民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)管路安裝支架設(shè)計(jì)

秦偉

【摘 要】飛機(jī)燃油系統(tǒng)管路安裝對于實(shí)現(xiàn)燃油系統(tǒng)功能而言十分重要，本文總結(jié)了民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)管路安裝方式、管路支架的設(shè)計(jì)、緊固件連接設(shè)計(jì)、密封要求等，為民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)管路安裝設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】燃油系統(tǒng);管路;支架

中圖分類號： V233 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）23-0025-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.010

【Abstract】Aircraft fuel system conveyance installation is vital important for the realization of fuel system function. This paper summarizes the pipeline installation method of civil aircraft fuel system， the design of pipeline bracket， fastener connection design， sealing requirements， etc. This paper can also provide a reference for fuel system conveyance installation design.

【Key words】Fuel System; Conveyance; Bracket

0 前言

飛機(jī)燃油系統(tǒng)的主要作用是存儲燃油并持續(xù)不斷地為發(fā)動機(jī)和APU提供滿足壓力和流量需求的燃油。由于受安裝空間、系統(tǒng)性能要求、ETOPS、轉(zhuǎn)子爆破、輪胎爆破等影響， 燃油系統(tǒng)部件大多都分散安裝在燃油箱各個部位， 間距較大。為實(shí)現(xiàn)燃油系統(tǒng)功能， 需將燃油系統(tǒng)各部件通過管路進(jìn)行連接[1]。為確保在飛機(jī)使用壽命內(nèi)以及各種飛行情況下，燃油系統(tǒng)管路都能可靠安裝于機(jī)體結(jié)構(gòu)上，需要設(shè)計(jì)出滿足管路的安裝布置界面載荷要求、使用環(huán)境條件等的燃油管路安裝結(jié)構(gòu)。本文從燃油系統(tǒng)管路安裝形式、材料選用、緊固件安裝、密封要求等方面進(jìn)行了研究。

1 設(shè)計(jì)要求

管路支架設(shè)計(jì)要求主要包括以下幾方面：

（1）滿足強(qiáng)度、剛度、重量等指標(biāo)要求。

（2）滿足安裝結(jié)構(gòu)布置、密封等要求。

（3）需要充分考慮零件組件制造裝配工藝性要求。

（4）需充分考慮管路拆裝維護(hù)要求。

（5）管路支架應(yīng)保證在管內(nèi)壓力作用下或飛機(jī)機(jī)動飛行時(shí)不會偏離其安裝位置。

2 燃油管路常見的安裝方式

采用P型卡箍固定管路，如圖1為典型的P型卡箍固定管路的安裝形式，卡箍通過螺栓、螺母、墊片等緊固件與系統(tǒng)支架連接。P型卡箍常用于尺寸較小的燃油管路的安裝。

采用馬鞍型卡箍固定管路，圖2為典型的馬鞍型卡箍固定管路的安裝形式，需要兩組緊固件實(shí)現(xiàn)馬鞍型卡箍與系統(tǒng)支架的連接，受力情況比P型卡箍好，馬鞍型卡箍常用于直徑較大的管路的安裝。

采用組合卡箍支撐管路，穿過飛機(jī)上無密封要求的肋腹板、梁腹板的管路可采用組合卡箍支撐，組合卡箍和飛機(jī)通過緊固件直接連接，實(shí)現(xiàn)了卡箍和支架的一體化，以減少用于安裝管路的卡箍和支架，減輕安裝結(jié)構(gòu)重量，降低安裝難度，組合卡箍外形見圖3。

通過過框接頭固定，以過框接頭作為固定管路的一個支撐點(diǎn)，此支撐點(diǎn)處無需為管路設(shè)計(jì)額外的安裝結(jié)構(gòu)。除了實(shí)現(xiàn)管路支撐功能外，過框接頭還能為管路提供管路和飛機(jī)結(jié)構(gòu)的電搭接通路和實(shí)現(xiàn)安裝位置飛機(jī)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的密封隔離，過框接頭結(jié)構(gòu)形式如下圖4所示;

3 管路安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 管路支架設(shè)計(jì)

上節(jié)提到管路的四種安裝方式中，過框接頭和組合卡箍安裝管路實(shí)現(xiàn)了支架和卡箍的一體化設(shè)計(jì)，省去了管路安裝支架的設(shè)計(jì)。針對P型卡箍和馬鞍型卡箍，需要設(shè)計(jì)支架，實(shí)現(xiàn)管路與飛機(jī)結(jié)構(gòu)的連接。

