某型飛機機尾罩安裝階差控制研究

張寶霞

（航空工業(yè)成飛公司部裝一廠，四川 成都 610092）

飛機機尾罩位于機身尾部，一般由耐高溫材料零件組合而成，以滿足飛機在工作狀態(tài)發(fā)動機尾噴高溫氣體從機體內(nèi)順暢排出[1]。某型飛機機尾罩位于后機身的尾端，在機尾罩上更是附帶了部分機身尾翼外形，由大小不同的15件鈦合金零件及17件鈑金零件焊接加鉚接而成的整體件。由于飛機機身結構的特殊性，機尾罩位于翼身融合區(qū)域，大大提高了飛機機動性和隱身性?；谶@些特點，為了保證機身表面階差和間隙質(zhì)量，在后機身裝配和機尾罩制造、裝配時常常因為機尾罩制造裝配質(zhì)量的不可控導致停工、反工，嚴重影響生產(chǎn)交付進度及客戶滿意度。

在目前的裝配技術條件和成批生產(chǎn)的前提下，為提高后機身表面質(zhì)量和裝配效率，著重探討該型飛機機尾罩制造、裝配過程，通過實踐摸索超差規(guī)律，改進流程及工藝方法從而提高機尾罩的安裝質(zhì)量。

1 機尾罩技術要求及施工現(xiàn)狀

1.1 技術要求及裝配難點

該型飛機，從機身10框位置開始，至飛機尾部（16框）為后機身部分，后機身左右外側上下表面分別融合了機翼部分外形，與機身一起融合成S型。機尾罩位于后機身的末端，從15框至16框。機尾罩與后機身的工藝分離面為機身15框位置、邊條翼對接處，即機尾罩既與機身對接，同時又與邊條翼面對接（詳見圖1）。

圖1 機尾罩

依據(jù)設計要求，機尾罩外形與同其對接的后機身蒙皮之間不允許存在逆航向的階差，對于順航向的階差應滿足如下要求：

①最大階差允許到0.8 mm；

②當局部階差不大于1.5 mm時，允許敲修后機身蒙皮使階差滿足①條件的要求。敲修后的蒙皮表面不允許出現(xiàn)尖棱或凹陷，更不允許產(chǎn)生裂紋（詳見圖 2）。

圖2 機尾罩與機身對接處截面示意圖

設計如此要求，是為了提高飛機的機動性和隱身性[2]，但卻大大增加了制造和裝配的難度。

裝配時，必須保證對接處對縫間隙和階差滿足技術要求，不僅要滿足機尾罩與機身在15框處的對接，還要滿足兩側邊條翼面的對接。需要協(xié)調(diào)調(diào)整的位置較多，可調(diào)整的公差小，操作者安裝十分困難，裝配后很難達到設計要求。同時，整個機尾罩為鈦合金焊接件（除左右兩側與邊條翼面對接處的邊條），可塑性差，在安裝時修配困難，也加大了機尾罩的安裝困難，是造成機尾罩安裝質(zhì)量不穩(wěn)定的重要因素。

1.2 機尾罩安裝現(xiàn)狀

后機身的裝配流程：架前組合→架內(nèi)裝配→后機身總檢、下架→架外蒙皮的補充鉚接→后機身系統(tǒng)安裝→機尾罩在后機身上的預裝→機尾罩的安裝→后機身交付。

實際生產(chǎn)中，機尾罩安裝后經(jīng)常出現(xiàn)下列問題：機尾罩與后機身腹部口蓋蒙皮、機身S蒙皮1、機身S蒙皮2階差不符合要求（大于0.8 mm）。由于口蓋蒙皮及S蒙皮為雙曲度外形，厚度較厚，且熱處理后蒙皮脆性較大，裝配時難以敲修排除，遂一直存在階差超差的問題。隨機統(tǒng)計了連續(xù)生產(chǎn)的12架后機身，階差超差情況詳見表1.

機尾罩各區(qū)域定義見圖3.

圖3 機尾罩各區(qū)域定義圖

1.3 原因分析

通過對某型飛機機尾罩結構形式、材料和裝配協(xié)調(diào)等方面進行深入分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)各種超差問題的原因主要在以下方面：

（1）零件制造質(zhì)量不穩(wěn)定

該型飛機機尾罩共115件鈦合金零件及17件鈑金零件焊接加鉚接而成，各個零件制造時本身誤差就大，焊接鉚接后整體機尾罩誤差更大，并且有應力變形，導致每個機尾罩都有較大差異。

與機尾罩對接的后機身S蒙皮1、機身S蒙皮2為鋁合金鈑金件，面積較大，毛料尺寸分別都為1 500 mm*1 300 mm，又是S型雙曲度蒙皮，最終蒙皮實物的尺寸、外形與理論會存在較大誤差。

