飛機(jī)罩布自動化罩蓋研究

王永玉，柳艷琴，程鑰，高三蕊

飛機(jī)罩布自動化罩蓋研究

王永玉，柳艷琴，程鑰，高三蕊

（設(shè)計院綜合技術(shù)所，陜西 西安 710089）

介紹了飛機(jī)停放時地面防護(hù)用罩布的使用狀態(tài)，分析了目前飛機(jī)配套的地面防護(hù)用罩布存在的問題，提出了發(fā)展地面防護(hù)用罩布需解決的問題，進(jìn)行了飛機(jī)地面防護(hù)用罩布的自動化罩蓋研究。

飛機(jī)防護(hù)用罩布；飛機(jī)防護(hù)罩布現(xiàn)狀；罩布自動化罩蓋研究；罩布性能

在露天停放飛機(jī)時，外界各種自然條件，如濕氣、日光、雨水、冰雪、雷電、風(fēng)、灰砂、溫度變化等，會使飛機(jī)產(chǎn)生變形或出現(xiàn)腐蝕等不良影響。若蒙皮產(chǎn)生變形或出現(xiàn)腐蝕，不但會減弱機(jī)體結(jié)構(gòu)承載能力，而且會破壞飛機(jī)的空氣動力性能；塵土、雨水進(jìn)入機(jī)體會引起內(nèi)部銹蝕，降低承載能力，甚至引起結(jié)構(gòu)損壞并對機(jī)載設(shè)備的性能產(chǎn)生不利影響；玻璃發(fā)霧會防礙飛行人員觀察，玻璃出現(xiàn)銀紋或劃傷，可能會造成玻璃爆破等重大事故。因此，飛機(jī)的日常防護(hù)對飛機(jī)的使用壽命及安全性非常重要，通常用罩布保護(hù)飛機(jī)表面，罩布的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及其罩蓋方式直接影響其防護(hù)性能，很有必要對其進(jìn)行研究。

1 飛機(jī)防護(hù)罩布介紹

1.1 罩布設(shè)計主要考慮因素

飛機(jī)罩布的研制，主要是根據(jù)飛機(jī)的使用防護(hù)要求，結(jié)合飛機(jī)要求保護(hù)的位置，利用某種特定的防護(hù)材料和形式達(dá)到飛機(jī)防護(hù)的技術(shù)要求。一般飛機(jī)罩布研制時主要從以下幾個方面考慮。

1.1.1 罩布材料

飛機(jī)罩布材料的選用與飛機(jī)的使用環(huán)境、飛機(jī)外表材質(zhì)、工藝制造技術(shù)和方便地勤人員維護(hù)密切相關(guān)，一般從綜合性能指標(biāo)考慮。選取具有一定強(qiáng)度、密度，防靜電、防水性、耐環(huán)境性好、透氣性好，不腐蝕飛機(jī)、滿足質(zhì)量保障體系要求、經(jīng)濟(jì)性好的罩布材料。目前常用的飛機(jī)罩布材料有858T單面涂層透濕防雨布、362B草綠色滌綸帆布、053防水粗平布、858T-Z單面涂層阻燃透濕防雨布。

1.1.2 罩布結(jié)構(gòu)

為了全面地保護(hù)飛機(jī)，飛機(jī)全部機(jī)身和機(jī)翼都配有罩布。由于機(jī)身外表面面積大，形狀不規(guī)則，需將飛機(jī)罩布分成若干面積形狀不等的塊，各罩布的連接主要靠縫在罩布上的尼龍搭扣和絆環(huán)（絆帶）來實現(xiàn)，為了使飛機(jī)罩布與飛機(jī)貼合，使罩布處于拉緊狀態(tài)，罩布上需有捆帶和緩沖繩。罩布與飛機(jī)玻璃接觸的部位應(yīng)縫有絨布襯里，以便有效地保護(hù)飛機(jī)玻璃表面。為便于地勤人員操作，在機(jī)頭罩布頂端噴有中心標(biāo)記，機(jī)頭、機(jī)身各罩布的連接處噴有黃色中心箭頭，便于罩布連接對中。為便于識別各部件罩布，每件罩布上均噴有名稱及件號。

