基于某型飛機(jī)尾罩的快速開、閉鎖解決方案

王鐵臣

（貴州風(fēng)雷航空軍械有限責(zé)任公司，貴州安順 561017）

0 引言

某型飛機(jī)在地面維護(hù)保障及維修檢測過程中需要頻繁打開尾罩，尾罩與機(jī)身框架下端采用旋轉(zhuǎn)鉸鏈連接方式，尾罩與機(jī)身框架的鎖閉方式直接影響到飛機(jī)維修及地面保障的準(zhǔn)備時(shí)間，關(guān)系到飛機(jī)的飛行保障效率。同時(shí)，飛行過程中所處外部環(huán)境及受力環(huán)境比較復(fù)雜，與機(jī)身的連接必須結(jié)實(shí)、可靠，否則可能會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)尾罩脫落，影響飛行安全。針對(duì)上述要求，為該型飛機(jī)尾罩制定了一個(gè)快速開、閉鎖解決方案，改進(jìn)了一種結(jié)構(gòu)巧妙、操作簡單、安全可靠的機(jī)械快卸鎖，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 尾罩與框架連接方案

1 快卸鎖改進(jìn)設(shè)計(jì)

快卸鎖結(jié)構(gòu)是根據(jù)尾罩及框架的安裝特點(diǎn)進(jìn)行小型化改進(jìn)設(shè)計(jì)的。在外形方面，受安裝空間限制，全部鎖體改進(jìn)后長為45 mm、寬為35 mm、高為25 mm。在結(jié)構(gòu)方面，為確保尾罩在外部氣流環(huán)境影響下能夠安全鎖閉，連接螺栓必須有一定的連接強(qiáng)度。

1.1 主要構(gòu)成

根據(jù)某型飛機(jī)尾罩與機(jī)身框架的連接特點(diǎn)，快卸鎖在功能上主要由旋轉(zhuǎn)鎖體和連接螺栓兩部分構(gòu)成，在結(jié)構(gòu)上主要由連接螺栓、受力螺母、鎖緊螺母、殼體、轉(zhuǎn)子、信號(hào)器、止動(dòng)銷、止動(dòng)器座、彈簧等零組件構(gòu)成[1-2]。其結(jié)構(gòu)及外形如圖2、圖3所示。

圖2 快卸鎖的結(jié)構(gòu)

圖3 快卸鎖的外形

1.2 上鎖機(jī)構(gòu)

上鎖機(jī)構(gòu)是快卸鎖的關(guān)鍵承力機(jī)構(gòu)，主要包括殼體、轉(zhuǎn)子及連接螺栓，其中轉(zhuǎn)子為活動(dòng)件，由專用扳手扳動(dòng)轉(zhuǎn)子在180°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍由限位銷進(jìn)行限定。通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)與連接螺栓配合實(shí)現(xiàn)上鎖與解鎖功能。根據(jù)尾罩受力載荷要求，快卸鎖必須能承受較強(qiáng)的抗拉載荷，因此連接螺栓與轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度是設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

連接螺栓結(jié)構(gòu)分為螺紋端與鎖眼端，根據(jù)尾罩對(duì)接關(guān)系，螺紋端與尾罩內(nèi)側(cè)預(yù)留孔連接，螺栓直徑為6 mm，連接螺紋為M6，材料選用合金不銹鋼[3]材質(zhì)，對(duì)鎖眼內(nèi)表面潤滑處理。

轉(zhuǎn)子屬于整個(gè)產(chǎn)品的關(guān)鍵件，從結(jié)構(gòu)來看，轉(zhuǎn)子上端為斜面，斜度與飛機(jī)框架外表面斜度相同，斜面上設(shè)方形扳手孔，用于與信號(hào)指示及扳手配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)解鎖及上鎖。密封槽裝密封圈后確保雨水及雜物無法從外部進(jìn)入。限位銷用于限制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍。鎖栓部位屬于承力部位，與眼螺栓鎖眼配合實(shí)現(xiàn)上鎖及解鎖，鎖栓結(jié)構(gòu)是由內(nèi)圈與外圈形成平滑的漸變厚度的栓舌，此結(jié)構(gòu)能夠確保上鎖過程平滑、順暢。由于轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)與殼體發(fā)生摩擦，為防止過度磨損，鎖栓部位應(yīng)進(jìn)行表面潤滑處理[4]。

