民用航空帶墊金屬卡箍的選用研究

王 丹 金 鑫上海飛機設計研究院

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民用航空帶墊金屬卡箍的選用研究

王 丹 金 鑫
上海飛機設計研究院

王丹，女，助理工程師，上海飛機設計研究院，主要從事管路標準件研發(fā)設計工作。

本文針對航空帶墊金屬卡箍的選用，提出了基于構型和材料兩方面的選用建議。對飛機管路及電氣系統(tǒng)的卡箍選用有著重要的指導作用，避免由于選用不當造成的卡箍斷裂，襯墊老化等問題，可保障飛機管路和電氣等設備儀器的可靠安裝。對提高飛機可靠性、維護性、安裝性，保障飛機安全飛行有重要的現(xiàn)實意義。

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文章介紹了民用飛機常用的帶墊金屬卡箍的基本情況，著重從卡箍構型和材料（包含金屬箍帶材料和襯墊材料）兩方面，分析了帶墊金屬卡箍的選用原則。

卡箍是飛機上廣泛應用的一類元件，一般可分為：用于導管、電線電纜、儀器儀表固定和支撐的安裝卡箍；用于連接飛機系統(tǒng)管路的管路連接卡箍；以及用于電線電纜的捆扎的電氣捆扎卡箍等。帶墊金屬卡箍就是一類大量用于飛機管路和電氣系統(tǒng)固定支撐的安裝卡箍，此類卡箍一般是金屬箍帶和非金屬襯墊的組合件，金屬箍帶起到支撐固定作用，非金屬襯墊起到防磨減振的作用。目前，以AS21919、MIL-DTL-85052/*和NASM85449/*系列為代表的帶墊金屬卡箍在民用飛機的液壓、燃油、環(huán)控以及電氣系統(tǒng)設計中有廣泛應用。

由于帶墊金屬卡箍的結構形式和材料種類較多，常常出現(xiàn)由于卡箍選用不當，造成的卡箍金屬箍帶的斷裂，襯墊的抗老化、減震性差等問題，這些問題都可能導致飛機管路或電氣系統(tǒng)元器件的破壞，甚至產(chǎn)生重大的安全事故。因此，對帶墊金屬卡箍的構型、材料進行選用分析，是提高卡箍可靠性、維護性、安裝性的重要手段，對保障飛機安全飛行有重要的現(xiàn)實意義。

卡箍的構型

帶墊金屬卡箍按照外形結構的不同，一般可分為四類：環(huán)形（P型）卡箍，馬鞍形卡箍，塊狀卡箍以及異型卡箍。

環(huán)形卡箍如圖1（a）所示，常用于小規(guī)格管路和電線電纜的固定和支撐，AS21919和MIL-DTL-85052/*系列卡箍是典型的傳統(tǒng)環(huán)形卡箍。通過對襯墊和箍帶的小改型，環(huán)形卡箍還存在多種新構形，如為了便于安裝而設計的帶鎖扣的環(huán)形卡箍和允許線束直徑波動的峰形襯墊卡箍等。

馬鞍形卡箍如如圖1（b）所示，常用于大規(guī)格管路以及線束的固定。由于該型卡箍有兩個固定點，可用于存在強振動、管內(nèi)液體脈沖大以及管道容易產(chǎn)生位移的安裝條件下。目前應用最廣泛的馬鞍形卡箍是NASM85449/*系列帶墊金屬卡箍。

塊狀卡箍如圖1（c）所示，主要用于高振區(qū)域以及距離較近的多管路系統(tǒng)的安裝。該類產(chǎn)品受安裝和導管影響較大，難以形成統(tǒng)一的標準。

