某型飛機機尾罩安裝階差控制研究

張寶霞

（航空工業成飛公司部裝一廠，四川 成都 610092）

飛機機尾罩位于機身尾部，一般由耐高溫材料零件組合而成，以滿足飛機在工作狀態發動機尾噴高溫氣體從機體內順暢排出[1]。某型飛機機尾罩位于后機身的尾端，在機尾罩上更是附帶了部分機身尾翼外形，由大小不同的15件鈦合金零件及17件鈑金零件焊接加鉚接而成的整體件。由于飛機機身結構的特殊性，機尾罩位于翼身融合區域，大大提高了飛機機動性和隱身性。基于這些特點，為了保證機身表面階差和間隙質量，在后機身裝配和機尾罩制造、裝配時常常因為機尾罩制造裝配質量的不可控導致停工、反工，嚴重影響生產交付進度及客戶滿意度。

在目前的裝配技術條件和成批生產的前提下，為提高后機身表面質量和裝配效率，著重探討該型飛機機尾罩制造、裝配過程，通過實踐摸索超差規律，改進流程及工藝方法從而提高機尾罩的安裝質量。

1 機尾罩技術要求及施工現狀

1.1 技術要求及裝配難點

該型飛機，從機身10框位置開始，至飛機尾部（16框）為后機身部分，后機身左右外側上下表面分別融合了機翼部分外形，與機身一起融合成S型。機尾罩位于后機身的末端，從15框至16框。機尾罩與后機身的工藝分離面為機身15框位置、邊條翼對接處，即機尾罩既與機身對接，同時又與邊條翼面對接（詳見圖1）。

圖1 機尾罩

依據設計要求，機尾罩外形與同其對接的后機身蒙皮之間不允許存在逆航向的階差，對于順航向的階差應滿足如下要求：

①最大階差允許到0.8 mm；

②當局部階差不大于1.5 mm時，允許敲修后機身蒙皮使階差滿足①條件的要求。敲修后的蒙皮表面不允許出現尖棱或凹陷，更不允許產生裂紋（詳見圖 2）。

圖2 機尾罩與機身對接處截面示意圖

設計如此要求，是為了提高飛機的機動性和隱身性[2]，但卻大大增加了制造和裝配的難度。

裝配時，必須保證對接處對縫間隙和階差滿足技術要求，不僅要滿足機尾罩與機身在15框處的對接，還要滿足兩側邊條翼面的對接。需要協調調整的位置較多，可調整的公差小，操作者安裝十分困難，裝配后很難達到設計要求。同時，整個機尾罩為鈦合金焊接件（除左右兩側與邊條翼面對接處的邊條），可塑性差，在安裝時修配困難，也加大了機尾罩的安裝困難，是造成機尾罩安裝質量不穩定的重要因素。

1.2 機尾罩安裝現狀

后機身的裝配流程：架前組合→架內裝配→后機身總檢、下架→架外蒙皮的補充鉚接→后機身系統安裝→機尾罩在后機身上的預裝→機尾罩的安裝→后機身交付。

實際生產中，機尾罩安裝后經常出現下列問題：機尾罩與后機身腹部口蓋蒙皮、機身S蒙皮1、機身S蒙皮2階差不符合要求（大于0.8 mm）。由于口蓋蒙皮及S蒙皮為雙曲度外形，厚度較厚，且熱處理后蒙皮脆性較大，裝配時難以敲修排除，遂一直存在階差超差的問題。隨機統計了連續生產的12架后機身，階差超差情況詳見表1.

機尾罩各區域定義見圖3.

圖3 機尾罩各區域定義圖

1.3 原因分析

通過對某型飛機機尾罩結構形式、材料和裝配協調等方面進行深入分析，發現出現各種超差問題的原因主要在以下方面：

（1）零件制造質量不穩定

該型飛機機尾罩共115件鈦合金零件及17件鈑金零件焊接加鉚接而成，各個零件制造時本身誤差就大，焊接鉚接后整體機尾罩誤差更大，并且有應力變形，導致每個機尾罩都有較大差異。

與機尾罩對接的后機身S蒙皮1、機身S蒙皮2為鋁合金鈑金件，面積較大，毛料尺寸分別都為1 500 mm*1 300 mm，又是S型雙曲度蒙皮，最終蒙皮實物的尺寸、外形與理論會存在較大誤差。

（2）后機身S蒙皮的安裝質量不穩定

后機身S蒙皮1、S蒙皮2安裝在后機身12框至15框段的左右兩側，分別橫跨4個機加框、5個鈑金框，其中13框、14框為雙翻邊機加框，12框、15框為單翻邊機加框，其余為鈑金框。

蒙皮安裝流程：在后機身總裝型架上骨架裝配完成后開始定位修配S蒙皮，蒙皮定位好后以定位鉚釘的形式進行固定，后機身下架后再以13框、14框兩個雙翻邊機加框為中心，按二分法鉚接各個框與S蒙皮。

表1 連續12架機尾罩與機身階差情況統計表

研究發現蒙皮的鉚接順序不合理。二分法鉚接是將鉚接后產生的誤差均勻的移到蒙皮的前后兩側[3]，由于后機身機體的特殊性，在后側只有14框與15框與蒙皮鉚接，14框為四列鈦合金鉚釘，15框為單列鋁合金鉚釘，蒙皮在14框連接件較強，故蒙皮鉚接后在15框處產生的變形較為明顯（鉚接后框后產生微微后翹）。

2 研究控制措施

2.1 零件制造質量控制

（1）增加工裝保證質量

①增加15框的外形控制卡板，卡板做成等距；

②15框端面增加16個結合孔定位器，孔位按結合模板協調，定位器孔銷配合為Φ8H9/f9、Φ8.2H9/8.0f9（與產品上此處的配合孔徑精度一致）；

③增加15框上的襯套端面定位面；

④增加16框的內形控制模板、模板做成等距；

⑤增加6、7、8隔框的外形卡板，卡板做成等距3 mm.

（2）增加產品檢驗控制措施

①在機尾罩下架前對鎖銷孔進行檢查：6個鎖銷定位孔均能用定位銷能靈活插入。

②在機尾罩下架前對襯套端面間隙進行檢查：各襯套端面與定位面間的間隙值，任兩個間隙值之間的差值不大于1.5 mm（此條允許在夾緊狀態下檢查）。

③產品在15框處外形公差按如下公差值控制：機尾罩蒙皮上安裝支臂的區域，外形按公差按+0.3~1.2控制，除支臂區域外的其余區域按-0.1~1.2控制；尾噴口內形公差±2 mm控制；其余公差按產品圖紙、技術條件。

④加強機身S蒙皮1、機身S蒙皮2貼合度檢查。

2.2 機尾罩裝配流程改進

將機尾罩上隔框的安裝由機尾罩的組合工序調整到后機身架外機尾罩完成定位后進行安裝：隔框6、7、8 不與型材 2、3、4 相連，但為了保證隔框與型材連接時的鉚釘邊距，型材2、3、4必須與隔框6、7、8一起協調定位，定位后僅鉚接型材，隔框在機尾罩與機身協調定位后再進行鉚接，以消除因隔框定位不準確造成機尾罩與邊條蒙皮產生剪刀階差。

為保證準確定位，邊條接頭處的連接孔由零件車間制出。

2.3 后機身S蒙皮裝配方法改進

調整后機身S蒙皮的鉚接方式：S蒙皮定位、修配、制孔后，采取從后往前的鉚接方法，即從后端15框處開始鉚接，逐步往前鉚接每一個框與蒙皮，將鉚接后蒙皮產生的變形釋放在最前端，以減少后端變形引起的階差。

3 措施驗收

通過改進措施的先后實施，某型飛機后機身機尾罩裝配質量明顯好轉，裝配后階差控制在設計要求的范圍內，提高了后機身裝配質量和生產進度。改進后的飛機各點位階差均未超差，連續跟蹤測量3架，數據如表2所列。

表2 改進后連續3架機尾罩與機身階差情況統計表

4 結束語

在某型飛機機尾罩安裝階差研究過程中，針對總體設計要求，從零件生產到形成組件，再到組件與機身的對合，采取了一系列控制措施，解決了架架超差的裝配難題，實現了裝配質量的提升。