一種偏心鎖環在某型飛機座艙蓋調試過程中的應用

褚康超 鐘德喜 李生興

摘要：某型飛機座艙蓋鎖環與鎖鉤的配合間隙要求是座艙蓋調試過程中的關鍵技術要求，受座艙蓋外形尺寸限制，座艙蓋鎖環的安裝位置無法調整，導致座艙蓋鎖環與鎖鉤的配合間隙超差故障難以排除。本文主要闡述設計偏心鎖環，安裝偏心鎖環排除座艙蓋鎖環與鎖鉤的配合間隙超差故障。

關鍵詞：偏心鎖環;排除;故障

1? 引言

作為座艙蓋調試作業過程中的關鍵特性，座艙蓋鎖環與鎖鉤的配合間隙要求尤為重要，間隙超差可導致座艙蓋上鎖不牢靠，嚴重時可導致座艙蓋上鎖失效，引發飛行事故。

某型飛機座艙蓋鎖環與鎖鉤共12組，在座艙蓋調試作業時要保證所有鎖環與鎖鉤的配合間隙要求。但在座艙蓋實際調試過程中發現大部分飛機存在鎖環與鎖鉤間隙超差故障，且座艙蓋外形尺寸難以調整，使得該故障難以得到有效地排除。

之前采用擴大鎖環安裝孔補片加強的方式對鎖環進行移位，此方式有以下缺陷：第一難以保證移位尺寸和位移方向的精度;第二對座艙蓋骨架的整體結構造成破壞，降低了座艙蓋骨架的設計強度;第三用此方法耗時耗力，使修理周期難以保證。因此，應研究一種快速有效的修理方法排除此故障。

2? 座艙蓋鎖系統簡介

某型飛機座艙蓋鎖系統有鎖環和鎖鉤組成，鎖環安裝于座艙蓋兩側骨架上，由鎖環底座和環兩個部分組成，通過鎖環底座上的兩個φ6螺栓孔與座艙蓋骨架連接固定;鎖鉤安裝于座艙口框梁上，由鎖鉤底座和鉤組成，通過鎖鉤底座上的三個φ6螺栓孔與機身座艙口框連接。在關閉座艙蓋時，座艙蓋向前滑行，環套住鉤，座艙蓋上鎖，上鎖狀態見圖1。

3? 故障描述

通過統計座艙蓋鎖環與鎖鉤的間隙超差故障數據，分析發現鎖環與鎖鉤配合間隙超差故障主要集中在兩個方面，一是鎖環與鎖鉤配合的側間隙超差。根據規定，座艙蓋鎖環與鎖鉤的左、右側間隙均應不小于0.5mm，合格的配合狀況見圖2，在調試座艙蓋時，發現多組鎖環與鎖鉤側間隙超差，更甚者無法上鎖，故障現象見圖3;二是鎖環與鎖鉤配合的后間隙超差。根據規定，鎖環與鎖鉤的后間隙應為（3±1）mm，合格的配合狀況見圖4，在調試座艙蓋時，發現多組鎖環與鎖鉤的配合后間隙超過4mm，最大間隙可達到6mm，故障現象見圖5。

4? 偏心鎖環的設計和故障排除

4.1? 設計偏心鎖環排除側間隙超差故障

將鎖環底座上的兩個φ6螺栓孔偏移，偏移量設定編號S，得到一類偏心鎖環，編號pxsh001-S。為了保證兩個φ6螺栓孔偏移后的最小邊距要求，將鎖環的外圓尺寸由R10增加到R12.5，見圖6。

為了保證鎖環螺栓孔的最小邊距要求，結合鎖環與鎖鉤側間隙超差故障的模式，偏移量S設計在（0～2）mm之間，每隔0.5mm變化一級即可，得出5種規格的偏心鎖環。編號為pxsh001-0、pxsh001-0.5、pxsh001-1.0、pxsh001-1.5、pxsh001-2。

根據鎖環與鎖鉤側間隙的超差情況，見圖7，選擇相應偏移量S的偏心鎖環pxsh001-S，安裝偏心鎖環可排除側間隙超差故障，見圖8。

4.2? 設計偏心鎖環排除后間隙超差故障

將鎖環上環的位置偏移，偏移量設定為U，得出一類偏心鎖環，編號pxsh001-U，見圖9。

為了保證φ6螺栓孔的倒角尺寸，結合發生鎖環與鎖鉤后間隙超差故障的模式，偏移量U設計在（-2～2）mm之間，每隔0.5mm變化一級，得出9種規格的偏心鎖環，編號為pxsh001-（-2）、pxsh001-（-1.5）、pxsh001-（-1）、pxsh001-（-0.5）等。

