a airborne equipmen，through simulation ，analysis and the verification of ibration endurance test and impact test， to ensure it meets the requirements of static strength and vibration fatigue，to enture vibration failure will not continue.

[Key words]mouting bracket；vibration fatigue；absorber；airborne equipment

飛機(jī)上的機(jī)載設(shè)備在使用過程中會(huì)受到飛機(jī)結(jié)構(gòu)外表面的氣動(dòng)擾流、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行、氣動(dòng)抖振、著陸和滑行等引起的機(jī)體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)等引起的振動(dòng)和沖擊，進(jìn)而影響機(jī)載設(shè)備的正常使用。

現(xiàn)代飛機(jī)向高速度、高機(jī)動(dòng)性、高隱身性、高敏捷性和全天候等方向不斷發(fā)展，必然導(dǎo)致機(jī)載設(shè)備面臨比之前更加嚴(yán)酷惡劣的機(jī)械振動(dòng)環(huán)境。

機(jī)載設(shè)備的安裝支架作為連接機(jī)載設(shè)備與飛機(jī)結(jié)構(gòu)的機(jī)械接口，起到緊固和支撐機(jī)載設(shè)備的作用，安裝支架的性能好壞、減震設(shè)計(jì)合理與否決定了機(jī)載設(shè)備能否正常使用。

1 問題簡述

某型機(jī)載設(shè)備安裝于飛機(jī)某部位的上、下兩個(gè)隔板之間，隔板之間的高度、隔板上可用于固定機(jī)載設(shè)備的寬度均有限，某型機(jī)載設(shè)備安裝設(shè)計(jì)時(shí)已考慮安裝和外場維護(hù)問題，將高度壓縮到最小。

某型機(jī)載設(shè)備通過U型支架和安裝板剛性安裝于飛機(jī)上，如圖1所示。具體方案為：首先將U型支架通過若個(gè)干鉚釘固定于飛機(jī)下隔板上；然后將某型機(jī)載設(shè)備的定位銷推入安裝板的安裝孔，并通過自鎖螺母固定；接著將安裝板與U型支架安裝孔對準(zhǔn)，并使安裝板舌形部位插入U(xiǎn)型安裝支架的孔，最后通過螺釘將安裝板與U型安裝支架固定，由此完成機(jī)載設(shè)備的安裝。

據(jù)用戶反映，某型機(jī)載設(shè)備的安裝板經(jīng)過長期的飛行使用多次出現(xiàn)裂痕或者是固定螺釘脫落的現(xiàn)象。

2 原因分析

飛機(jī)飛行過程中碰到擾動(dòng)氣流區(qū)經(jīng)常會(huì)忽上忽下、左右搖晃及機(jī)身顫振等顛簸現(xiàn)象，安裝在飛機(jī)上的某型機(jī)載設(shè)備此時(shí)也會(huì)受到較大的振動(dòng)，長時(shí)間頻繁的振動(dòng)導(dǎo)致某型機(jī)載設(shè)備的安裝板出現(xiàn)裂痕、固定螺釘脫落的現(xiàn)象。

為了避免振動(dòng)帶來的后果，需要對某型機(jī)載設(shè)備進(jìn)行減震安裝，傳統(tǒng)的方法是在機(jī)載設(shè)備與安裝板中間安裝減震裝置，但減震裝置會(huì)增加設(shè)備的高度，原安裝方式某型機(jī)載設(shè)備與飛機(jī)上隔板的間距僅有15mm，高度空間有限，此時(shí)若加裝減震裝置會(huì)因高度增大導(dǎo)致設(shè)備與飛機(jī)上隔板摩擦碰撞甚至無法安裝。因此急需一種能夠解決上述問題的安裝方法，既要確保減震效果，還要確保設(shè)備安裝高度不因增裝減震裝置而增加，進(jìn)而影響機(jī)載設(shè)備安裝或?qū)е聶C(jī)載設(shè)備與飛機(jī)機(jī)體摩擦碰撞。

