民用飛機固定后緣可拆卸壁板優(yōu)化研究

劉力搏

【摘 要】民用飛機固定后緣可拆卸壁板作為維持氣動外形的次承力結(jié)構(gòu)，高剛度、輕量化、良好的工藝性、低成本是其主要性能指標(biāo)，本文以國產(chǎn)某型機為例研究固定后緣可拆卸壁板的優(yōu)化，提出了一種碳纖維復(fù)材夾芯結(jié)構(gòu)的方案。

【關(guān)鍵詞】鋁合金層壓板；碳纖維復(fù)材夾芯板

0 引言

民用飛機固定后緣上下壁板主要作用是維持氣動外形 ，其中下壁板和部分上壁板一般為可拆卸壁板以便于安裝和維修后緣系統(tǒng)設(shè)備及活動翼面。后緣壁板因為主要承受氣動載荷，所處流場與載荷復(fù)雜，振動問題凸出，所以一般采用剛度設(shè)計。

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)具有氣動表面光滑、剛度重量比大，抗聲振疲勞和抗機械疲勞性好，以及絕熱隔聲性能優(yōu)越等特點，特別適合作為固定后緣可拆卸壁板使用。但這種結(jié)構(gòu)的抗剝離強度和抗沖擊性較差，在設(shè)計上需引起足夠重視[1]。

1 某型機固定后緣可拆卸壁板簡介

1.1 結(jié)構(gòu)形式簡介

某型飛機固定后緣可拆卸壁板為帶鋁蜂窩的鋁合金層壓板結(jié)構(gòu)，單側(cè)共23塊，典型結(jié)構(gòu)如圖1。結(jié)構(gòu)由4層2024包鋁板、三層膠膜、鋁蜂窩芯熱壓成型，理論厚度2mm，公差-0.05～+0.35。內(nèi)面板、兩層墊板、外面板的厚度分別為0.4 mm、0.5 mm、0.4 mm、0.4mm，膠膜擠壓后的理論厚度為0.1mm，膠膜原始厚度為0.127mm?？刹鹦侗诎逋ㄟ^承力快缷鎖與機翼上下壁板連接，與機翼上下壁板外形面齊平，共同構(gòu)成光滑外翼面。

1.2 問題描述

在生產(chǎn)過程中，板-板區(qū)一直存在厚度不穩(wěn)定的情況。在板-板區(qū)寬度較窄的區(qū)域，由于固化壓力過大，膠膜被擠出，導(dǎo)致局部厚度過薄，而在板-板區(qū)寬大的區(qū)域，由于膠膜流動性差，又會出現(xiàn)中間厚、邊緣薄的現(xiàn)象，致使整個板-板區(qū)呈現(xiàn)波紋狀，最厚處達到了2.8mm。這種情況導(dǎo)致層壓板廢品率居高不下，影響成本與交付周期，同時，在放松厚度公差的情況下又造成層壓板裝機后與機翼壁板產(chǎn)生階差而不滿足外形容差要求的問題。針對此問題工廠進行了多次工藝改進但仍然無法徹底避免。

2 優(yōu)化方案

碳纖維復(fù)材夾芯結(jié)構(gòu)具有比剛度、比強度高、可設(shè)計性強、抗疲勞性能好、耐腐蝕、質(zhì)輕等優(yōu)點，在當(dāng)代最新研制的民用飛機中使用量逐步提高[1]。經(jīng)過調(diào)研，B737、A320等主流民用飛機固定后緣上下蒙皮多數(shù)使用碳纖維復(fù)材板。

由于某型機已取得適航證并投入運營，固定后緣可拆卸壁板的優(yōu)化應(yīng)盡量在外形尺寸上與原方案一致以減小對相關(guān)結(jié)構(gòu)的影響。選用8層T300碳纖維預(yù)浸料及芳綸紙蜂窩高溫固化成型，保證連接區(qū)厚度為2mm，鋪層信息見表1、表2。

3 結(jié)束語

固定后緣可拆卸壁板由金屬層壓板改為碳纖維復(fù)材夾芯板，減重量非常可觀，能有效降低航空公司的運營成本，同時，根據(jù)國內(nèi)其他機型的生產(chǎn)經(jīng)驗，碳纖維復(fù)材夾芯板成型工藝穩(wěn)定，可以避免金屬層壓板厚度波動等弊端，這將有效降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

【參考文獻】

[1]王寶忠.飛機設(shè)計手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，2000.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint