文档介绍：基于气密载荷作用的飞机舱门可靠性分析张浩,冯蕴雯,薛小锋(西北工业大学航空学院,西安710072)摘要:在阐明飞机舱门系统启动工作原理的基础上,重点考虑舱门所需克服气密载荷产生的密封带摩擦力的大小及其分散性的影响,构建了舱门意外打开及启动的可靠性分析模型,提出了相应的基于气密载荷作用的飞机舱门可靠性分析方法。以某型飞机舱门机构为例,作了具体的算例阐明,该分析方法与结果可为舱门设计提供参考。关键词:气密载荷;可靠性;舱门;安全边界方程;意外开启中图分类号:V227ReliabilityAnalysisofDoorSystemontheAirplaneConsideringtheEffectofSealingLoadZhangHao,FengYunwen,XueXiaofeng(SchoolofAeronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072)Abstract:Basedontheprincipleofopeningthedoor,,:sealingload;reliability;door;safetymarginequation;inadvertentopening基金项目:航空基金(2008ZA53006,2006ZD53050),它能否可靠的启动直接影响飞机的正常使用,同时非正常的启动可能导致舱门飞行中意外打开,从而威胁驾驶员和乘客的生命安全。目前,国内外发表了大量的机构可靠性方面的论文,主要涉及机构运动功能[1,2,3]、机构运动精度[4]、机构磨损[5,6]等各方面的研究。在机构运动功能的可靠性研究方面,启动可靠性所建立的可靠性模型均为基于启动力大于阻尼力所构建的,阻尼力的构成涉及摩擦力[2,3]、气动阻力[2]等。产生摩擦力的来源通常是简单作用的正压力,尚未查到有学者考虑了飞机上的气密载荷对飞机开启时的阻尼力的影响而开展的相关可靠性研究工作。而飞机在飞行过程中,为了保证飞机座舱内的舒适环境,必需对飞机进行气密增压。民用飞机设计规范规定,飞机气密载荷的范围大约为[7],该载荷以正压力的形式作用在飞机舱门上,必然会对舱门的正常开启及意外打开产生阻力,而民机适航条款对飞机舱门的启动可靠性有明确的要求,因此有必要建立气密载荷作用下的飞机舱门可靠性模型并求解,以符合工程实际需求。本文以飞机舱门的提升机构为研究对象,重点考虑飞机舱门在气密载荷作用下的受载情况,建立了舱门启动可靠性安全边界方程并给出了具体的求解方法。1舱门结构形式与启动原理阐明舱门系统可分为结构和机构两部分。结构部分包括舱门本体、止动块、密封带。舱门本体及止动块是受力的主要部件,当舱内增压时承担座舱压力,保证舱门不会因巨大的压差而被推开;密封带用来保证舱门的密封性能。机构部分包括门闩机构、手柄机构、提升机构等。门闩机构是保证舱门能够正常上闩锁定;提升机构是利用提升杆升起舱门,控制舱门向上移动;手柄机构是用来实现舱门的开启和关闭。机构运行过程中在传递载荷的同时,还要实现并满足规定的运动功能要求[8]。现代的民机舱门的开启一般是通过一系列连杆机构使作用于手柄载荷能够将舱门打开。但是在飞行中,若有意外载荷致使舱门意外打开,将会影响飞行甚至造成灾难性的后果,针对民机舱门意外打开的概率在相关民机适航条款中是有明确的规定的,即10-9每飞行小时[9,10]。舱门开启将手柄载荷通过提升机构传递,克服阻力提升舱门,进而将舱门开启。图1所示为某型飞机舱门提升机构的示意图,手柄的启动力以力矩的形式作用于提升机构的1-2杆,通过提升机构的连杆机构的传递,将连接于节点9、10的舱门提升起来。舱门在空中或带压着陆时都处于增压状态,受气密载荷的影响,舱门与边框之间的密封带被挤压,启动舱门必须克服密封带因增压载荷产生的摩擦力。同时启动舱门还需考虑舱门重力,机构铰链的摩擦力等因素。因此飞机舱门启动可靠性模型的建立必须考虑这些阻尼