3 減震裝置及安裝支架設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的減震裝置包括如圖2所示的減震橡膠圈、壓板和支撐板。減震橡膠圈為抵消振動(dòng)的主要機(jī)構(gòu)，形狀為工字狀，中間開有固定孔，壓板和支撐板形狀相同，中間也開有固定孔，其位置和尺寸與減震橡膠圈的固定孔位置和尺寸一一對應(yīng)。

為了將影響最小化，原U型安裝支架保持不變，加裝減震裝置安裝板需做調(diào)整，將原來的固定孔直徑由4mm擴(kuò)充為10mm，以便于減震橡膠圈穿插。使用時(shí)，將4個(gè)減震橡膠圈的工字頭任意一側(cè)穿插通過安裝板的固定孔，使安裝板卡在減震橡膠圈最細(xì)的部位，減震橡膠圈工字頭兩側(cè)分別露于安裝板的兩面，將壓板置于設(shè)備和已固定了減震橡膠圈的安裝板之間，支撐板置于已固定了減震橡膠圈的安裝板的另外一側(cè)，將壓板、已固定了減震橡膠圈的安裝板、支撐板固定孔對齊，用緊固件進(jìn)行固定，U型支架和安裝板的連接形式不變，從而實(shí)現(xiàn)減震安裝，整個(gè)設(shè)備增加的高度為壓板和減震橡膠圈工字頭一側(cè)的高度之和，即5mm，不會(huì)影響安裝或?qū)е略O(shè)備與飛機(jī)結(jié)構(gòu)摩擦碰撞。

該方案中安裝板使用整個(gè)鋁塊銑削而成，主體厚度為3mm（插入U(xiǎn)型安裝底板上槽內(nèi)的安裝板舌頭厚度洗削后保持2mm）。安裝孔厚度2mm，便于減震器安裝。重新設(shè)計(jì)后的安裝板、減震裝置與機(jī)載設(shè)備的安裝示意圖如圖4所示。

4 靜力分析

靜力分析方法為在重力場基礎(chǔ)上，按載荷平臺(tái)要求對整個(gè)機(jī)載設(shè)備施加極限加速度載荷，以此計(jì)算安裝板最大應(yīng)力值。各方向極限載荷下安裝板的最大應(yīng)力值如表1所示。表1中最大合靜力為同時(shí)施加向前、向下、向左方向加速度載荷。安裝板各方向最大應(yīng)力值均遠(yuǎn)小于材料抗拉強(qiáng)度極限520MPa。

5 隨機(jī)振動(dòng)分析

將加裝減震裝置的安裝板采用寬帶隨機(jī)振動(dòng)耐久試驗(yàn)功率譜激勵(lì)進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)仿真分析，得到X、Y、Z三個(gè)方向振動(dòng)時(shí)安裝板最大應(yīng)力值如表2所示，隨機(jī)振動(dòng)仿真計(jì)算結(jié)果中，安裝板最大應(yīng)力為Y方向210.2MPa。安裝板的最大應(yīng)力值均小于各自材料抗拉強(qiáng)度極限480MPa。

6 試驗(yàn)驗(yàn)證

通過配重件進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。配重件的重量、重心位置、外形尺寸及安裝接口尺寸均與某型機(jī)載設(shè)備相同。按實(shí)際載荷對配重件的X、Y、Z三個(gè)方向均先進(jìn)行寬帶隨機(jī)振動(dòng)耐久試驗(yàn)，然后進(jìn)行正反兩方向沖擊試驗(yàn)。

兩次試驗(yàn)結(jié)束后對試驗(yàn)安裝板進(jìn)行外觀目視檢查、對安裝板的安裝孔周圍進(jìn)行X光檢測，均未發(fā)現(xiàn)異常變形及開裂現(xiàn)象。

7 結(jié)束語

本文所用的減震安裝方案通過精心設(shè)計(jì)、仿真及試驗(yàn)驗(yàn)證，目前已移交用戶使用，安裝板斷裂和螺釘脫落問題均無復(fù)現(xiàn)。該安裝支架的減震設(shè)計(jì)對高度有限空間內(nèi)機(jī)載設(shè)備的減震安裝具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

王小寧（1985-2-）女，陜西西安人，中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院綜合航電設(shè)計(jì)研究所工程師。