某型軍用飛機外掛副油箱安定面的改進設計探討

陶偉龍

（湖北三環漢陽特種汽車有限公司，湖北 武漢 430000）

1 軍用飛機外掛燃油副油箱介紹

1.1 副油箱結構

副油箱用防銹鋁材料作為受力蒙皮，由前段蒙皮、中段蒙皮、后段蒙皮、承力框、安定面、掛鉤、輸油管、增壓管及各接頭等組合而成。

1.2 安定面的作用

副油箱安定面的作用：保證副油箱在投放時的安定度，防止副油箱碰撞飛機，保證飛機的飛行安全；掛副油箱的飛機靜安定不足時，副油箱安定面能平衡不穩定性，增加其安定性。

2 探討由來

某型飛機在外場掛裝副油箱進行若干架次飛行訓練后，安定面前緣/主盒段過渡區域出現裂紋現象，針對此現象，研究副油箱安定面的改進設計方案。

3 原因分析

安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡處，急劇的截面突變、剛度突變致使該部位產生高的應力集中和高的應力，容易導致該部位在使用中過早產生裂紋。

4 改進設計方案

（1）將安定面邊緣直段面懸臂結構改成平滑過度，形成的三角形剖面結構，增加其強度及剛度。

（2）對安定面進行加強，將安定面撐桿加長到安定面加強型材上，與安定面加強型材形成整體。

5 安定面改進前、后強度分析

計算所用載荷為設計載荷，不確定系數1.5。根據安定面受載分析，安定面最大載荷774.5kg（設計載荷），有限元計算時按均布壓力加載，壓強=總載荷/安定面面積。

5.1 安定面改進前強度分析

（1）改進前安定面結構由蒙皮、長型材、短型材、安定面加強筋、安定面撐桿等組成。所有結構材料均為5A02。

材料性能：5A02，E=69000MPa，σb=165MPa。

（2）應力分析。前緣/主盒段過渡區域（即外場產生裂紋區域）最大Von應力為200MPa，見圖1。

圖1 改進前前緣裂紋部位應力

M.S.=165/200-1=-0.18。

改進前，該區域應力水平高，不滿足強度要求。

5.2 安定面改進后強度分析

（1）改進后的安定面由蒙皮、方筒型材、安定面撐桿、加強型材等組成。其中蒙皮、安定面撐桿材料為5A02，其余型材材料為2A12。

材料性能，5A02（LF2），E=69000MPa，σb=165MPa；

2A12（LY12），E=67600MPa，σb=390MPa。

（2）應力分析。安定面最高應力93MPa，位于2號方筒型材接頭處。前緣/主盒段過渡區域（即外場產生裂紋區域）的應力集中情況已大大改善。

前緣/主盒段過渡區域最高應力47.2MPa。

M.S.=165/47.2-1=2.5。

改進后該區域應力水平大幅降低，滿足強度要求。

6 結語

副油箱安定面改進前，安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡處，容易導致該部位在使用中過早產生裂紋。在實際氣動載荷分布情況下，該部位的靜強度不滿足要求。改進后，安定面前緣部分與安定面承力盒段的過渡非常平緩，極大地降低了上述部位的應力集中與應力。改進后該部位的應力僅為改進前的約24%；安定面承力盒段骨架結構以及與副油箱箱體的連接也得到了優化加強，強度能滿足使用要求。