飞机口盖设计与布置要求研究

张陈力子

【摘 要】首先，介绍了飞机口盖的发展现状及分类；接着，对飞机口盖的总体设计要求做了整理汇总，此外补充说明了除一般性要求之外需注意的若干特殊要求；然后，介绍了飞机口盖的总体布置要求；最后进行了总结。对飞机口盖设计与安装布置提出了要求，并为相关工作提供了方法和思路。

【关键词】飞机口盖；口盖设计；口盖布置

0 引言

随着航电、飞控、导航、环控等学科的快速发展，安装在飞机上的各类附件、设备、设施的数量和复杂程度与日俱增。在飞机的日常运营保障中，为了便于维修人员更好的对机体内部的设备设施进行检查、修理和更换，飞机在靠近这些设备设施的机体表面上设置了各类口盖。据统计，平均每架飞机机体表面上各类口盖超过一百个；按照表面积计算，口盖表面积总和占到全机机体表面积的15%至20%[1]。

1 飞机口盖的分类

口盖的类型多种多样，按照不同依据，有不同的划分方式。首先，按照其与机体的连接方式不同，可以分为开口口盖、连接口盖、合页口盖、铰链口盖等。另外，按照拆卸难易程度不同，可分为快卸口盖和非快卸口盖。其中，快卸口盖指的是通过简单操作（例如转动旋钮或按压开关）就能打开或关闭的口盖；非快卸口盖与机体的连接则要强得多，需要工程师依次打开多个连接点，才能将口盖拆卸下来。最后，依据口盖是否为承力件，可以将口盖分为承力口盖和非承力口盖两种。承力口盖作为主要载荷传递路径设计，需要承受弯矩、剪力、扭矩等各种形式的载荷，其特点是与机体连接紧密、使用频率不高；而非承力口盖则不需要承受这样的载荷，通常用在需要经常开启使用的地方，其与机体的连接关系也相对较弱[2]。

2 口盖的一般设计要求

在设计口盖时，需要设计人员综合考虑结构受力特性、气动阻力、重量代价、维修性、连接关系等因素。出于安全考虑，首要的目标是口盖必须具备良好的受力特性，满足载荷的传递，结构刚度、强度、耐久性良好。尤其是对A类口盖，刚度变形不应使锁舌的搭接量变少脱出。在满足结构特性的基本要求下，出于经济性的要求，还应综合考虑“气动阻力尽量小，重量尽量轻”的要求。一方面，使暴露在机体表面的口盖外形尽量与机体气动外形一致，以减小气动阻力；另一方面，优化口盖结构设计形式，使其重量尽可能轻。最后，考虑到实际生产和运营维护需要，要求制造工艺性尽量简单以降低制造成本，同时口盖与机体的连接形式应尽量简单，方便机务人员操作。

3 口盖的特殊设计要求

3.1 重要口盖的防雨设计

对于合页铰链快卸口盖，其占全机口盖总量的比例比较高，它的特点是口盖大而且轻，使用维护时只需要按压开关即可打开，方便勤务人员操作。但是它的缺点也很明显，大部分防雨密封措施简单，再加之其刚性通常较差，在变形后与周边机体结构贴合更不紧密，容易导致雨水渗漏[3]。解决这类问题的主要方法是选用密封性能更好的材料并提高铺贴工艺水平。

3.2 口盖的互换性

保证口盖的协调互换性对飞机的设计、生产和使用具有现实意义，是不同研制阶段的共同要求。由于全机口盖的数量可观，在飞机的生产过程中，尽量减少口盖种类可以减少生产成本。在飞机的实际使用过程中，良好的互换性可以降低零备件的储存成本，同时降低强迫装配的风险。

为了保证协调互换，需要对顶层的互换协调路线做好设计[4]。具体过程包括：

1）制定总体协调方案；

2）确定工艺工装设备；

3）理清全机各区域的协调关系；

4）完成协调图表。

在进行口盖互换性设计时，应注意除了要保证制造精度外，更重要的是口盖与周围配合的零件之间的协调精度，这就需要對工装设备的精度提出高的要求。

3.3 防雷击设计

在飞机防火防雷的重点区域，例如油箱区域，口盖的防雷击设计是十分重要的。通常油箱口盖与蒙皮之间是通过半绝缘体隔绝的。但是在当雷电击中口盖时，如果在外表面产生火花，可能引起油箱爆炸。国军标体系中有相应的《雷击试验要求》，《要求》建议了“用O型密封圈将雷击引起的电火花隔离到油气混合区域外”和“在口盖上加装绝缘层”这两条措施帮助避免此类事故发生。

4 口盖的总体布置要求

在进行飞机口盖布置时，需要充分考虑口盖内系统设备检修方便以及口盖对于维修人员的可达性，即是否方便维修接触到口盖。如果是加油口盖或充电口盖，还应考虑各类操作需要的设备及车辆不能互相交错。各项维护工作尽可能是平行作业，互不干扰，不同大小口盖的布置要便于操作，同时要考虑外形和结构应力水平。要根据成品和设备的尺寸、重量、连接形式、活动空间、维修频度、使用工具和操作方式等，合理布置口盖的位置、形状、大小、开启方式，以及与机体的连接形式。

4.1 机身口盖的布置

飞机的机身是实现飞机功能的主要区域，因此该区域的设备量最大，口盖数量相应的也最多。对于那些需要经常打开关闭的口盖，应在总体布置阶段就考虑到将来机务人员检修的可达性，使机务人员不需要借助其他工具就能对口盖进行方便的操作。另外，对于需要经常开启的口盖，应尽可能采用标准口盖及快卸锁，可以缩短开启和关闭的时间，方便飞机的使用维修。设备舱的口盖布置要方便舱内设备维修，并注意采取电磁防护措施。对于机身上较大口盖，例如翼身整流罩口盖，布置时要考虑电搭接要求。

4.2 机翼口盖的布置

为方便飞机机翼内部结构及油箱的检修，机翼表面需要设置很多尺寸较大的口盖。从疲劳角度考虑，机翼上表面主要受压应力，可延长口盖寿命；然而从使用维护角度考虑，机翼下表面距离地面高度低，方便检修人员接触。因此在口盖布置时要综合考虑疲劳和维修性，权衡在上翼面还是下翼面开口。

5 总结

飞机口盖作为结构的一部分，其受力特性必须满足安全要求，在此基础上尽量阻力最小、重量最轻。某些口盖有防雷击、防雨等特殊要求，在设计时也不能忽视。口盖是飞机维护时需要频繁使用的部件，其实用性要求尤为突出，需要在设计阶段认真考虑，缜密排布，使检修工作能顺利开展。不同区域的口盖所处环境各不相同，设计人员需针对各自环境，合理布置。

【参考文献】

[1]王哲，贾晓，李博.飞机口盖设计要求标准研究[J].航空标准化与质量，2014（2）：5-9.

[2]袁关章，魏威，韦红金.某型无人机复合材料口盖互换性[J].南京航空航天大学学报，2009（1）：66-69.

[3]马文博.某型号飞机口盖设计研究[J].装备制造技术，2015（8）：44-48.

[4]刘贵芳，余志明，林振华，程广林.某型飞机充气口盖故障分析[J].教练机，2016（1）：22-24.

[责任编辑：田吉捷]