（2）后機身S蒙皮的安裝質(zhì)量不穩(wěn)定

后機身S蒙皮1、S蒙皮2安裝在后機身12框至15框段的左右兩側，分別橫跨4個機加框、5個鈑金框，其中13框、14框為雙翻邊機加框，12框、15框為單翻邊機加框，其余為鈑金框。

蒙皮安裝流程：在后機身總裝型架上骨架裝配完成后開始定位修配S蒙皮，蒙皮定位好后以定位鉚釘?shù)男问竭M行固定，后機身下架后再以13框、14框兩個雙翻邊機加框為中心，按二分法鉚接各個框與S蒙皮。

表1 連續(xù)12架機尾罩與機身階差情況統(tǒng)計表

研究發(fā)現(xiàn)蒙皮的鉚接順序不合理。二分法鉚接是將鉚接后產(chǎn)生的誤差均勻的移到蒙皮的前后兩側[3]，由于后機身機體的特殊性，在后側只有14框與15框與蒙皮鉚接，14框為四列鈦合金鉚釘，15框為單列鋁合金鉚釘，蒙皮在14框連接件較強，故蒙皮鉚接后在15框處產(chǎn)生的變形較為明顯（鉚接后框后產(chǎn)生微微后翹）。

2 研究控制措施

2.1 零件制造質(zhì)量控制

（1）增加工裝保證質(zhì)量

①增加15框的外形控制卡板，卡板做成等距；

②15框端面增加16個結合孔定位器，孔位按結合模板協(xié)調(diào)，定位器孔銷配合為Φ8H9/f9、Φ8.2H9/8.0f9（與產(chǎn)品上此處的配合孔徑精度一致）；

③增加15框上的襯套端面定位面；

④增加16框的內(nèi)形控制模板、模板做成等距；

⑤增加6、7、8隔框的外形卡板，卡板做成等距3 mm.

（2）增加產(chǎn)品檢驗控制措施

①在機尾罩下架前對鎖銷孔進行檢查：6個鎖銷定位孔均能用定位銷能靈活插入。

②在機尾罩下架前對襯套端面間隙進行檢查：各襯套端面與定位面間的間隙值，任兩個間隙值之間的差值不大于1.5 mm（此條允許在夾緊狀態(tài)下檢查）。

③產(chǎn)品在15框處外形公差按如下公差值控制：機尾罩蒙皮上安裝支臂的區(qū)域，外形按公差按+0.3~1.2控制，除支臂區(qū)域外的其余區(qū)域按-0.1~1.2控制；尾噴口內(nèi)形公差±2 mm控制；其余公差按產(chǎn)品圖紙、技術條件。

④加強機身S蒙皮1、機身S蒙皮2貼合度檢查。

2.2 機尾罩裝配流程改進

將機尾罩上隔框的安裝由機尾罩的組合工序調(diào)整到后機身架外機尾罩完成定位后進行安裝：隔框6、7、8 不與型材 2、3、4 相連，但為了保證隔框與型材連接時的鉚釘邊距，型材2、3、4必須與隔框6、7、8一起協(xié)調(diào)定位，定位后僅鉚接型材，隔框在機尾罩與機身協(xié)調(diào)定位后再進行鉚接，以消除因隔框定位不準確造成機尾罩與邊條蒙皮產(chǎn)生剪刀階差。

為保證準確定位，邊條接頭處的連接孔由零件車間制出。

2.3 后機身S蒙皮裝配方法改進

調(diào)整后機身S蒙皮的鉚接方式：S蒙皮定位、修配、制孔后，采取從后往前的鉚接方法，即從后端15框處開始鉚接，逐步往前鉚接每一個框與蒙皮，將鉚接后蒙皮產(chǎn)生的變形釋放在最前端，以減少后端變形引起的階差。

3 措施驗收

通過改進措施的先后實施，某型飛機后機身機尾罩裝配質(zhì)量明顯好轉，裝配后階差控制在設計要求的范圍內(nèi)，提高了后機身裝配質(zhì)量和生產(chǎn)進度。改進后的飛機各點位階差均未超差，連續(xù)跟蹤測量3架，數(shù)據(jù)如表2所列。

表2 改進后連續(xù)3架機尾罩與機身階差情況統(tǒng)計表

4 結束語

在某型飛機機尾罩安裝階差研究過程中，針對總體設計要求，從零件生產(chǎn)到形成組件，再到組件與機身的對合，采取了一系列控制措施，解決了架架超差的裝配難題，實現(xiàn)了裝配質(zhì)量的提升。