一種用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗的機(jī)身充壓密封波紋管

趙嬋 王征

摘 要：在全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)試驗中，由于機(jī)身表面不是平面，加上試驗加載設(shè)備與機(jī)身結(jié)構(gòu)的連接方式，兩者無法緊密連接，導(dǎo)致在充壓試驗中，影響密封效果和充壓要求，為了解決機(jī)身蒙皮表面密封以及聯(lián)動密封的問題，設(shè)計了一種密封效果好，可以實現(xiàn)聯(lián)動密封的密封波紋管。

關(guān)鍵詞：緊密連接；充壓試驗；密封

中圖分類號：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0030-02

Abstract： In the full-scale aircraft structural test， the fuselage surface is not flat， and the connection between the test loading equipment and the fuselage structure cannot be tightly connected， so the sealing effect and the filling pressure requirement are affected in the full-scale aircraft structure test. In order to solve the problem of airframe skin surface seal and linkage seal， a kind of seal bellows tube with good sealing effect is designed， which can realize linkage seal.

Keywords： tight connection； pressure test； seal

1 概述

在全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞試驗中，尤其是運(yùn)輸類飛機(jī)，機(jī)身載荷不僅包括氣動載荷及慣性載荷，還包括機(jī)身內(nèi)部的商載，為了符合機(jī)身的實際受力情況，試驗時將載荷施加在機(jī)身內(nèi)部的地板梁及座椅滑軌上，加載作動筒位于機(jī)身外部。為了連接機(jī)身內(nèi)部加載設(shè)備及加載作動筒，在不影響機(jī)身結(jié)構(gòu)性能的條件下，在機(jī)身蒙皮上開孔，將加載設(shè)備與作動筒連接。然而加載連接件與機(jī)身蒙皮孔之間難以密封，特別是機(jī)身表面為曲面時，當(dāng)機(jī)身變形而密封裝置未發(fā)生變形時，兩者之間會相互錯位，從而嚴(yán)重影響密封效果，而且當(dāng)密封設(shè)施與加載連接件聯(lián)動時，更難以保證密封效果。根據(jù)試驗要求，在機(jī)身內(nèi)部施加充壓載荷時，為了不出現(xiàn)較大的嘯叫聲，設(shè)計了充壓密封波紋管。

2 原理設(shè)計及總體方案

密封波紋管，包括密封套管、伸縮波紋、內(nèi)部密封圈、密封卡槽和外部密封圈，其中，所述密封套管位于密封波紋管的前端，用于連接加載桿，其后段與伸縮波紋相連，所述伸縮波紋為密封折疊狀結(jié)構(gòu)，沿軸向可折疊伸縮，所述伸縮波紋后段依次設(shè)置有內(nèi)部密封圈和外部密封圈，所述內(nèi)部密封圈和外部密封圈之間為可與機(jī)身邊緣卡合的密封卡槽。

實施安裝時首先將密封波紋管穿過機(jī)身孔，密封套管在前，將密封卡槽，卡置在機(jī)身孔的加強(qiáng)孔邊緣，用內(nèi)部密封圈、密封卡槽和外部密封圈，對機(jī)身孔進(jìn)行密封，機(jī)身氣壓越高，密封效果越好，保證了曲面及曲面變形后的密封，然后將加載連接桿穿過密封波紋管，波紋管的密封套管與加載連接件用卡箍或扎帶鎖緊固定，與密封伸縮波紋一起運(yùn)動，保證了密封設(shè)施與加載連接件的聯(lián)動及密封。

3 試驗應(yīng)用

充壓密封裝置安裝示意圖見圖1。圖2是圖1的局部放大圖。

充壓密封波紋管1由密封套管4、伸縮波紋5、內(nèi)部密封圈6、密封卡槽7和外部密封圈8組成。其中，密封套管4位于密封波紋管1的最前端，為筒狀結(jié)構(gòu)，用于連接加載桿3。其后段與伸縮波紋5相連。伸縮波紋5為密封折疊狀結(jié)構(gòu)，沿軸向可折疊伸縮，材料為丁腈橡膠，具有優(yōu)異的耐磨性，良好的彈性、氣密性及耐老化性能，且其后段直徑尺寸大于與密封套管4相連的前端尺寸。同時，伸縮波紋5后段依次設(shè)置有內(nèi)部密封圈6和外部密封圈8，內(nèi)部密封圈6和外部密封圈8的材料均為橡膠，為橡膠波紋圈，且二者之間為密封卡槽7。

密封波紋管1在機(jī)身表面進(jìn)行曲面密封時，其依靠密封裝置本身結(jié)構(gòu)卡死在機(jī)身蒙皮2上，即將密封卡槽7卡置在機(jī)身孔的加強(qiáng)孔邊緣，并通過內(nèi)部密封圈6、密封卡槽7和外部密封圈8實現(xiàn)對機(jī)身孔的密封。而且充壓時，內(nèi)部壓力大于外部壓力，密封裝置的內(nèi)部密封圈6依靠氣壓將其壓緊在機(jī)身蒙皮2上，機(jī)身氣壓越高，內(nèi)部密封圈6壓得越緊，其密封效果越好。而外部密封圈8通過密封卡槽7卡置在機(jī)身蒙皮2上，由于橡膠的良好彈性，可以有效解決機(jī)身蒙皮2變形后密封的難題，從而保證了機(jī)身蒙皮2曲面及曲面變形后的密封效果。

聯(lián)動時，與機(jī)身內(nèi)部加載設(shè)備相連的加載連接桿3穿過密封波紋管1。密封套管4與加載連接桿3之間用卡箍或扎帶鎖緊固定，使得密封伸縮波紋5與加載連接桿3一起運(yùn)動，保證密封設(shè)施與加載連接桿3的聯(lián)動及密封。當(dāng)機(jī)身內(nèi)部加載設(shè)備產(chǎn)生向下運(yùn)動時，密封裝置的伸縮波紋5隨其變形，使密封裝置內(nèi)部密封圈6更加緊密地壓在機(jī)身內(nèi)蒙皮上；當(dāng)機(jī)身內(nèi)部加載設(shè)備產(chǎn)生向上運(yùn)動時，密封裝置的伸縮波紋5恢復(fù)到其初始狀態(tài)，密封性能由內(nèi)部氣壓壓緊內(nèi)部密封圈6，同時外部密封圈8密封機(jī)身孔周圍，從而在加載設(shè)備與其聯(lián)動過程中保證了密封效果。

圖3是密封波紋管實物圖。圖4是試驗中安裝示意圖。

4 結(jié)束語

當(dāng)機(jī)身內(nèi)部加載設(shè)備產(chǎn)生向下運(yùn)動時，密封裝置的伸縮波紋隨其變形，使密封裝置內(nèi)部密封圈更加緊密地壓在機(jī)身內(nèi)蒙皮上；當(dāng)機(jī)身內(nèi)部加載設(shè)備產(chǎn)生向上運(yùn)動時，密封裝置的伸縮波紋恢復(fù)到其初始狀態(tài)，密封性能由內(nèi)部氣壓壓緊內(nèi)部底圈橡膠波紋，同時外部密封圈密封蒙皮孔周圍，在加載設(shè)備與其聯(lián)動過程中保證了密封效果。

與現(xiàn)有設(shè)備相比，其優(yōu)點在于：不需要膠粘劑粘貼；曲面密封性能良好；加載時機(jī)身變形后仍可保持良好密封，提高充壓加載速率；加載設(shè)備與密封裝置聯(lián)動時，密封裝置與作動筒加載無相互影響；加工工藝簡單，更換簡便，成本低廉。

參考文獻(xiàn)：

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