根據(jù)組成支架的零件數(shù)量的不同，可以將系統(tǒng)支架分為獨(dú)立式系統(tǒng)支架和組合式系統(tǒng)支架，獨(dú)立式系統(tǒng)支架由單個零件組成，組合式系統(tǒng)支架由2 個或2 個以上零件組裝而成。民用飛機(jī)上大部分的管路通過用獨(dú)立式支架進(jìn)行安裝，按制造方式的不同，獨(dú)立式支架可以分為機(jī)加支架和鈑金支架，機(jī)加支架是通過切削加工將板材、棒材等金屬半成品毛坯制成各種零件的加工方法。相比鈑金零件，機(jī)加零件形式多樣，受載更大，常用的材料為7050-T7451、7075-T7351等。

鈑金支架是通過對金屬薄板進(jìn)行剪、沖、折等加工形成的零件，其制造成本低、生產(chǎn)效率高，操作簡便，品種繁多，因此，在滿足系統(tǒng)安裝和強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)優(yōu)先采用鈑金支架。制造鈑金支架常用的材料有2024-0-T42、Ti-6Al-4V等。

3.2 緊固件連接設(shè)計(jì)

緊固件連接設(shè)計(jì)主要考慮管路支架自身的緊固件連接、與周邊主結(jié)構(gòu)的連接、與系統(tǒng)連接等，管路卡箍通常通過螺栓螺母與系統(tǒng)支架連接，而管路支架自身的緊固件連接、與周邊主結(jié)構(gòu)的連接緊固件形式多樣，其緊固件選用應(yīng)考慮如下原則：

（1）根據(jù)載荷大小和周邊結(jié)構(gòu)需要，選擇緊固件的數(shù)量、材料、直徑。同時(shí)結(jié)合重量要求，在滿足強(qiáng)度要求下優(yōu)先使用重量輕的緊固件。

（2）緊固件選擇應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)先選擇鉚釘，在不方便安裝的條件下選擇高鎖螺栓螺母、盲緊固件、螺栓螺母、螺釘螺母等。

（3）要求緊固件可拆時(shí)，設(shè)計(jì)中建議選用螺栓或螺釘。除此之外，應(yīng)選用永久性連接緊固件，如鉚釘、高鎖螺栓和環(huán)槽釘。為了便于系統(tǒng)的安裝，部分支架上需要安裝托板螺母。

（4）在容易發(fā)生疲勞破壞的位置，盡量使緊固件都用在緊配合或干涉配合的孔中。穿過油箱區(qū)、氣密區(qū)的緊固件，也應(yīng)優(yōu)先選用干涉配合的緊固件，以確保邊界的密封效果。

（5）對于用于安裝管路和線束支架的連接，緊固件數(shù)量不應(yīng)少于兩顆，一般采用單排緊固件連接。對于用于安裝拉桿接頭等受載較大的場合，一般采用雙排緊固件連接。

3.3 密封設(shè)計(jì)

對于緊固件穿透油箱的支架，支架安裝時(shí)，系統(tǒng)支架與飛機(jī)結(jié)構(gòu)的貼合面需要進(jìn)行貼合面密封，貼合面邊緣需要進(jìn)行填角密封，安裝支架的緊固件需要濕安裝且緊固件端頭需要封包密封，實(shí)現(xiàn)油箱內(nèi)外的物理隔離，以消除燃油或燃油蒸汽液體的泄漏。

4 結(jié)束語

燃油系統(tǒng)管路安裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對保證飛機(jī)燃油系統(tǒng)功能，確保飛機(jī)安全飛行起到至關(guān)重要的作用。燃油系統(tǒng)管路安裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足燃油系統(tǒng)管路的安裝要求，能承受飛機(jī)飛行過程中的載荷和管路傳遞的載荷。合理選擇管路與支架、支架與支架、支架與飛機(jī)結(jié)構(gòu)連接的緊固件，保證管路安裝可靠。另外，為了防止油氣泄漏，緊固件穿越油箱邊界的安裝支架與飛機(jī)結(jié)構(gòu)之間應(yīng)采用足夠的密封措施。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉德剛，王澍，等.民用飛機(jī)燃油管路設(shè)計(jì)研究[J].裝備制造技術(shù)，2014，8：223-225.