某型飛機起落架艙門裝配工藝性設計優化

柳世華 楊貴強 劉朝妮

【關鍵詞】起落架;艙門;裝配;工藝性

飛機設計是綜合多個方面后選取最優組合的結果。進行飛機零部件設計時未必能夠兼顧所有設計目標，但是最終的設計結果應該是綜合考量后最易接受的。

飛機零部件的設計，直接影響飛機零部件的制造成本、裝配成本、維護成本以及飛機運營成本。好的設計可以降低飛機零件的制造難度、飛機部件的裝配難度、飛機零部件的維護難度以及零部件的重量以降低飛機的運營成本。

本文將以某型飛機起落架艙門為例，對其進行設計優化。

飛機起落架艙門大概可分為三種結構形式，分別是鈑金結構形式、復合材料結構形式和金屬整體機加形式。結構形式的確定受重量指標、生產技術水平、布置空間、強度要求以及生產維護成本等因素限制[1]。

本文以金屬整體機加結構形式的起落架艙門設計為例，給出設計優化方案，以提高裝配工藝性、降低裝配成本。

一、艙門結構簡介

某型飛機的主起落架艙門由三部分組成。分別是上艙門、中艙門和下艙門。

主起落架中艙門固定在主起落架外筒上。下艙門帶有兩根短搖臂和一根長搖臂，通過搖臂上的球軸承與中艙門連接。同時，長搖臂的端部通過連桿與主起落架側撐桿連接，以實現與主起落架的聯動。當起落架收起時，艙門隨起落架聯動一起收起，并覆蓋主起落架艙[2]。

主起落架下艙門主要由三部分組成（見圖1）。分別是艙門本體、搖臂以及調整墊片。裝配后3個搖臂的轉軸孔同軸。

為實現3個搖臂的轉軸孔同軸，可以調整打磨3個調整墊片。

主起落架下艙門的分解圖如圖2所示：

二、原設計方案

（一）裝配難點

主起落架下艙門零件完成生產制造后，被運至部裝車間，由部裝車間完成零件組裝。

為保證在艙門本體上3個搖臂軸的承安裝孔同軸，需要反復調整打磨3個搖臂的調整墊片。

由于裝配后3個調整墊片完全被夾持在搖臂和艙門本體之間，調整墊片需要打磨的區域和打磨量難以確定，需要施工人員反復嘗試，耗費大量工時。并且待連接螺栓的螺母擰緊之后，由于調整墊片打磨不是均勻的，在應力的作用下可以輕易破壞已經調整好的安裝孔位置，難以保證3個搖臂的軸承安裝孔同軸。

按照這個設計方案，完成一扇下艙門的裝配需要2至3天的時間，平均耗費約20個工時。

因此，主起落架下艙門的裝配方式有優化的需要。

三、裝配工藝性設計優化方案

（一）優化裝配接口

裝配接口的優化包含兩個部位：

1、將調整墊片位置由封閉區改為開放區。目前搖臂與艙門本體的對接接口處于半封閉區域，測量工具難以到達調整墊片的位置;也難以直接觀察調整墊片的貼合情況。

如果將調整墊片位置由封閉區域改為放置在開放區，則便于觀察和測量調整墊片的調整需求，能準確控制墊片的修銼量，從而降低了裝配難度。

2、將裝配接口由曲面改為平面。

目前調整墊片為曲面，對調整墊片進行調整厚度時，需要兼顧零件的外形，難以操作。

如果將裝配接口由曲面接口改為平面接口，調整墊片相應由曲面調整墊片改為平面調整墊片，則對平面調整墊片的調整修銼比曲面調整墊片簡單易行，從而降低了裝配難度。

優化方案可以很好地解決原方案裝配時的困難，同時可以降低零件制造難度，對重量、強度等基本無影響，方案可行[3]。

更改方案示意如圖3所示：

（二）優化為整體機加

在進行機械設計時，組裝式的方案常常是妥協后的產物，是受制造能力、裝配空間、原材料尺寸等限制的結果。采用組裝式的方案會帶來更大的重量、更多的零件及連接件數量，以及需要更多的安裝空間，但這些會增加更多的產品成本。

如果將原來主起落架下艙門的組合式方案優化為整體機加的方案，可以解決其在裝配過程中的絕大部分問題，整體機加方案如圖4所示。

該方案可以很好地解決原方案裝配難度大的問題，同時減少了零件數量，節約了裝配工時，并且有顯著的減重效果[4]。

（三）方案對比評估

現對上述兩種優化方案進行評估。

主起落架下艙門共有3個搖臂。兩側搖臂較短，對原材料尺寸要求增加不大，并且目前生產能力可以實現整體機械加工，可以選取整體機加方案，即選取4.2的方案。

中間驅動搖臂尺寸較大，如果采用整體架機方案，零件原材料尺寸需要增加約30%，材料利用率降低約30%，增加了材料成本。因此從成本考慮不適合選取整體機加方案，可選取4.1方案[5]。

綜上，某型飛機主起落架下艙門優化前后方案如圖5所示：

四、結束語

某型飛機下艙門的裝配工藝性設計優化，能極大降低該部件的裝配難度、提高了裝配工藝性，降低了生產成本。經評估和試制，優化后完成艙門裝配耗時約4小時，是原方案所用工時的20%。因此，該設計優化是成功的。

在進行機械部件的裝配設計優化時，前期的調研是必不可少的。了解到實際的生產能力和施工困難，就可以實現針對性的設計優化，直接解決原方案的裝配痛點。