飛機(jī)高壓導(dǎo)管布置探討

任重遠(yuǎn)

【摘 要】本文應(yīng)用分析了飛機(jī)高壓導(dǎo)管兩種典型安裝形式的受力特點(diǎn)，分析了不同安裝形式對(duì)支撐載荷的影響。

【關(guān)鍵詞】高壓導(dǎo)管；載荷

0 前言

飛機(jī)高壓空氣導(dǎo)管用于將發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣輸送到空調(diào)設(shè)備，并由拉桿及支架固定在飛機(jī)主結(jié)構(gòu)上。在系統(tǒng)工作時(shí)導(dǎo)管系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)將受到管路內(nèi)部壓力載荷、溫度載荷及慣性載荷。不同的導(dǎo)管安裝布置形式將決定導(dǎo)管支撐系統(tǒng)受到的載荷大小。由于飛機(jī)對(duì)系統(tǒng)的重量十分敏感，支撐系統(tǒng)受到的載荷越大也就意味著其重量也會(huì)跟隨增加。選擇合適的導(dǎo)管安裝布置形式對(duì)飛機(jī)減重產(chǎn)生重要作用。

本文初步討論了不同的導(dǎo)管安裝布置形式與導(dǎo)管支撐系統(tǒng)間的受力分析，對(duì)導(dǎo)管的安裝布置給出了指導(dǎo)性建議。

1 兩種典型導(dǎo)管的導(dǎo)管安裝形式

圖 1給出了兩種典型的高壓導(dǎo)管支撐方案。壓縮系統(tǒng)中，高壓導(dǎo)管與設(shè)備間采用滑動(dòng)連接接頭連接，這種接頭允許被連接的管路和設(shè)備可以沿軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不傳遞載荷。在導(dǎo)管遠(yuǎn)離設(shè)備的一端用固定支架固定在結(jié)構(gòu)上，在接近滑動(dòng)連接接頭的位置設(shè)計(jì)有允許導(dǎo)管軸向移動(dòng)的支撐以限制導(dǎo)管接口與設(shè)備接口間的徑向移動(dòng)。拉伸系統(tǒng)中，高壓導(dǎo)管與設(shè)備間以及導(dǎo)管的直管與彎管連接處采用球形接頭連接，這種接頭允許被連接的管路和設(shè)備存在偏轉(zhuǎn)角度，但限制導(dǎo)管與設(shè)備間的軸向和徑向運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)管遠(yuǎn)離設(shè)備的一端同樣采用固定支架固定在結(jié)構(gòu)上。

a）典型布置安裝方案-壓縮系統(tǒng) b）典型布置安裝方案-拉伸系統(tǒng)

兩種導(dǎo)管支撐方案中導(dǎo)管的受力分析圖見(jiàn)圖2。在壓縮系統(tǒng)中，軸向上遠(yuǎn)端固定點(diǎn)完全承受導(dǎo)管內(nèi)部的氣壓載荷Fp以及導(dǎo)管的慣性載荷。由于導(dǎo)管與設(shè)備的連接允許導(dǎo)管端口自由在軸向滑動(dòng)，因此固定支撐點(diǎn)不受導(dǎo)管熱膨脹產(chǎn)生的載荷；在拉伸系統(tǒng)中，導(dǎo)管內(nèi)部的氣壓載荷將被球形接頭給予的支反力Ft平衡；導(dǎo)管熱膨脹產(chǎn)生的變形將會(huì)由三個(gè)球形接頭的角變形補(bǔ)償，因此導(dǎo)管的固定支撐點(diǎn)僅受關(guān)系的慣性載荷以及球形接頭變形產(chǎn)生的抗力。

a）壓縮系統(tǒng)導(dǎo)管受力圖（軸向） b）拉伸系統(tǒng)導(dǎo)管受力圖（軸向）

對(duì)于4”導(dǎo)管，當(dāng)正常工作壓力為4barg時(shí)，管內(nèi)的正常工作氣壓載荷可以達(dá)到3243N，破壞氣壓載荷將會(huì)達(dá)到9729N。4”導(dǎo)管通常每米重量不超過(guò)10kg，承受破壞加速度不超過(guò)20g。按管段長(zhǎng)度2m計(jì)算，則管路最大破壞慣性載荷為4000N。在球形接頭變形抗力可以忽略時(shí)，導(dǎo)管受到的主要載荷為氣壓載荷。由此可見(jiàn)拉伸系統(tǒng)由于氣壓載荷被球形接頭產(chǎn)生的反力平衡，因此固定點(diǎn)受到的載荷將比壓縮系統(tǒng)小約71%。相應(yīng)的支架可以做的更為輕巧。雖然由球形接頭平衡的氣壓載荷將會(huì)以內(nèi)力的形式平衡在導(dǎo)管-設(shè)備組成的系統(tǒng)，但由于導(dǎo)管和設(shè)備都要承受氣壓載荷， 整個(gè)系統(tǒng)將不會(huì)過(guò)多增加重量。因此就飛機(jī)而言，拉伸系統(tǒng)將會(huì)比壓縮系統(tǒng)的總體重量更輕。

2 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)比了兩種典型的飛機(jī)導(dǎo)管安裝布置方案的軸向受力，得出相比壓縮系統(tǒng)采用拉伸系統(tǒng)的高壓導(dǎo)管對(duì)結(jié)構(gòu)施加的載荷更小，更利于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的減重。

[責(zé)任編輯：張濤]endprint