民用飛機艙門優(yōu)化分析

索瑞 中航西飛民用飛機有限責任公司

一、民用飛機艙門不同階段的設計方案

（一）民用飛機艙門的布置

在民用飛機艙門的布置階段，其主要方法包括：第一，飛機艙門的布置。設計部門應該確定前后登機門、服務門以及貨艙門的大小、數量等，之后再考慮其他的應急門，按照飛機機身安裝設備的維護情況，分析人員出入的舒適度，以便提高飛機艙門布置的有效性。應該注意的是，飛機艙門的布置也應該兼具應急出口的作用，并按照CCAR 25 部，關于應急出口布置要求的相關內容，構建應急出口的布置方案，以便提高民用飛機艙門的使用及安全處理效果。在應急艙門布置因素分析中，應該保證飛機在非正常姿態(tài)的情況下，90 秒內使乘客及機組人員全部在機艙內撤離到安全位置。在民用飛機的貨艙門布置中，應該分析飛機的裝載能力，并在最大限度上保證包裝箱的正常進出，通常情況下，在登艙門以及貨艙門布置中，應該將其設置在飛機兩側，以便達到人貨分流的目的，同時也可以保證艙門布置的安全性。第二，在民用飛機艙門選擇的過程中，其主要類型包括堵塞式、半堵塞式以及非堵塞式等不同形式。對于不同的艙門形式，都應該符合飛機內外部壓差所引發(fā)的荷載量，以便提高飛機艙門的使用效果。第三，在民用飛機艙門的開啟方式選擇中，應該根據民用飛機的特點，選擇手動操作開啟或是動力驅動開啟的方式，并通過開啟方式的技術研究，降低風險成本，保證飛機艙門使用過程中的安全性。

（二）民用飛機艙門的初步設計階段

第一，在艙門的總體方案確定之后，相關部門應該根據艙門的位置特點，進行艙門布置以及機構交點的位置協(xié)調。首先，分析機構的功能要求，例如，根據艙門的運動方式以及操作方法等，判斷艙門是否需要從內外兩側安裝操作手柄，同時也應該分析是否設置增壓預防裝置等，通過這些因素的分析，可以避免民用飛機艙門使用中存在的安全隱患問題；其次，在機構性能的參數確定中，應該按照飛機艙門的使用特點，設定轉動角度以及平移距離等；最后，在艙門的安全性能分析中，應該對應急艙門進行簡單說明，相關的人機工程應該符合設計標準。例如，在飛機艙門的手柄高度設定中，應該將其設置在門檻上762～1397mm 的位置，提高操作人員的使用效果。第二，艙門結構方案的設計。在民用艙門的結構設計中，通常需要考慮以下因素。首先，根據民用飛機的基本特點，艙門的材料可以選擇金屬結構以及復合材料結構等，通過不同材料的使用，可以提高飛機艙門的整體性能。其次，在不同鋼構件布置的過程中，應該使構件布置滿足艙門的強度及剛度需求，以便提高艙門鋼構件的設計及的使用效果。第三，在艙門密封形式確定中，設計部門應該根據艙門的密封結構確定密封帶截面尺寸以及壓縮量的大小等，保證民用飛機艙門設計參數的精準性。

（三）民用飛機艙門的詳細設計階段

1.動力學仿真分析

在民用飛機艙門設計的過程中，通過動力學仿真分析，可以使設計人員清楚地了解基層構建的運動過程，以及與其他構建的運動間隙等，并及時構建干預方案，有效避免民用飛機艙門使用過程中出現的問題。例如，在提升機制仿真分析中，對于提升機制而言，其主要包括導向機構，提升機構以及平移機構等，通過這些機構的綜合運用，在平移機構輔助運動的情況下，只是稍微進行提升處理，就可以實現軸線的輕微轉動。也就是說，在運動仿真學分析中，對手柄機構進行平移處理，可以達到艙門提升的目的。

2.功能性試驗

結合民用飛機艙門的設計特點，在功能性研發(fā)試驗的過程中，相關設計單位應該根據新型、并未驗證的艙門進行設計分析，通過艙門密封性手柄立以及正常開啟關閉功能的試驗等，確定具體的設計方案。

3.結構優(yōu)化實驗

民用飛機艙門的結構優(yōu)化設計中，設計部門應該根據艙門骨架的布置特點，選擇艙門尺寸、開啟方式以及布置關系等，使飛機艙門在保證使用強度及剛度的前提下，達到簡潔設計的目的。

4.強度分析

在飛機艙門的強度分析過程中，以蜂窩夾層結構為研究對象。在飛機艙門的材料選擇中，使用內外蒙皮均為2024—T42 的鋁合金材料，其中的泊松比為0.33，密度為2768 kg/m3，蜂窩芯為5052 鋁合金蜂窩芯。飛機飛行的過程中，均布氣動荷載為2.7 Mpa，作用在艙門內蒙皮上，并與作用在艙門外蒙皮的方向一致。強度分析內容包括以下幾點：第一，在不同蒙皮厚度對艙門剛度影響因素分析中，在初始設計階段，需要根據以往經驗以及機構約束條件等，選擇蜂窩芯最后的位置，其厚度達到30.2 mm，機構連接處的厚度達到了23 mm，在實際分析的過程中，可以發(fā)現，當蒙皮厚度增加時，對艙門強度的影響是較為明顯的。例如，在內外蒙皮厚度，從1.27 到2.80mm 的變化過程中，艙門變形的最大位移在10.27mm 減小到2.86mm。第二，在加強墊板對艙門剛度影響因素分析中，當蜂窩的高度增加到40.2 mm 時，內外蒙皮厚度為1 mm 的情況下，等加強墊板厚度為2 mm 時，艙門的變形最大位移達到了4.11 mm，而在加強墊板厚度為5 mm 時，艙門最大位移為4.05 mm。這一現象意味，加強墊板對艙門剛度的改變影響較小。第三，在抬高接頭連接處，蜂窩高度對艙門剛度影響因素分析中。當接頭處的蜂窩高度局部抬高10 mm 之后，其位移量減小為0.13mm，通過這一研究可以發(fā)現，接頭處蜂窩高度增加時并不會對艙門的剛度造成影響。

二、結束語

總而言之，應該根據不同機階段的設計經驗，進行艙門設計方案、布置位置以及艙門強度等綜合因素的分析，并根據民用飛機艙門設計的設計需求，構建針對性的設計方案，發(fā)揮民用飛機艙門的使用效果，保證飛機飛行的安全性，避免安全隱患等問題的出現。