基于某型飛機尾罩的快速開、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，尾罩與機身框架下端采用旋轉(zhuǎn)鉸鏈連接方式，尾罩與機身框架的鎖閉方式直接影響到飛機維修及地面保障的準(zhǔn)備時間，關(guān)系到飛機的飛行保障效率。同時，飛行過程中所處外部環(huán)境及受力環(huán)境比較復(fù)雜，與機身的連接必須結(jié)實、可靠，否則可能會導(dǎo)致飛機尾罩脫落，影響飛行安全。針對上述要求，為該型飛機尾罩制定了一個快速開、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

快卸鎖結(jié)構(gòu)是根據(jù)尾罩及框架的安裝特點進(jìn)行小型化改進(jìn)設(shè)計的。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度。

1.1 主要構(gòu)成

根據(jù)某型飛機尾罩與機身框架的連接特點，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、信號器、止動銷、止動器座、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 上鎖機構(gòu)

上鎖機構(gòu)是快卸鎖的關(guān)鍵承力機構(gòu)，主要包括殼體、轉(zhuǎn)子及連接螺栓，其中轉(zhuǎn)子為活動件，由專用扳手扳動轉(zhuǎn)子在180°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動范圍由限位銷進(jìn)行限定。通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動與連接螺栓配合實現(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的抗拉載荷，因此連接螺栓與轉(zhuǎn)子的強度是設(shè)計關(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)，對鎖眼內(nèi)表面潤滑處理。

轉(zhuǎn)子屬于整個產(chǎn)品的關(guān)鍵件，從結(jié)構(gòu)來看，轉(zhuǎn)子上端為斜面，斜度與飛機框架外表面斜度相同，斜面上設(shè)方形扳手孔，用于與信號指示及扳手配合實現(xiàn)轉(zhuǎn)動解鎖及上鎖。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)動范圍。鎖栓部位屬于承力部位，與眼螺栓鎖眼配合實現(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)品與飛機的對接孔，整個雷達(dá)罩鎖通過1顆長螺栓與2顆短螺栓固定在飛機機身上。止動器座安裝槽用于安裝止動器座，殼體側(cè)面2個銷釘孔用于止動器座的固定。轉(zhuǎn)子鎖栓在殼體鎖栓槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動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 止動機構(gòu)

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

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

信號指示器頂部設(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。

快卸鎖止動銷彈簧及信號指示器彈簧對整個尾罩鎖功能的實現(xiàn)起到一個非常關(guān)鍵的作用，因此，彈簧的失效將會導(dǎo)致整個產(chǎn)品功能的失效。由于彈簧長期處于動態(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，將影響整個產(chǎn)品的壽命及可靠性。彈簧[5]材料選擇高強度合金不銹鋼，設(shè)計使用循環(huán)次數(shù)為100萬次，可滿足快卸鎖整體壽命要求。

快卸鎖止動機構(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，信號指示器與轉(zhuǎn)子不能相互轉(zhuǎn)動，而只能整體聯(lián)動。在止動器組件中，止動銷在彈簧力作用下插入信號指示器的定位槽內(nèi)，此時信號指示器與轉(zhuǎn)子均無法轉(zhuǎn)動，機構(gòu)處于止動狀態(tài)，由于止動銷的限位作用，信號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指示器，帶斜面的定位槽會將止動銷頂出，當(dāng)完全將止動銷頂出后，此時轉(zhuǎn)動扳手則會帶動轉(zhuǎn)子和信號指示器轉(zhuǎn)動，此時止動狀態(tài)解除，松開扳手后，信號指示器因無止動銷限位，在彈簧力作用下彈起，且其上端斜面高出轉(zhuǎn)子斜面，設(shè)計將信號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)入止動狀態(tài)，則需用扳手再次下壓信號指示器，待扳手完全插入轉(zhuǎn)子孔內(nèi)后，反向轉(zhuǎn)動扳手至極限位置，松開扳手則信號指示器回彈，此時定位銷則會滑入定位槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子再次進(jìn)入止動狀態(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，角度與信號指示斜面角度相同，頭部有一個R1.5 mm的球面，與信號指示器頭部的扳手定位窩配合使用，方便扳手的壓入。

圖5 止動機構(gòu)圖

2 安裝及使用

尾罩與機身框架共安裝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現(xiàn)尾罩與機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，信號標(biāo)記端頭與轉(zhuǎn)子表面齊平，使用扳手向下按壓信號標(biāo)記使其低于轉(zhuǎn)子表面至少4 mm，保持按壓狀態(tài)逆時針轉(zhuǎn)動180°即可解鎖，此時連接螺栓可從快卸鎖內(nèi)脫出，松開扳手后信號標(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)順時針轉(zhuǎn)動180°即可上鎖，此時連接螺栓不能從旋轉(zhuǎn)鎖體拔出，松開扳手后信號標(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，信號指示器上端面與轉(zhuǎn)子表面齊平則表示止動器已生效，在不按壓信號標(biāo)記的情況下轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動。信號指示器上端面高出轉(zhuǎn)子表面則表示止動器未生效，此時轉(zhuǎn)子可以轉(zhuǎn)動。因此，操作人員可以通過信號指示器的狀態(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)，但止動器未生效；狀態(tài)三是轉(zhuǎn)子處于上鎖狀態(tài)，且止動器已生效。

圖7 信號指示器指示狀態(tài)

3 結(jié)語

某型飛機尾罩與機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、功能實現(xiàn)等方面詳細(xì)論述了針對某型飛機尾罩的快卸鎖改進(jìn)設(shè)計方案，并為某型飛機尾罩與機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)樣件試用驗證結(jié)果表明，快卸鎖的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)某型飛機尾罩的快速開、閉鎖功能。