民用飛機艙門密封結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

索瑞

摘 要 本文針對民用飛機艙門密封結(jié)構(gòu)做出了進一步探究，詳細分析了飛機艙門密封結(jié)構(gòu)影響因素，提出了飛機艙門密封結(jié)構(gòu)設(shè)計建議，有益于民用飛機艙門密封結(jié)構(gòu)性能的提升。

關(guān)鍵詞 民用飛機;艙門;密封結(jié)構(gòu)

當前，對于飛機的制造，密封艙設(shè)計為主要方式，其質(zhì)量對飛機的綜合性能有著非常大的影響作用，如新舟系列飛機登機門密封質(zhì)量直接影響艙門手柄打開力值，應(yīng)急門密封質(zhì)量直接影響艙門階差，間接影響安裝工藝性等。現(xiàn)代民用飛機的設(shè)計，引入了更多的先進技術(shù)以及構(gòu)件，需要氣密艙門在密封性方面有相應(yīng)的優(yōu)化以及提升。其中，針對密封結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量保障，屬于理論以及實踐探究當中的關(guān)鍵性問題，要對其中存在的各項影響因素盡可能把控，并在此前提下，構(gòu)建密封結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，以便實現(xiàn)提高密封結(jié)構(gòu)性能的要求和目標。因此，本文針對民用飛機艙門密封結(jié)構(gòu)進行了如下分析。

1飛機艙門密封結(jié)構(gòu)影響因素分析

1.1 密封結(jié)構(gòu)會受到結(jié)構(gòu)剛度產(chǎn)生影響

針對密封結(jié)構(gòu)具備的性能，對其產(chǎn)生的影響因素會在密封形式、鉸鏈布置以及結(jié)構(gòu)剛度等方面有集中表現(xiàn)。例如：在結(jié)構(gòu)剛度層面，會引起密封結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重變形，所以影響其中的密封性能。站在整體結(jié)構(gòu)角度進行分析，門區(qū)屬于關(guān)鍵的應(yīng)力區(qū)域，大量壓力荷載會在這一區(qū)域產(chǎn)生作用，如對機身扭矩等。一旦艙門的狀態(tài)為增壓，那么門框會承受相應(yīng)的壓力荷載作用，如果艙門沒有較為理想的承重性能，便會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形問題。所以，在控制結(jié)構(gòu)剛度當中，需要針對門區(qū)以及艙門結(jié)構(gòu)的設(shè)計，開展一系列的剛度探究分析，對承受結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形問題進行判斷，并明確具體的變形量，以便對密封性的提升給予更高的保障[1]。

1.2 密封件對艙門密封性產(chǎn)生的影響

密封件的有效、正確應(yīng)用，會對艙門密封性產(chǎn)生非常關(guān)鍵的影響。針對密封結(jié)構(gòu)的一般設(shè)計，需要對結(jié)構(gòu)變形匹配、密封件具體的截面形狀進行充分考量，如果沒有對存在的因素進行良好的控制，產(chǎn)生的弊端問題會非常多。例如：使用的密封帶沒有較為理想的剛性，所以結(jié)構(gòu)間隙會非常小，以至于艙門關(guān)閉時，時常會出現(xiàn)堆積以及夾帶情況。此外，密封帶產(chǎn)生的變形量并不會非常大，所以門區(qū)以及艙門發(fā)生的變形補償，并不能將自身的作用效果發(fā)生出來。結(jié)合事實進行分析，由于密封件的種類各有不同，對密封結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響會存在一定的差異，如將截面形狀當作劃分依據(jù)，可以將其分為：氣胎式密封帶、墊條密封帶以及隔膜密封件[2]。在本次探究當中，對三種密封結(jié)構(gòu)進行了研究，詳細分析了優(yōu)勢以及存在的不足：①隔膜密封。這一結(jié)構(gòu)，需要針對密封件前后壓差開展具體應(yīng)用，利用隔膜實現(xiàn)強化密封性的要求。需要關(guān)注的問題是，這一方法的使用，使得隔膜密封帶并不會產(chǎn)生非常理想的承載力，且有著非常復雜的安裝過程。飛機在運行時，空氣針對密封帶會產(chǎn)生相應(yīng)的破壞效果。②爪型密封。這一結(jié)構(gòu)需要針對密封表面，對密封帶爪型部分進行安裝，以便將密封過程完成。存在的缺點便是，密封帶會有非常嚴重的受損，特別是邊緣區(qū)域極為突出，所以滲漏問題非常容易發(fā)生。③管狀密封件。這一結(jié)構(gòu)需要對座艙壓力進行使用，以便門框以及密封帶，能夠?qū)崿F(xiàn)擠壓密封的目標。對于該項方式的應(yīng)用，又可以將其詳細劃分為壓密帶以及擠密封。壓密帶對壓縮量的控制給予了高度的強調(diào)，而擠密封對門框密封產(chǎn)生的摩擦作用給予了強調(diào)。

