民用飛機艙門氣彈簧設計要求分析

嚴立浩 安琳琳

摘要：氣彈簧 （gas spring）是主要通過填充氣體實現支持、緩沖、止動和長度調節的元件，與傳統金屬彈簧相比，其有著形變速度較慢、動態力變化不大，易于控制的優點。本文結合民用飛機艙門設計，對其設計要求作通用性分析。

關鍵字：機構 參數化設計 艙門

引言

氣彈簧 （gas spring），又名支撐桿，是主要通過填充氣體實現支持、緩沖、止動和長度調節的元件，與傳統金屬彈簧相比，其有著形變速度較慢、動態力變化不大，易于控制的優點，且彈性曲線近乎線性，如圖1所示。其缺點在于成本高、使用壽命相對較短，主要類型見圖2所示。準確利用上述優點和性質，是做好民用飛機艙門設計的前提。

通用要求

1）必須滿足CCAR25-R4部要求；

必須滿足AS/EN 9100。

2）采用損傷容限設計準則，其設計壽命應當與飛機設計維護周期整體考慮

3）氣彈簧應能承受96h中性鹽霧試驗，試驗后活塞桿和缸筒表面不應有肉眼可見的腐蝕氣彈簧應能承受低溫-30℃ 高溫 80℃ 冷熱循環試驗：

使用環境惡劣的氣彈簧應反復進行12 次冷熱沖擊試驗，試驗后氣彈簧公稱力衰減量不應大于8%；使用環境一般的氣彈簧應反復進行2次冷熱沖擊試驗，試驗后氣彈簧公稱力衰減量不應大于 5%。

4）氣彈簧應有密封措施，防止氣體泄漏導致力衰減，如圖2所示。

5）對于向客艙一側的非金屬材料必須滿足阻燃要求。

6）考慮氣體泄露導致的性能下降，氣彈簧/阻尼器必須滿足至少20萬次使用循環。

考慮機構磨損導致的性能下降，作動筒必須滿足至少100萬次使用循環。

設計要求

1）氣彈簧必須能夠為艙門開啟或關閉過程提供支撐或者阻尼，來控制開啟或關閉速度。并可實現優化操縱力。

2）氣彈簧安裝應充分考慮考慮安裝形式及力臂的影響。

3）機構布置中應給出足夠空間，保證氣彈簧的行程。

安裝調試要求

1） 必須編寫安裝技術條件；

2） 安裝調試工具要求（定位銷、配重、吊具）

3） 必須有措施防止誤裝配；

4） 機構必須包含調節固定措施，該措施必須能夠將機構固定在關閉、上閂和上鎖位置，在設計上不允許使用可能導致零件損傷的固定措施。

5） 必須包含裝機安裝的內容

6） 必須包含安裝檢查的內容；

7） 應包含潤滑和噴漆的內容。

制造裝配要求

1） 在可能轉動的機構中緊固件應使用雙重鎖定措施，不能僅依靠摩擦自鎖。

2） 應包含稱重要求

3） 應包含密封要求

4） 應包含消耗品信息

5） 操作系統的所有元件都必須設計成能把因裝配或調節不當而導致故障的可能性減到最低程度；設計上做不到時，也可以用打上醒目和永久性標記的方法來滿足此項要求。

熱表處理

1） 電鍍層應符合相關規定，主要表面應光潔，無磕碰、劃傷、脫皮、鼓泡、針孔、起瘤、班漬、色差等缺陷。

2） 化學處理層應符合相關規定，色澤均勻，不得有紅銹、明顯的花斑和附著沉淀物。

3） 油漆涂層應符合相關規定，漆層平整，顏色一致，無明顯麻點，無嚴重流掛，不允許露底。

有限元分析

a） 整體艙門結構有限元靜力學分析，考察結構整體變形及強度，控制結構變形對機構的影響；

b） 關鍵結構零組件的靜力學有限元分析，考察局部結構的強度；

c） 機構零部件在動載作用下，關鍵零部件的變形和強度。

標記標牌

1） 飛機必須裝有規定的標記和標牌

2） 示于醒目處；

3） 不易擦去、走樣或模糊

結論

本文通過對氣彈簧通用要求、設計、安裝調試、制造裝配、熱表處理、標記等要求進行總結，對其設計要求作通用性分析。

（作者單位：上海飛機設計研究院）