某型軍用飛機外掛副油箱安定面的改進設計探討

陶偉龍

（湖北三環(huán)漢陽特種汽車有限公司，湖北 武漢 430000）

1 軍用飛機外掛燃油副油箱介紹

1.1 副油箱結構

副油箱用防銹鋁材料作為受力蒙皮，由前段蒙皮、中段蒙皮、后段蒙皮、承力框、安定面、掛鉤、輸油管、增壓管及各接頭等組合而成。

1.2 安定面的作用

副油箱安定面的作用：保證副油箱在投放時的安定度，防止副油箱碰撞飛機，保證飛機的飛行安全；掛副油箱的飛機靜安定不足時，副油箱安定面能平衡不穩(wěn)定性，增加其安定性。

2 探討由來

某型飛機在外場掛裝副油箱進行若干架次飛行訓練后，安定面前緣/主盒段過渡區(qū)域出現裂紋現象，針對此現象，研究副油箱安定面的改進設計方案。

3 原因分析

安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡處，急劇的截面突變、剛度突變致使該部位產生高的應力集中和高的應力，容易導致該部位在使用中過早產生裂紋。

4 改進設計方案

（1）將安定面邊緣直段面懸臂結構改成平滑過度，形成的三角形剖面結構，增加其強度及剛度。

（2）對安定面進行加強，將安定面撐桿加長到安定面加強型材上，與安定面加強型材形成整體。

5 安定面改進前、后強度分析

計算所用載荷為設計載荷，不確定系數1.5。根據安定面受載分析，安定面最大載荷774.5kg（設計載荷），有限元計算時按均布壓力加載，壓強=總載荷/安定面面積。

5.1 安定面改進前強度分析

（1）改進前安定面結構由蒙皮、長型材、短型材、安定面加強筋、安定面撐桿等組成。所有結構材料均為5A02。

材料性能：5A02，E=69000MPa，σb=165MPa。

（2）應力分析。前緣/主盒段過渡區(qū)域（即外場產生裂紋區(qū)域）最大Von應力為200MPa，見圖1。

圖1 改進前前緣裂紋部位應力

M.S.=165/200-1=-0.18。

改進前，該區(qū)域應力水平高，不滿足強度要求。

5.2 安定面改進后強度分析

（1）改進后的安定面由蒙皮、方筒型材、安定面撐桿、加強型材等組成。其中蒙皮、安定面撐桿材料為5A02，其余型材材料為2A12。

材料性能，5A02（LF2），E=69000MPa，σb=165MPa；

2A12（LY12），E=67600MPa，σb=390MPa。

（2）應力分析。安定面最高應力93MPa，位于2號方筒型材接頭處。前緣/主盒段過渡區(qū)域（即外場產生裂紋區(qū)域）的應力集中情況已大大改善。

前緣/主盒段過渡區(qū)域最高應力47.2MPa。

M.S.=165/47.2-1=2.5。

改進后該區(qū)域應力水平大幅降低，滿足強度要求。

6 結語

副油箱安定面改進前，安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡處，容易導致該部位在使用中過早產生裂紋。在實際氣動載荷分布情況下，該部位的靜強度不滿足要求。改進后，安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡非常平緩，極大地降低了上述部位的應力集中與應力。改進后該部位的應力僅為改進前的約24%；安定面承力盒段骨架結構以及與副油箱箱體的連接也得到了優(yōu)化加強，強度能滿足使用要求。