前緣縫翼自適應調整裝配技術研究

晏瀛

【摘 要】前緣縫翼在飛機起飛、降落過程中起到增加升力、提高性能的作用。對于縫翼裝配過程中的自身偏差和裝配誤差，設計了一種縫翼自適應調整裝配技術使縫翼加強肋與滑軌良好對接。并通過該機構的數學模型、運動仿真及實驗，驗證并計算了偏心襯套偏心量對前緣縫翼尾緣偏離的影響。目前，前緣縫翼自適應調整裝配技術已應用到大型客機縫翼設計中。

【關鍵詞】大型客機；前緣縫翼；裝配補償；偏心襯套

0 引言

前緣縫翼的設計是提高飛機的氣動性能，減小大迎角下的失速速度，增強飛機機場適應性的關鍵技術，是提高飛機國際競爭力的有效手段之一。隨著現代民機市場對飛機的高效性、經濟性提出了更高的要求，前緣縫翼的設計逐漸成為民用飛機研制過程中的一個重要課題。

由于縫翼是一種長跨距的柔性結構，在實際裝配過程中容易產生變形和扭轉，而且同時還要實現多連接點的完全配合，造成了前緣縫翼與滑軌連接易產生裝配應力難度，若強制裝配，首先，接頭會產生附加載荷，影響了接頭及滑軌的使用壽命；其次，影響了縫翼的外形精確度。本研究主要工作在于依托大型客機前緣縫翼的設計研究，設計出一種能夠適應縫翼自身偏差和裝配誤差的可操作補償機構。

1 縫翼與滑軌連接補償機構設計

大型客機縫翼滑軌與縫翼本體通過連接帶板、關節軸承、連接螺栓連接。縫翼滑軌與縫翼本體的連接分為兩種形式，一種為單耳—雙耳—連接帶板連接，定義該形式為主連接形式，一種為單耳—單耳—連接帶板連接，定義該連接形式為從連接形式。主連接形式為安裝在滑軌上的2個關節軸承，縫翼本體的一個關節軸承，通過2個連接帶板，3個連接螺栓連接而成。主連接形式上的加強肋壓入了兩個凸肩襯套和一個滑動襯套，縫翼安裝時，縫翼本體的一個凸肩襯套與安裝在滑軌上的關節軸承貼合，該形式控制縫翼本體的展向定位。再通過滑軌襯套頂住關節軸承另外一側，以承受側向載荷。從連接形式為安裝在滑軌上3個關節軸承，縫翼本體加強肋上兩個軸承，通過4個連接帶板，5個連接螺栓連接而成。該形式運動機構設計簡單，滑軌圓心與縫翼轉軸重合，驅動器驅動滑軌完成定軸轉動，能夠滿足前緣縫翼的運動要求（圖1）。

圖2所示的偏心襯套可以為縫翼本體與滑軌接頭提供補償措施，利用偏心襯套調整縫翼尾緣與固定前緣的間隙。依次對每段縫翼，松開鎖扣，調整偏心襯套，獲得尾緣與固定前緣的指定間隙。然后鎖緊偏心襯套鎖扣。

這種連接機結構設計具有以下特點：

（1）前緣縫翼與滑軌連接處增加大偏角關節軸承，以適應前緣縫翼自身的變形，同時防止耳片承受面外力，所有連接孔增加連接襯套；

（2）在前緣縫翼裝配時設計定位基準，完全配合處增加滑動襯套以調節使零件貼合，同時在其它非定位基準配合處增加名義間隙以避免裝配誤差；

（3）每個前緣縫翼與滑軌連接處有兩點連接，一點固定，另外一點設計偏心襯套調節連接孔的相對位置，實現縫翼特定理論外形下與滑軌的連接。

2 縫翼與滑軌連接補償機構數學建模

擬定前緣縫翼與滑軌連接固定孔中心A，偏心襯套安裝孔心為B，偏心襯套孔心為C，前緣縫翼與滑軌連接調節孔中心D，縫翼尾緣尖部E，可通過尾緣尖部的偏離量表明偏心襯套對縫翼裝配的調節能力，建立圖3所示幾何模型。

由于A、D、E三點均為縫翼上點，且三點相對位置固定，可知E點的偏轉角度與D點相同。由于AB段位置固定，AD段偏轉角度а可在ΔABD內用余弦定理計算：

4 縫翼與滑軌連接補償機構試驗驗證

4.1 試驗方法

試驗件包括支撐板1件、翼肋隔板4件、滑軌2件、縫翼基座（含接頭）1件、連接塊6件、襯套8件、偏心襯套2件、偏心襯套襯套鎖扣2件，滑軌的半徑不同，旋轉軸線與滑軌平面垂直。縫翼接頭一個為單耳形式，一個為雙耳形式；雙耳接頭的下懸掛點和單耳接頭的內懸掛點同軸，并與滑軌旋轉軸線平行，這樣在調整偏心襯套時縫翼可繞著接頭的這條軸線進行旋轉偏移，如圖5、圖6。

試驗件以縫翼基座的4個頂點為測量基準，要求這4個點到支撐板X、Y面的距離誤差為±1mm，試驗件完成裝配后，檢測縫翼基座4個頂點到X、Y面的距離檢測結果，若不滿足4個頂點到X、Y面的距離要求，調整偏心襯套，檢測調整后4個基準點的位置是否滿足要求；若第一次檢測結果滿足要求，調整偏心襯套，驗證滑軌和縫翼的對接接頭的結構形式是否使縫翼具備這種可調性。

4.2 試驗結果及分析

試驗數據（表2、表3、表4）：

根據試驗件滑軌與基座對接設計原理可知，調整偏心襯套，基座可繞滑軌懸掛點進行鉸鏈運動。通過實驗數據可以表明，調整偏心襯套可以有效改善裝配引起的誤差。

5 結論

本成果中的連接補償設計與傳統的前緣縫翼與滑軌連接相比，具有更強的可調節性、可操作性及裝配容差允許，有效地提高前緣縫翼裝配效率和質量，預防裝配應力的發生，目前，已應用于大型客機前緣縫翼與滑軌連接的設計。交付運行以后，可延長前緣縫翼關鍵件及關鍵部位的維修和檢查間隔時間，大大減少因裝配應力造成的前緣縫翼在飛機飛行過程中導致零件疲勞斷裂、縫翼運動機構卡阻等事故的發生，具有較強的社會和經濟效益。

【參考文獻】

[1]王寶忠，等.《飛機設計手冊》第十冊結構設計[M].北京：航空工業出版社，2000.

[2]龐歡，喻天翔，王慧，宋筆鋒.典型縫翼機構虛擬仿真及運動卡滯可靠性分析[J].系統仿真學報，2013，25（7）：1652-1656.

[3]周金宇，陳占福.利用軸承偏心套調整斜齒輪副的接觸狀態[J].重心機械，2006（6）：5-8.

[4]Bartolone， Dean F. Independent front suspension eccentric alignment device[P]. United States：6176501，2011-1-13.

[責任編輯：王楠]