基于疲劳寿命的民用飞机舱门止动块允许间隙

止动块是民用飞机舱门重要的结构零件,它通过面-面接触将舱门受到的增压载荷传递至机身门框,止动块结构的可靠性对飞行安全至关重要。 对于面-面接触问题,接触间隙影响载荷分配,同时零件寿命对载荷变化非常敏感,已有研究中缺少间隙对止动块载荷以及疲劳寿命的影响。 以某型飞机的舱门止动块为研究对象,建立舱门-门框的精细网格有限元模型,模型中使用线性间隙法模拟止动块间隙以及超单元法优化计算时长;提出止动块间隙的数学描述方法,采用蒙特卡洛模拟分析间隙对止动块载荷的影响;利用细节疲劳额定值( detail fatigue rating,简称 DFR)法分析疲劳寿命随止动块间隙的变化规律,给出目标寿命下允许间隙的设计方法,可以为舱门止动块间隙设计提供参考。     

民用飞机舱门挡块设计及公差分析

挡块是堵塞式舱门的主要结构件,在舱内增压时阻止舱门打开。文中介绍了某半堵塞式舱门上的挡块布局及构型的设计,并对挡块接触区域进行了公差分析。分析了挡块各个方向公差的影响因素,给出了挡块在接触平面上及垂直于接触平面上公差的计算公式,作为挡块设计时确定某些关键尺寸及调整方案的参考,对于挡块的设计制造以及安装调整,具有一定的应用价值。     

新型增压预防机构的设计与研究

设计一套新型的增压预防机构,实现了监测舱门闩锁机构、增压预防、快速泄压、机构破损安全、2 psi锁定、破冰多项功能。利用Adams软件对增压预防机构进行动力学仿真,满足动力学要求。在动力学仿真的基础上对增压预防机构做了静强度分析,结果满足设计要求。研究成果表明该新型增压预防机构设计方案可行,既减轻了机构的重量,又增加了机构的安全性。所给出的完整的民用飞机舱门增压预防机构设计流程,为今后民用飞机舱门增压预防机构设计提供了必要的技术依据。     

民用飞机登机门铰链臂结构优化设计方法研究

民用飞机登机门为了满足应急逃生需求,舱门开关需平稳,不能出现明显晃动。登机门铰链臂作为舱门开关过程中的重要连接结构,刚度要求很高,同时作为多个机构的连接界面,载荷工况种类繁多。针对登机门铰链臂结构的设计,提出了较为全面的设计优化流程方法,包含设计空间的定义、载荷及约束、几何重构步骤和强度校核。结合工程经验、拓扑优化以及厚度尺寸优化,能在少量的设计迭代次数下确定铰链臂的外形及尺寸,减少了铰链臂设计周期,实现铰链臂的轻量化设计,同时结构满足强度、刚度、功能性的要求。对于设计中的关键参数的定义和设置,结合工程经验给出建议,形成的通用方法可以推广至多功能,高刚度要求结构,为类似结构的设计提供了参考模板。     

民用飞机舱门挡块载荷研究

介绍了民用飞机半堵塞式舱门挡块的作用,提出一种全新的挡块设计过程,在结构部门内部进行信息的内反馈,预先对挡块进行载荷计算和分析再转交给强度部门。针对挡块载荷计算问题给出了计算方法,给出了在结构部门内部根据载荷计算结果进行修改挡块布置方式的方法,并给出了一个挡块布置和载荷计算的设计实例。使用提出的舱门挡块设计过程和方法,可以减少挡块设计在结构部门和强度部门之间的迭代次数,提高设计效率。     

民机舱门安全机构监控逻辑分析

为满足舱门的功能要求和适航条例对舱门的安全性要求,民用飞机舱门设计有多种类型的机构,机构设计的优劣直接关系到舱门性能的优劣和适航取证的成功与否。介绍了民用飞机舱门机构的组成,基于最新适航条例要求,分析了民机舱门闩、锁、增压预防安全机构的设计要求和设计要点,提炼出舱门闩、锁、增压预防安全机构的监控逻辑要求。针对舱门安全机构监控逻辑要求,以成熟机型为例,给出了一种舱门闩、锁、增压预防机构的监控逻辑分析方法,分析了在传动机构单一失效情况下,舱门闩、锁、增压预防机构的状态及安全监控逻辑的符合性,并在舱门安全机构布局、机构传动关系、机构运动时序等方面给出了设计建议,为其他机型舱门安全机构设计提供参考。     