2飛機艙門密封結(jié)構(gòu)設(shè)計建議

2.1 詳細計算分析密封結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對結(jié)構(gòu)開展的設(shè)計工作，需要對結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)生的變形問題充分考量，并對各種氣動荷載作用中，艙門出現(xiàn)的位移變化情況進行判斷。采用的分析過程為：先需要對有限元模型的構(gòu)建進行考慮，以便在荷載當中直接對結(jié)構(gòu)承重力表現(xiàn)進行模擬，具體的步驟可詳細分為：①先明確艙門的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)、實際的布置形式，之后對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形發(fā)生指數(shù)給予判斷。②應(yīng)用HyperWorks或Nastran等相關(guān)軟件，將有限元模型的建立完成，并以此作為前提，判斷艙門發(fā)生的縱向位移、門區(qū)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的變形、艙門結(jié)構(gòu)發(fā)生的變形以及極限荷載條件中的具體表現(xiàn)，這樣能夠?qū)ψ冃尾课坏脑敿毲闆r進行獲取，進而強化控制相應(yīng)的變形量。③詳細驗證艙門結(jié)構(gòu)發(fā)生的變形問題，對密封帶是否將自身的補償能力發(fā)揮出來給予分析[3]。

2.2 建立三維模型以及驗證方法

建立出三維模型，從本質(zhì)上來說，可以有效判斷工藝可達性以及結(jié)構(gòu)裝配之間的協(xié)調(diào)性，以至于完成仿真模擬艙門具體的運動，使得模型的構(gòu)建更加精準，能夠確定容差性過程。其中需要關(guān)注的問題為，應(yīng)用三維模型可以分析出裝配制造當中存在的各項精度問題，仿真模型完成后，要將具體的驗證方式引入其中，例如開展氣密和疲勞測試，檢測功能等等，以便對結(jié)構(gòu)具備的協(xié)調(diào)性以及相應(yīng)的高密封性給予保障。最后才可以將編制的方案在具體設(shè)計當中進行應(yīng)用。

3結(jié)束語

總之，艙門密封結(jié)構(gòu)設(shè)計會對飛機綜合性能產(chǎn)生非常大的影響，是不可忽視的一項關(guān)鍵性因素。在具體設(shè)計時，需要對其中存在的每一項影響因素認真分析，充分考量，例如密封帶、結(jié)構(gòu)剛度等等。在此前提下，編制相應(yīng)的控制措施，并利用正確的計算以及驗證方法，對結(jié)構(gòu)密封性、具備的協(xié)調(diào)性等給予保障。

參考文獻

[1] 馬超.組合機構(gòu)在民用飛機艙門設(shè)計中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2015（8）：57-59.

[2] 王薇.淺談民用飛機艙門密封結(jié)構(gòu)的氣密可靠性[J].科技致富向?qū)В?014（17）：313.

[3] 張驥忠，雷海軍，翟廣陽，等.大規(guī)格民用飛機艙門硅橡膠密封帶減磨性能的研究[J].有機硅材料，2019，33（1）：42-45.