CN105270641B - 一种抗鸟撞的飞机外挂副油箱前缘结构 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种抗鸟撞的飞机外挂副油箱前缘结构，包括整流罩、缓冲挡板、塞体、前段蒙皮Ⅰ和前段蒙皮Ⅱ，整流罩为变截面厚壁结构，前段蒙皮Ⅰ与整流罩通过连接件连接，保证前段蒙皮Ⅰ与整流罩外表面装配阶差小于1mm；缓冲挡板位于整流罩后面，用于隔断前段蒙皮Ⅰ与整流罩，使前段蒙皮Ⅰ及其后部结构内的燃油无法进入整流罩。本申请结构设计简单，制造和装配非常方便，能够有效的抵抗住飞鸟的撞击，保证副油箱不会产生漏油问题或者零部件脱落而使影响飞机飞行安全的行为。
Description
技术领域
本申请涉及飞机外挂副油箱的抗鸟撞设计，特别是一种抗鸟撞的飞机外挂副油箱前缘结构。
背景技术
飞机在飞行时，如果外挂副油箱受到飞鸟的撞击，可能会发生副油箱损坏，燃油泄漏等影响飞机安全的情况。
民用飞机外挂副油箱的设计，必须满足中国民航总局制定的《运输类飞机适航标准》中第25.571(e)(1)条款中的规定，即必须保证其在受到1.80公斤(4磅)重的鸟的撞击后，飞机仍能成功地完成该次飞行，相撞时飞机与鸟沿着飞机飞行航迹的相对速度取海平面Vc或2,450米(8000英尺)0.85Vc，两者中的较严重者。鸟撞时，外挂副油箱前缘结构首先受到撞击，为满足条款要求，就要设计一种能抵抗住飞鸟撞击的外挂副油箱前缘结构。
一般有以下几种设计方案：
1)副油箱前缘设计一个尖锐的头部，在飞鸟撞击时，用于劈开飞鸟。
2)取消副油箱的外挂形式，将之设计为保形油箱。
对于飞机副油箱前缘的设计，要考虑制造工艺及装配应该尽可能的简单、快速、方便，并且气动外形满足要求。第一种设计方案对制造工艺的要求较高；第二种设计方案需要更改整个飞机的外形，设计、制造和装配的难度增大，并且需要验证的试验项目增多，不仅浪费时间、而且浪费人力。
所以急需设计一种结构简单并且能够满足抗鸟撞要求的外挂副油箱前缘结构。
发明内容
为了解决以上问题，本申请提供了一种飞机外挂副油箱前缘结构，经鸟撞后不会产生漏油或零部件脱落等情况而影响飞机飞行安全，并且结构简单无需更改飞机外形。
一种抗鸟撞的飞机外挂副油箱前缘结构，包括整流罩、缓冲挡板、塞体、前段蒙皮Ⅰ和前段蒙皮Ⅱ，整流罩为变截面厚壁结构，最小厚度截面位于整流罩边缘，为5mm～10mm，最大厚度截面位于整流罩中心位置，为10mm～30mm，最小厚度与最大厚度截面之间为圆弧渐变过渡，对整流罩边缘倒角；前段蒙皮Ⅰ与整流罩通过连接件连接，保证前段蒙皮Ⅰ与整流罩外表面装配阶差小于1mm；缓冲挡板位于整流罩后面，通过焊接连接在前段蒙皮Ⅰ上；塞体焊接在缓冲挡板中间的孔中，用于隔断前段蒙皮Ⅰ与整流罩，使前段蒙皮Ⅰ及其后部结构内的燃油无法进入整流罩。可以通过改变塞体的长度尺寸对副油箱的重心位置进行调整；前缘蒙皮Ⅰ和前段蒙皮Ⅱ设计成不同的厚度，通过焊接连在一起，起到减重作用。
本申请的优点在于结构设计简单，制造和装配非常方便，能够满足《运输类飞机适航标准》中第25.571(e)(1)条款中的规定，有效的抵抗住飞鸟的撞击，保证副油箱不会产生漏油问题或者零部件脱落而使影响飞机飞行安全的行为。
以下结合具体实施例附图对该申请作进一步详细描述：
附图说明：
图1是外挂副油箱前缘结构示意；
图2是图1的局部区域I的放大示意；
图3是不包括整流罩的外挂副油箱前缘结构示意；
图4是图3的A向示意；
图5是整流罩示意；
图6是外挂副油箱前缘结构鸟撞整流罩正中心位置示意；
图7是外挂副油箱前缘结构鸟撞整流罩上部位置示意；
图8是外挂副油箱前缘结构鸟撞前缘蒙皮Ⅰ位置示意。
图中编号名称：1、整流罩；2、前段蒙皮Ⅰ；3、缓冲挡板；4、塞体；5、托板螺母；6、前段蒙皮Ⅱ；7、框；8、十字槽90°沉头螺钉；9、鸟体10、最大厚度截面11、最小厚度截面
具体实施例
