民用飛機(jī)艙門氣彈簧設(shè)計要求分析

嚴(yán)立浩 安琳琳

摘要：氣彈簧 （gas spring）是主要通過填充氣體實現(xiàn)支持、緩沖、止動和長度調(diào)節(jié)的元件，與傳統(tǒng)金屬彈簧相比，其有著形變速度較慢、動態(tài)力變化不大，易于控制的優(yōu)點。本文結(jié)合民用飛機(jī)艙門設(shè)計，對其設(shè)計要求作通用性分析。

關(guān)鍵字：機(jī)構(gòu) 參數(shù)化設(shè)計 艙門

引言

氣彈簧 （gas spring），又名支撐桿，是主要通過填充氣體實現(xiàn)支持、緩沖、止動和長度調(diào)節(jié)的元件，與傳統(tǒng)金屬彈簧相比，其有著形變速度較慢、動態(tài)力變化不大，易于控制的優(yōu)點，且彈性曲線近乎線性，如圖1所示。其缺點在于成本高、使用壽命相對較短，主要類型見圖2所示。準(zhǔn)確利用上述優(yōu)點和性質(zhì)，是做好民用飛機(jī)艙門設(shè)計的前提。

通用要求

1）必須滿足CCAR25-R4部要求；

必須滿足AS/EN 9100。

2）采用損傷容限設(shè)計準(zhǔn)則，其設(shè)計壽命應(yīng)當(dāng)與飛機(jī)設(shè)計維護(hù)周期整體考慮

3）氣彈簧應(yīng)能承受96h中性鹽霧試驗，試驗后活塞桿和缸筒表面不應(yīng)有肉眼可見的腐蝕氣彈簧應(yīng)能承受低溫-30℃ 高溫 80℃ 冷熱循環(huán)試驗：

使用環(huán)境惡劣的氣彈簧應(yīng)反復(fù)進(jìn)行12 次冷熱沖擊試驗，試驗后氣彈簧公稱力衰減量不應(yīng)大于8%；使用環(huán)境一般的氣彈簧應(yīng)反復(fù)進(jìn)行2次冷熱沖擊試驗，試驗后氣彈簧公稱力衰減量不應(yīng)大于 5%。

4）氣彈簧應(yīng)有密封措施，防止氣體泄漏導(dǎo)致力衰減，如圖2所示。

5）對于向客艙一側(cè)的非金屬材料必須滿足阻燃要求。

6）考慮氣體泄露導(dǎo)致的性能下降，氣彈簧/阻尼器必須滿足至少20萬次使用循環(huán)。

考慮機(jī)構(gòu)磨損導(dǎo)致的性能下降，作動筒必須滿足至少100萬次使用循環(huán)。

設(shè)計要求

1）氣彈簧必須能夠為艙門開啟或關(guān)閉過程提供支撐或者阻尼，來控制開啟或關(guān)閉速度。并可實現(xiàn)優(yōu)化操縱力。

2）氣彈簧安裝應(yīng)充分考慮考慮安裝形式及力臂的影響。

3）機(jī)構(gòu)布置中應(yīng)給出足夠空間，保證氣彈簧的行程。

安裝調(diào)試要求

1） 必須編寫安裝技術(shù)條件；

2） 安裝調(diào)試工具要求（定位銷、配重、吊具）

3） 必須有措施防止誤裝配；

4） 機(jī)構(gòu)必須包含調(diào)節(jié)固定措施，該措施必須能夠?qū)C(jī)構(gòu)固定在關(guān)閉、上閂和上鎖位置，在設(shè)計上不允許使用可能導(dǎo)致零件損傷的固定措施。

5） 必須包含裝機(jī)安裝的內(nèi)容

6） 必須包含安裝檢查的內(nèi)容；

7） 應(yīng)包含潤滑和噴漆的內(nèi)容。

制造裝配要求

1） 在可能轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)中緊固件應(yīng)使用雙重鎖定措施，不能僅依靠摩擦自鎖。

2） 應(yīng)包含稱重要求

3） 應(yīng)包含密封要求

4） 應(yīng)包含消耗品信息

5） 操作系統(tǒng)的所有元件都必須設(shè)計成能把因裝配或調(diào)節(jié)不當(dāng)而導(dǎo)致故障的可能性減到最低程度；設(shè)計上做不到時，也可以用打上醒目和永久性標(biāo)記的方法來滿足此項要求。

熱表處理

1） 電鍍層應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，主要表面應(yīng)光潔，無磕碰、劃傷、脫皮、鼓泡、針孔、起瘤、班漬、色差等缺陷。

2） 化學(xué)處理層應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，色澤均勻，不得有紅銹、明顯的花斑和附著沉淀物。

3） 油漆涂層應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，漆層平整，顏色一致，無明顯麻點，無嚴(yán)重流掛，不允許露底。

有限元分析

a） 整體艙門結(jié)構(gòu)有限元靜力學(xué)分析，考察結(jié)構(gòu)整體變形及強(qiáng)度，控制結(jié)構(gòu)變形對機(jī)構(gòu)的影響；

b） 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)零組件的靜力學(xué)有限元分析，考察局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；

c） 機(jī)構(gòu)零部件在動載作用下，關(guān)鍵零部件的變形和強(qiáng)度。

標(biāo)記標(biāo)牌

1） 飛機(jī)必須裝有規(guī)定的標(biāo)記和標(biāo)牌

2） 示于醒目處；

3） 不易擦去、走樣或模糊

結(jié)論

本文通過對氣彈簧通用要求、設(shè)計、安裝調(diào)試、制造裝配、熱表處理、標(biāo)記等要求進(jìn)行總結(jié)，對其設(shè)計要求作通用性分析。

（作者單位：上海飛機(jī)設(shè)計研究院）