1.2 罩蓋程序

飛機(jī)罩布的罩蓋需要人抱著罩布利用工作梯爬上飛機(jī)頂部，在飛機(jī)頂部把罩布攤開，從上而下罩蓋，并在飛機(jī)頂部進(jìn)行罩布之間的連接。罩蓋具體操作過程參照圖1。

圖1 罩蓋具體操作過程示意圖

由一名機(jī)務(wù)人員抱著折疊好的罩布從1.5 m工作梯上到機(jī)翼上；從機(jī)翼走到機(jī)身，分別將不同部位的罩布運(yùn)至前機(jī)身部位和其他各個部位（此過程中需注意腳下天線）；在飛機(jī)頂部把罩布攤開，從上而下、由前至后依次罩蓋；機(jī)下兩名機(jī)務(wù)人員將罩布系緊在機(jī)身上。

2 存在的問題

由于受經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的發(fā)展限制，眾國現(xiàn)階段的飛機(jī)罩布還存在一些問題和不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 材料重

現(xiàn)在罩布常用材料主要問題是質(zhì)量較大，部分罩布材料淋雨后還會增加約一倍的質(zhì)量，因此減輕罩布材料質(zhì)量是新材料選用的關(guān)鍵。

2.2 搭接不便

兩片罩布之間需要用綁帶連接，現(xiàn)階段所能選用的綁帶材料有限，連接每片罩布的綁帶耐用性差，風(fēng)吹日曬后很容易老化斷裂；兩片罩布之間除了用綁帶連接外，為了消除兩片罩布之間的縫隙，還采用了尼龍搭扣搭接，但尼龍搭扣搭接較麻煩，需要整條邊搭接后才能保證不被風(fēng)吹散，且尼龍搭扣的使用壽命很短。

2.3 存在操作安全隱患

因罩蓋罩布需要站在飛機(jī)頂部，在雨、雪、大風(fēng)天氣時，飛機(jī)蒙皮上非?；謾C(jī)頭罩布時人員要抱著罩布，從機(jī)翼走到機(jī)頭，在此過程中要繞開飛機(jī)機(jī)身上的天線，且機(jī)頭上表面能夠讓人員站立的弧形表面積并不大，各罩布質(zhì)量約20 kg，張開后在大風(fēng)的阻力下，稍不注意就有滑下飛機(jī)的危險。某型飛機(jī)機(jī)頭距地面大約4.5 m，人一旦掉下飛機(jī)肯定會受傷，非常危險，也可能損傷飛機(jī)。

3 罩布自動化罩蓋研究

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，飛機(jī)罩布設(shè)計也將引入電子化、智能化技術(shù)，飛機(jī)防護(hù)罩布將實現(xiàn)自動化、人性化、通用化，達(dá)到自動操作和方便取用。飛機(jī)罩布自動罩蓋的研制主要從以下幾個方面進(jìn)行。

3.1 應(yīng)用隱身輕型材料

飛機(jī)在機(jī)場停放時，隱身性能也成為提高飛機(jī)生存力的一個重要指標(biāo)。除了飛機(jī)自身的隱身性能外，對飛機(jī)罩布的材料也應(yīng)提出更高的要求。飛機(jī)罩布材料除了要求質(zhì)量超輕、防靜電、防雨等性能要求外，還應(yīng)具有一定的隱身性能。目前在多種軍事裝備上應(yīng)用的超材料，可以引導(dǎo)電磁波“轉(zhuǎn)向”，避開儀器探測，從而具有隱身功能。現(xiàn)已研制出了柔軟的、超輕的薄膜式超材料，使超材料作為飛機(jī)罩布的主體材料成為可能。