民机舱门新型提升助力机构研究

为满足适航要求并提高操作性能,民用飞机增压舱门、特别是应急出口类舱门的操作手柄力有严格的设计要求。提升助力机构是舱门上最常采用的提升运动辅助机构,可以有效调节舱门的操作手柄力。介绍了"弹簧"和"扭力杆"两种民用飞机半堵塞式舱门典型提升助力机构形式,分析了其工作原理。以某项目提升助力机构为例,分析了其在舱门提升运动过程中的功能,给出了舱门在提升过程中手柄力较大且全行程手柄力突变较剧烈的原因。基于上述应用问题,引入了一种新型舱门提升助力机构,该机构在舱门完全关闭状态下不提供助力,在提升初始阶段可以直接提供较大的驱动力,介绍了该机构的构型,分析了机构的机构原理及工作过程,为舱门提升助力机构设计和舱门其他机构设计提供了参考。     

民用飞机应急离机舱门打开过程分析研究

应急离机舱门作为民用飞机试飞过程中唯一的专用逃生出口,其舱门能否顺利打开直接影响着机组人员的逃生。针对某民用飞机应急离机舱门机构的特点,从锁定、解锁两方面对其运动原理进行分析;分别考虑有无增压载荷两种情况,通过Lms.Virtual.Lab Motion建立其虚拟样机模型,对其打开过程进行仿真分析。结果表明:该套舱门机构在锁定、解锁方面具备良好的保护措施;有增压情况下解开过中心保护机构所需的操纵力远大于无增压情况,但其解开后对舱门的打开起到有效助力作用,且外载越大打开响应越快。     

民用飞机后机身壁板控制失效模式和控制载荷工况分析

为了明确载荷对典型民用飞机的后机身加筋壁板结构设计的影响,建立低平尾式飞机后机身的有限元模型,计算分析了壁板的应力应变分布,计算分析了壁板不同区域的控制载荷工况、控制失效模式。通过对比不同失效模式各自所占的比例,证明后机身壁板结构的主要失效模式是屈曲以及最大应变准则。通过对比不同控制载荷工况各自所占的比例,选出后机身壁板结构的主要控制载荷工况。     

民用飞机客舱舱门区域温度控制研究

对民用飞机客舱舱门区域温度控制进行了研究,建立了客舱舱门区域温度计算模型,并且提出了客舱舱门区域温度控制方法:即客舱舱门区域温度控制主要通过加热器来提高供入舱门区域的空气温度来实现;而舱门接触温度控制主要通过在舱门结构梁与内饰板之间布置绝热层或增加内饰板的热阻来实现。同时为避免在某些工况下舱门加热器出口空气温度太高舱门区域加热器需设置自动关断逻辑。     

民机应急门口框上导向槽的设计

民用飞机应急门口框结构受力较为复杂,是飞机结构疲劳设计重点关注的区域之一。门框上导向槽是确定应急门运动轨迹的关键构件。以某型民用飞机的应急门口框上的导向槽为主要研究对象,从导向槽的功能、结构、强度、制造、安装、材料等各个方面对该零件进行了分析,最终解决了该零件的关键几何特征定义的难点——孔径尺寸和齿形方向的形位公差。通过以上各方面介绍和分析,完整地提出了导向槽零件的设计思路和细节。     

民用飞机金属/复合材料中央翼盒结构设计方案对比

中央翼盒与外翼及机身相连,承受和传递重要的飞机载荷。中央翼盒又是整体油箱,也是机身增压舱的气密线之一,是中机身客舱地板的支持构件,所以中央翼盒设计的好坏直接决定着整架飞机设计的成败。随着材料科学及制造能力的提升,现代民用飞机的翼盒设计也出现了不同的思路和方案。下面就以相同座位级别的不同时期的方案一飞机和方案二飞机的翼盒设计对比,来展示复合材料在飞机设计中的应用。     

民用飞机机身段适坠性数值仿真分析

在飞机紧急迫降过程中,首先要保证碰撞后乘客在客舱区域有足够的逃生空间,其次基于结构强度和撞击持续时间,要确保传递给乘客的加速度和冲击载荷必须降低到人体损伤容限以下。对飞机机身部分结构进行了有限元建模,模拟了其从4.27 m的高度开始坠落,产生9.14 m/s的垂直冲击速度,整个分析过程使用ABAQUS/Explicit计算完成。对机身碰撞后的整体变形展开研究,如机身选定位置的加速度时间历程以及关键结构部件的能量吸收历程,最后确定机身隔框对冲击过程中的能量吸收起着最重要的作用,其次为蒙皮和客舱地板梁。在机身结构的右侧(本文的方向为飞行员视角,与读者看到的方向左右相反)有货舱门和门框,由于机身结构的不对称性,造成左右两侧的速度和加速度不一致。     