1.3 殼體

殼體結(jié)構(gòu)采用7075鋁材加工。從其結(jié)構(gòu)來看，螺栓孔為產(chǎn)品與飛機(jī)的對(duì)接孔，整個(gè)雷達(dá)罩鎖通過1顆長螺栓與2顆短螺栓固定在飛機(jī)機(jī)身上。止動(dòng)器座安裝槽用于安裝止動(dòng)器座，殼體側(cè)面2個(gè)銷釘孔用于止動(dòng)器座的固定。轉(zhuǎn)子鎖栓在殼體鎖栓槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度由嵌入限位槽的銷釘限制。密封區(qū)用于殼體腔內(nèi)的密封，保證水及其它雜質(zhì)不進(jìn)入內(nèi)腔。眼螺栓槽用于眼螺栓的插入與拔出。為避免殼體與轉(zhuǎn)子在工作過程中過度磨損，殼體內(nèi)腔需進(jìn)行干膜潤滑處理。

圖4 殼體結(jié)構(gòu)

1.4 止動(dòng)機(jī)構(gòu)

為滿足快卸鎖的上鎖及解鎖功能的高可靠性，在上鎖機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了止動(dòng)機(jī)構(gòu)，止動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，主要是通過信號(hào)指示器實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)控制，當(dāng)止動(dòng)機(jī)構(gòu)處于止動(dòng)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子無法自由轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)指示器表面與轉(zhuǎn)子表面齊平。止動(dòng)機(jī)構(gòu)處于非止動(dòng)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)指示表面高出轉(zhuǎn)子表面。因此，在上鎖及解鎖操作時(shí)，通過觀察信號(hào)指示的狀態(tài)即可準(zhǔn)確、直觀地看出是否已經(jīng)上鎖止動(dòng)，能夠有效杜絕誤操作及上鎖不到位的情況。

快卸鎖止動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由信號(hào)指示器、彈簧、堵頭、止動(dòng)銷構(gòu)成。止動(dòng)機(jī)構(gòu)有效結(jié)合上鎖機(jī)構(gòu)的構(gòu)造，充分考慮到產(chǎn)品在外廓尺寸、安裝條件及工作強(qiáng)度方面的因素，在不影響整體強(qiáng)度及體積大小的前提下，利用簡單的零件及結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了上鎖止動(dòng)功能，且止動(dòng)可靠性高，止動(dòng)效果好。

信號(hào)指示器頂部設(shè)置扳手定位窩用于扳手插入定位，防止扳手因上端斜面而滑動(dòng)。

快卸鎖止動(dòng)銷彈簧及信號(hào)指示器彈簧對(duì)整個(gè)尾罩鎖功能的實(shí)現(xiàn)起到一個(gè)非常關(guān)鍵的作用，因此，彈簧的失效將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品功能的失效。由于彈簧長期處于動(dòng)態(tài)壓縮狀態(tài)，其在所有零件中失效的概率最大，所以彈簧的選擇至關(guān)重要，將影響整個(gè)產(chǎn)品的壽命及可靠性。彈簧[5]材料選擇高強(qiáng)度合金不銹鋼，設(shè)計(jì)使用循環(huán)次數(shù)為100萬次，可滿足快卸鎖整體壽命要求。

快卸鎖止動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理：密封圈[6]防止外部異物進(jìn)入腔體內(nèi)。信號(hào)指示器由轉(zhuǎn)子中心穿過，上端方形結(jié)構(gòu)導(dǎo)向桿與轉(zhuǎn)子上端方形扳手孔配合，因此，信號(hào)指示器與轉(zhuǎn)子不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)，而只能整體聯(lián)動(dòng)。在止動(dòng)器組件中，止動(dòng)銷在彈簧力作用下插入信號(hào)指示器的定位槽內(nèi)，此時(shí)信號(hào)指示器與轉(zhuǎn)子均無法轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)處于止動(dòng)狀態(tài)，由于止動(dòng)銷的限位作用，信號(hào)指示器上端斜面與轉(zhuǎn)子上端斜面齊平。當(dāng)使用專用扳手下壓信號(hào)指示器，帶斜面的定位槽會(huì)將止動(dòng)銷頂出，當(dāng)完全將止動(dòng)銷頂出后，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)扳手則會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子和信號(hào)指示器轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)止動(dòng)狀態(tài)解除，松開扳手后，信號(hào)指示器因無止動(dòng)銷限位，在彈簧力作用下彈起，且其上端斜面高出轉(zhuǎn)子斜面，設(shè)計(jì)將信號(hào)指示器高出部分表面涂成警示紅色，可以有效提醒操作人員目前處于解鎖狀態(tài)。如需再次進(jìn)入止動(dòng)狀態(tài)，則需用扳手再次下壓信號(hào)指示器，待扳手完全插入轉(zhuǎn)子孔內(nèi)后，反向轉(zhuǎn)動(dòng)扳手至極限位置，松開扳手則信號(hào)指示器回彈，此時(shí)定位銷則會(huì)滑入定位槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子再次進(jìn)入止動(dòng)狀態(tài)。