如图1所示，一种抗鸟撞的飞机外挂副油箱前缘结构，包括整流罩1、缓冲挡板3、塞体4、前段蒙皮Ⅰ2和前段蒙皮Ⅱ6，整流罩1为变截面厚壁结构，最小厚度截面11位于整流罩边缘，为5mm～10mm，最大厚度截面10位于整流罩中心位置，为10mm～30mm，最小厚度与最大厚度截面之间为圆弧渐变过渡；前段蒙皮Ⅰ2与整流罩1通过连接件连接，保证前段蒙皮Ⅰ2与整流罩1外表面装配阶差小于1mm；缓冲挡板3位于整流罩1后面，通过焊接连接在前段蒙皮Ⅰ2上；塞体4焊接在缓冲挡板3中间的孔中，用于隔断前段蒙皮Ⅰ2与整流罩1，使前段蒙皮Ⅰ2及其后部结构内的燃油无法进入整流罩1。
具体设计示例，如图1～图3所示，外挂副油箱前缘结构由整流罩1、前段蒙皮Ⅰ2、前段蒙皮Ⅱ6、缓冲挡板3、塞体4、托板螺母5和十字槽90°沉头螺钉8组成。整流罩材料可选用2A12-T4；前段蒙皮Ⅰ2材料可选用3A21-O，厚度为2.5mm；前段蒙皮Ⅱ6材料为5A02-O，厚度为2mm；缓冲挡板3材料为5A06-O，厚度为2mm；塞体材料为5A06-O。
如图5所示，整流罩1为变截面厚壁结构，最小厚度截面11位于整流罩边缘，为5mm～10mm，最大厚度截面10位于整流罩中心位置，为10mm～30mm，最小厚度与最大厚度截面之间为圆弧渐变过渡，整流罩1边缘倒角。
组装时，12个托板螺母5均布安装在前段蒙皮Ⅰ2上，缓冲挡板3与前段蒙皮Ⅰ2通过点焊和氩弧焊连接，前段蒙皮Ⅰ2和前段蒙皮Ⅱ6通过氩弧焊连接，塞体4与缓冲挡板3通过氩弧焊连接，整流罩1与前段蒙皮Ⅰ2通过12个十字槽90°沉头螺钉连接。
本申请考虑了鸟体在撞击过程中表现出的流体力学行为，考虑了三种撞击位置，如图6～图8所示。图中鸟体9总长与直径之比为2，鸟体9模型两端为半球状，中间为圆柱状，其数值计算方法采用SPH粒子表示。鸟体9质量为1.8kg，撞击速度为116.7m/s。
当鸟体9撞击整流罩1正中心时，通过整流罩1类半球状表面光滑过渡的外形和变截面厚壁的结构设计，使整流罩1完全能够抵抗住鸟体的撞击而不受到破坏，鸟体9的碎片从整流罩1和前段蒙皮Ⅰ2的外表面滑走。
当鸟体9撞击整流罩1上部时，鸟体9与整流罩1上部及前缘蒙皮Ⅰ的上部相接触，通过整流罩1圆弧面光滑过渡的外形和变截面厚壁的结构设计，使整流罩完全能够抵抗住鸟体9的撞击而不受到破坏，前段蒙皮Ⅰ2前部通过下限及弯边边缘的设计，保证了其与整流罩后与整流罩外表面保持一致的光滑连续的外形，鸟撞后前段蒙皮Ⅰ2仅在与整流罩1连接处其后的蒙皮处出现小的凹陷，此凹陷变形不影响飞机飞行的安全。鸟体9通过整流罩1、前段蒙皮Ⅰ2和前段蒙皮Ⅱ6的外表面滑走。
当鸟体9不经过整流罩1，直接撞击前段蒙皮Ⅰ2和前段蒙皮Ⅱ6时，前段蒙皮Ⅰ2和前段蒙皮Ⅱ6外部上表面局部出现小的凹陷，此凹陷变形不影响飞机飞行的安全。鸟体9通过前段蒙皮Ⅰ2和前段蒙皮Ⅱ6的外表面滑走。
还可以通过改变塞体4的长度尺寸对副油箱的重心位置进行调整；前缘蒙皮Ⅰ2和前段蒙皮Ⅱ6可设计成不同的厚度，通过焊接连在一起，起到减重作用。
Claims (3)
1.一种抗鸟撞的飞机外挂副油箱前缘结构，包括整流罩、缓冲挡板、塞体、前段蒙皮Ⅰ和前段蒙皮Ⅱ，其特征在于整流罩为变截面厚壁结构，最小厚度截面位于整流罩边缘，为5mm～10mm，最大厚度截面位于整流罩中心位置，为10mm～30mm，最小厚度与最大厚度截面之间为圆弧渐变过渡；前段蒙皮Ⅰ通过连接件连接在整流罩上，保证前段蒙皮Ⅰ与整流罩外表面装配阶差小于1mm；缓冲挡板位于整流罩后面，通过焊接连接在前段蒙皮Ⅰ上，塞体焊接在缓冲挡板中间的孔中，用于隔断前段蒙皮Ⅰ与整流罩，使前段蒙皮Ⅰ及其后部结构内的燃油无法进入整流罩。
2.根据权利要求1所述的一种抗鸟撞的飞机外挂副油箱前缘结构，其特征在于可通过改变塞体的长度调节副油箱的重心位置。
3.根据权利要求1所述的一种抗鸟撞的飞机外挂副油箱前缘结构，其特征在于前段蒙皮Ⅰ和前段蒙皮Ⅱ设计成不同的厚度，通过焊接连在一起，起到减重作用。
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