3.2 模型化設(shè)計

飛機(jī)罩布設(shè)計時需根據(jù)飛機(jī)外形，利用飛機(jī)產(chǎn)品準(zhǔn)確的MBD設(shè)計模型，通過CATIA或者CAD輔助設(shè)計手段進(jìn)行防護(hù)罩設(shè)計，使罩布與飛機(jī)外形更加貼合，便于罩布罩蓋時監(jiān)測罩布與飛機(jī)上的定位部位距離，實現(xiàn)罩布自動化罩蓋。具體設(shè)計步驟如下：根據(jù)飛機(jī)防護(hù)技術(shù)要求，確定防護(hù)罩布在飛機(jī)外形上的具體范圍和部位；在飛機(jī)產(chǎn)品模型上獲取相應(yīng)部位的飛機(jī)產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)模型（如機(jī)身外形、框軸線、長桁軸線、機(jī)翼外形、肋平面、弦平面等）；對截取的飛機(jī)產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)模型進(jìn)行光順、修型，得到一個光順的可展開的CATIA曲面模型；為確保防護(hù)罩布將產(chǎn)品完全防護(hù)住，將光順、修型后的CATIA曲面等量的向外放大偏置50～80 mm；按照選定防護(hù)材料的最大幅面將放大后CATIA曲面分割裁剪成若干小曲面；利用CATIA的展開命令將分割裁剪后的小曲面展開成平面，并打印成1∶1紙模線；按1∶1紙模線裁剪防護(hù)罩布，將小片罩布縫制成完整的防護(hù)罩。

3.3 充氣式快速搭接結(jié)構(gòu)

罩布設(shè)計成真空自動充氣式罩布，罩布打開后自動充氣成中空狀態(tài)，且有排水溝槽設(shè)計，兩塊罩布之間從防水溝槽處搭接，從下端拉緊固定。不需要絆帶連接，也不需要尼龍搭扣搭接，方便罩蓋。將全機(jī)身防護(hù)罩布、機(jī)身防雨罩布與防冰雹罩布合三為一，減少罩布品種和數(shù)量。新型罩布典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。罩布之間的搭接如圖3所示。

圖2 新型罩布典型結(jié)構(gòu)

圖3 罩布之間的搭接

3.4 自動化罩蓋

利用自動化、智能化裝備，利用抽真空技術(shù)對罩布進(jìn)行壓縮，將壓縮后的罩布放入特定的設(shè)備中，用該設(shè)備將壓 縮后的罩布向上拋放到飛機(jī)上面，利用智能化裝備，將充氣后的罩布打開后自動防護(hù)于飛機(jī)外表面，在飛機(jī)下端拉緊 固定。

智能化裝備結(jié)構(gòu)包含彈射系統(tǒng)、拋放系統(tǒng)，拋放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于拋放，質(zhì)量小，拋放氣動性能好，機(jī)構(gòu)簡單。利用位置傳感器測量自動化罩蓋裝置與飛機(jī)需要罩蓋表面的距離，檢測傳感器測得的信號，把信號送入控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、計算、判斷，通過繼電器、氣缸或調(diào)速器等裝置控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度、運(yùn)動位置，也可通過計算機(jī)屏幕和控制按鈕實現(xiàn)操作。

由于罩布材料和結(jié)構(gòu)的輕量化改進(jìn)，收起罩布時，不用爬上飛機(jī)，抓住飛機(jī)下端一側(cè)的拉緊帶，將罩布從飛機(jī)上直接拉下，保證了操作人員的安全。

4 結(jié)束語

飛機(jī)罩布自動化罩蓋的研究，簡化了罩布的罩蓋程序，提高了飛機(jī)的保障效率，有效地解決了飛機(jī)防護(hù)罩布的罩蓋操作安全問題，提高了飛機(jī)防護(hù)罩布性能，增加了軍用飛機(jī)在機(jī)場停放的隱蔽性，保證了飛機(jī)的使用壽命及安全性，從而提高了飛機(jī)出勤率。

［1］謝蒂，科爾克.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計［M］.薛建斌，朱如鵬，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

［2］《飛機(jī)設(shè)計手冊》總編委會.飛機(jī)設(shè)計手冊［M］.北京：航空工業(yè)出版社，2005.

［3］姬金祖.隱身原理［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2018.

［4］姚福來.自動化設(shè)備和工程的設(shè)計、安裝、調(diào)試、故障診斷［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

2095－6835（2020）24－0110－02

V223

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.24.039

王永玉（1973—），陜西西安人，大學(xué)本科，高級工程師，設(shè)計員，研究方向為飛機(jī)地面保障。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