尾罩鎖在使用過程中需使用配套專用工具操作，一方面是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，另一方面是為了控制操作人員的范圍，避免非專業(yè)人員使用通用工具操作。扳手頭具有一定斜面，角度與信號(hào)指示斜面角度相同，頭部有一個(gè)R1.5 mm的球面，與信號(hào)指示器頭部的扳手定位窩配合使用，方便扳手的壓入。

圖5 止動(dòng)機(jī)構(gòu)圖

2 安裝及使用

尾罩與機(jī)身框架共安裝3套快卸鎖，確保尾罩固定可靠并受力均勻，快卸鎖鎖體通過4顆M3螺釘安裝并固定于機(jī)身框架上，連接螺栓通過鎖緊螺母及承力螺母安裝并固定于尾罩內(nèi)側(cè)安裝片上，通過快卸鎖體與連接螺栓的鎖定與解鎖實(shí)現(xiàn)尾罩與機(jī)身框架的固定與分離。

快卸鎖的開鎖與解鎖操作需使用專用扳手，扳手頭為4 mm×4 mm方頭,在鎖定狀態(tài)下，信號(hào)標(biāo)記端頭與轉(zhuǎn)子表面齊平，使用扳手向下按壓信號(hào)標(biāo)記使其低于轉(zhuǎn)子表面至少4 mm，保持按壓狀態(tài)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180°即可解鎖，此時(shí)連接螺栓可從快卸鎖內(nèi)脫出，松開扳手后信號(hào)標(biāo)記彈出并高出轉(zhuǎn)子表面約4 mm。將連接螺栓插入快卸鎖鎖眼，并使用扳手向下按壓信號(hào)標(biāo)記使其低于轉(zhuǎn)子表面至少4 mm，保持按壓狀態(tài)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180°即可上鎖，此時(shí)連接螺栓不能從旋轉(zhuǎn)鎖體拔出，松開扳手后信號(hào)標(biāo)記彈出并與轉(zhuǎn)子表面齊平。

圖6 快卸鎖的安裝示意圖

在使用過程中，信號(hào)指示器上端面與轉(zhuǎn)子表面齊平則表示止動(dòng)器已生效，在不按壓信號(hào)標(biāo)記的情況下轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng)。信號(hào)指示器上端面高出轉(zhuǎn)子表面則表示止動(dòng)器未生效，此時(shí)轉(zhuǎn)子可以轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，操作人員可以通過信號(hào)指示器的狀態(tài)直觀地確認(rèn)當(dāng)前快卸鎖的狀態(tài)，信號(hào)指示器指示狀態(tài)如圖7所示。狀態(tài)一是轉(zhuǎn)子處于解鎖狀態(tài)；狀態(tài)二是轉(zhuǎn)子處于上鎖狀態(tài)，但止動(dòng)器未生效；狀態(tài)三是轉(zhuǎn)子處于上鎖狀態(tài)，且止動(dòng)器已生效。

圖7 信號(hào)指示器指示狀態(tài)

3 結(jié)語

某型飛機(jī)尾罩與機(jī)身框架的連接方式直接關(guān)系到飛行安全和地面維護(hù)保障的工作效率，本文從工作原理、產(chǎn)品組成、功能實(shí)現(xiàn)等方面詳細(xì)論述了針對(duì)某型飛機(jī)尾罩的快卸鎖改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，并為某型飛機(jī)尾罩與機(jī)身框架的快速可靠連接提供了行之有效的解決辦法，根據(jù)樣件試用驗(yàn)證結(jié)果表明，快卸鎖的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)某型飛機(jī)尾罩的快速開、閉鎖功能。