異型卡箍如圖1（d）所示，此類卡箍使用條件較為特殊，常用于特定位置和設備的固定。

圖1 帶墊金屬卡箍構型

卡箍材料

卡箍箍帶材料

2024鋁合金箍帶：使用溫度可在-50℃到120℃范圍，常用于低振動環(huán)境。其表面處理方式一般分無表面處理、化學轉(zhuǎn)化膜處理、陽極化處理三種。無表處箍帶常用于無腐蝕環(huán)境以及有減重要求的線束的固定；化學轉(zhuǎn)化膜處理箍帶，箍帶的耐蝕性提高，當另有導電要求時，可作為導電表面處理的基膜；陽極化處理箍帶，耐蝕性能為三類中最佳，但導電性能較差，且較化學轉(zhuǎn)化膜處理更貴。

一般鋼箍帶：使用溫度可在-50℃到200℃范圍，其表面處理方式主要有鍍鋅和鍍鎘兩種。兩種表面處理方式都可以改善箍帶的耐蝕性，鍍鉻箍帶耐蝕性更佳，但成本更高，常用于航空業(yè)；鍍鋅箍帶的成本相對較低，常用于汽車行業(yè)。

不銹鋼箍帶：使用溫度范圍較廣，可以從-200℃到700℃，甚至高達1000℃。常見的不銹鋼箍帶材料有302不銹鋼、321不銹鋼、17-7PH等，三種材料的箍帶都具有良好的耐蝕性能和耐高溫性能，可用于大負載管路系統(tǒng)和振區(qū)。

除以上常用材料外，還有鈦合金箍帶以及6061鋁合金箍帶等，鈦合金箍帶一般應用于200℃以下，對比重要求較高的區(qū)域，不適用于高振區(qū)，用量極少。6061箍帶同樣用量較少，2024無法使用時，可以考慮用6061箍帶代替。

卡箍襯墊材料

帶墊金屬卡箍的襯墊材料，主要有不同性能的橡膠、塑料、特氟龍等。襯墊材料的選擇重點考慮使用溫度、耐油性、阻燃性以及是否可用于鈦合金等。常見的襯墊材料如下。

氯丁橡膠：這類橡膠使用溫度較低，范圍較窄，通常在-40℃到100℃范圍，耐石油基油類性能良好、耐氧化和耐候性較好，鈦合金相容性較差。目前常用于汽車行業(yè)，民機用量逐步減少。

丁腈橡膠：耐油性、耐臭氧，耐火和耐蝕性能較好，使用溫度一般在-50℃到135℃之間。該橡膠大量用于燃油系統(tǒng)以及軍機液壓系統(tǒng)中，但其耐磷酸酯液壓油性能較差，在民機液壓系統(tǒng)（非油箱內(nèi)）中被禁用。

乙丙橡膠：使用溫度一般在-50℃～135℃之間，耐磷酸酯液壓油，有極佳的抗氧化、阻燃和磨損性能，不能用于接觸烴基流體的環(huán)境。該橡膠對一般油類的耐受性較差，一般僅大量用于液壓系統(tǒng)中。

氟硅橡膠：使用溫度在-55℃～200℃之間，耐烴基流體，但機械強度和撕裂強度較差，與磷酸酯液壓油接觸環(huán)境性能不佳，現(xiàn)主要適用于燃油系統(tǒng)中。

硅橡膠：使用溫度在-55℃～260℃之間，常用于溫度要求較高條件下，耐火性性能較好，大量用于飛機線束的固定。硅橡膠對于大部分流體耐受性較差，對于磷酸酯液壓油耐受性良好。目前，存在一種纖維加強型的硅橡膠襯墊，廣泛用于火箭和渦輪發(fā)動機環(huán)境。

特氟龍：使用溫度在-200℃～260℃之間，，熱穩(wěn)定性和絕緣性能好，耐老化、耐腐蝕性能優(yōu)異，常用于低溫和可能接觸化學物質(zhì)的環(huán)境下，可以使用在高度暴露于絕大部分油類介質(zhì)的條件下。

結束語

帶墊金屬卡箍的構型和材料種類豐富，在進行選用時，應綜合考慮功能要求、工作條件（包括受力、環(huán)境溫度、工作介質(zhì)等）、使用空間以及經(jīng)濟性等多種因素，以保證卡箍及其安裝部位系統(tǒng)的可靠性，從而提高飛機的安全性。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.027