民用飞机后机身与垂尾连接结构研究

民用飞机后机身与垂尾的连接,担负着将垂尾的载荷传递到机身上的重任,是民用飞机设计中的一个关键连接。该连接方案的选择,需要综合考虑传力路径、工艺性、损伤容限、维修性、重量、成本等多方面因素。对成熟机型和在研机型的对接方案进行了分析,总结出了三种主要连接方案,通过对比给出了不同方案的优缺点,能够为我国民用飞机后机身与垂尾的连接设计提供参考和借鉴。     

机身蒙皮止裂带区域损伤及检测技术

止裂带是民用运输航空类飞机机身蒙皮满足破损—安全设计要求的主要手段。针对机身蒙皮不同种类止裂带区域普遍存在的结构损伤,总结了损伤规律并分析了损伤形成原因,阐述了针对机身蒙皮止裂带区域不同损伤类型的检测技术。     

民用飞机机身中等开口结构的设计与研究

民用飞机机身的开口设计是飞机设计过程中的重要组成部分,一个成功的机型必须要有优秀的开口设计。以某型飞机为例,详细分析和探讨了机身中等尺寸开口的结构设计过程,具体包括开口载荷分析、相关零部件设计、间隙及阶差设计、密封及表面防护设计等方面的内容。     

民用飞机全机静力试验前机身工况配平载荷设计

民用飞机全机静力试验中由于加载方案复杂,为了简化试验加载数量,传统的配平方案主要保证考核区的加载准确性,对于非考核区的载荷简化到若干加载点上。对于飞机机身这种薄壁结构,非考核区的配平对考核区影响较大。以某飞机前机身严重工况为例,基于飞机全机有限元模型,研究静力试验的载荷配平方案;通过对比分析态载荷与传统试验态配平载荷方案下的内力解,对传统全机静力试验载荷配平方案进行优化。结果表明：优化后的试验态内力解与分析态内力解基本吻合;对于飞机机身薄壁结构,圣维南原理并不适用,全机静力试验的载荷配平要与真实工况受力情况吻合,才能达到试验验证目的。     

基于TARAM的民用飞机结构类事件的持续运营安全评估

在民用飞机持续适航阶段,需要开展风险评估工作,以保证运营安全水平能够维持在可接受的范围之内。基于运输类飞机风险评估方法（TARAM）及风险准则,考虑不同的结构裂纹尺寸,给出基于机队故障数、临界裂纹、特征寿命的机队风险值计算方法;以机身增压边界结构受到循环增压载荷的疲劳裂纹为例,进行持续安全风险评估,计算该事件的风险水平,以及纠正措施实施时限;并通过使用纠正措施实施时限内个人风险进行验证。结果表明：个人风险低于风险阈值,本文制定的纠正措施及实施时限满足机队持续安全要求,可保证该机队的运行安全。     

爆炸冲击载荷下机身壁板的动态响应

为了满足“最小风险炸弹位置(LRBL)”的设计要求,有必要针对爆炸冲击载荷下机身壁板的动态响应开展研究。参考典型客机机身结构建立了铝合金机身壁板有限元模型,分析了增压、爆炸冲击位置与药量对机身壁板变形模式与失效行为的影响。研究结果表明,当机身壁板蒙皮未发生失效时,增压对整体变形模式的影响较小。当机身壁板蒙皮发生失效时,增压对整体失效行为的影响剧烈;爆炸冲击不同位置时,冲击长桁及隔框位置造成的开口损伤较小,但是结构产生了更长的裂纹损伤;随着药量的增加,冲击波更快传递到结构,冲击位置获得了更大的变形速度。     

问与答

吉林四平的姜长军问:1、我听说,蒙皮在飞机机身总体受载中起着很重要的作用。蒙皮的不同,对机身的构造有哪些影响?答:机身蒙皮在构造上的功用是构成机身的气动外形,并保持表面光滑,所以,它承受局部空气动力,在增压密封座舱部位的蒙皮将承受内压载荷,蒙皮将其传递给机身骨架。根据蒙皮参加承受弯矩的程