民用飞机机身小开口加强件设计与研究

王桂伦

【关键词】机身;小开口;加强件

对于民用飞机来说，机身上除了布置登机门、服务门、货舱门、应急舱门、起落架舱门等大开口外，还需要布置电源开口、舱门操作开口和水服务开口等小开口，以满足飞机运营过程中的维修、通气、供水和系统服务面板布置等功能需求。机身上小开口打断了机身内部结构，致使机身结构不连续，蒙皮开口区存在应力集中，导致机身出现静强度和疲劳等问题，因此需要对开口区进行加强[1]。

一、加強件结构介绍

（一）组合式加强件

典型小开口加强件为组合式结构，由加强板和盆形件组成，如图1所示。加强板布置在机身蒙皮开口区内侧，通过紧固件与蒙皮连接，增加了开口区的厚度。盆形件安装在加强板内侧，利用翻边通过紧固件与加强板和蒙皮连接。蒙皮开口的尺寸和系统结构决定了盆形件的外轮廓。盆形件底部通常为平面，便于系统操作面板安装，同时还根据系统需求确定开孔的数量、位置和孔径。

（二）整体式加强件

相较于组合式加强件，整体式加强件将加强板和盆形件融合为整体，如图2所示。整体式加强件为薄板冲压成型的钣金零件。整体式加强件中间盆形凸起与组合式的盆形件作用相同，为系统结构安装提供支持;盆形凸起周围的曲板与机身蒙皮连接，与加强板作用相同，起到加强蒙皮的作用。与组合式结构相比，整体式结构重量轻，一体成型，整体刚度好。

二、对比分析

（一）受力

开口的存在打断了机身内部长桁，导致长桁轴力中断，引起开口周围剪流重分布。两种结构形式都在开口区增加了加强板，加强板厚度比开口区蒙皮厚1～2级（约0.2～0.4mm）;加强板与长桁、蒙皮共铆，长桁轴力和蒙皮剪力传递到开口加强区，以降低应力集中。

（二）制造

组合式和整体式加强件均为钣金件，工艺成型简单。整体式加强件为一体式冲压成型，冲压会引起材料滑移，导致钣弯区域厚度不均匀，可能影响周围结构的安装，对制造工艺有一定的要求。然而，组合式结构中的盆形件安装在加强板内侧，不影响周围结构的安装。

（三）装配

组合式加强件需对盆形件进行单独定位和装配。整体式加强件装配时仅需一个工装进行定位，且紧固件数量相对较少，装配效率高。但是，整体式加强件受到损伤后需整体更换，拆卸和安装困难，且耗时较长。

三、结论

通过对比可知，组合式加强件在制造和装配方面优于整体式加强件，因此在民用飞机设计过程中，应优先选择组合式加强件。