根據鎖環與鎖鉤的后間隙調整所需的數值，見圖10，選擇相應偏移量U的偏心鎖環pxsh001-U，安裝偏心鎖環可排除鎖環與鎖鉤后間隙超差的故障，見圖11。

4.3? 側間隙和后間隙均超差故障的排除

上述設計的偏心鎖環S是調整座艙蓋鎖環與鎖鉤側間隙超差故障的，偏心鎖環U是調整鎖環與鎖鉤后間隙超差故障的，這兩種偏心鎖環是兩種獨立的狀態，但是在實際工作過程中也可能發現鎖環與鎖鉤的配合側間隙和后間隙均存在超差故障的現象，因此需將兩種偏心鎖環的偏移值S、U相結合，設計一種既能調整側間隙超差又能調整后間隙超差故障的鎖環，即鎖環的環和φ6螺栓孔能夠同時偏移，設計編號為pxsh001-S×U，根據座艙蓋鎖環和鎖鉤的配合狀態，環和φ6螺栓孔的偏移尺寸需求來制作偏心鎖環。同樣，S值在（0～2）mm之間，U值（-2～2）mm之間，每隔0.5mm變化一級，得到45種規格的偏心鎖環pxsh001-S×U。在發現鎖環與鎖鉤側間隙和后間隙均超差故障時，測量超差數值，選擇合適規格的偏心鎖環pxsh001-S×U調整至配合間隙合格。

5? 可靠性分析

偏心鎖環在安裝后由于環發生了偏移，導致偏心鎖環受力方向改變，鎖環上的兩個安裝螺栓分力情況改變。為保證飛機飛行安全，應對螺栓的受載情況進行可靠性分析。

座艙增壓載荷和氣動載荷產生的Y向載荷由座艙蓋上的12把鎖承擔，Y向載荷為作用在艙蓋上總的均布載荷與投影面積之積（Y= P·S）。

5.1? 投影面積計算

某型飛機座艙蓋投影圖見圖12，其中? 位置為座艙鎖的安裝位置，Si表示座艙蓋不同框面的投影面積。

計算時將整個投影分為7部分，每個部分的投影面積分別進行計算，計算公式為：

5.2? Y向載荷計算

某型飛機座艙蓋設計增壓載荷和氣動載荷的總和為ΔP，對于每個投影面載荷的計算公式為Yi=ΔP·Si。單把鎖受到的平均載荷為Y≈12.2KN，最大載荷位于座艙蓋最大跨距處，單把鎖受到的最大載荷Ymax≈20 KN。

5.3? 偏心鎖環的應力計算

鎖環通過鎖環底座上的兩個φ6螺栓與座艙蓋連接，當環發生偏移時，鎖環的兩個φ6螺栓出現分力偏差情況，環的最大偏移量達到2mm時，螺栓分力偏差達到最大。螺栓分力情況為一個11/26=42.3%，另一個15/26=57.7%，最大載荷為Fmax=57.7%·Ymax≈11.5KN，查HB1-207中該螺栓的最小破壞拉力為20.48KN，螺栓強度夠。

6? 結論

本次技術研究，分析了某型飛機座艙蓋鎖系統的工作原理，統計了某型飛機座艙蓋鎖環和鎖鉤配合間隙超差故障的模式，提出了用偏心鎖環排除座艙蓋鎖環和鎖鉤間隙超差故障的設計思路，制定了用偏心鎖環排除鎖環與鎖鉤配合間隙超差故障的方案，進行了偏心鎖環設計的可靠性分析，高效、準確地排除了座艙蓋調試過程中鎖環與鎖鉤的間隙超差問題，解決了長期困擾座艙蓋調試的難題，提高了產品質量和工作效率，并為以后類似故障的研究和排除提供借鑒。

作者簡介：

褚康超（1987.04—），男，漢族，籍貫：河北藁城，單位：大連長豐實業總公司，職稱：助理經濟師，學士學位，專業：飛行器設計，研究方向：飛機機體結構修理技術研究。