机翼整体结构油箱设计

高万春

（哈尔滨哈飞航空工业有限责任公司，哈尔滨150000）

机翼整体结构油箱设计

高万春

（哈尔滨哈飞航空工业有限责任公司，哈尔滨150000）

重点对某型机机翼整体结构油箱的布局进行分析，并对主结构细节设计及传力方式和强度对比进行分析，通过合理的结构设计提高重要部件的可检性，提高结构安全性，达到了设计要求。

整体结构油箱；结构布局；损伤容限；密封

1　结构方案

1.1整体油箱结构形式

整体结构油箱是主承力部件之一，是飞机机翼结构的重要组成部分。机翼整体结构油箱作为机翼的一部分，主要为飞机提供升力，2号、6号加强肋安装内襟翼滑轨，10号、16号加强肋安装外襟翼滑轨。整体结构油箱还是发动机的安装基础。

1.2整体油箱结构布局

1.2.1设计要求

第一，整体结构油箱满足强度、刚度设计要求。第二，整体结构油箱满足损伤容限设计要求。第三，满足机翼前缘、襟翼、发动机舱、襟翼舱的安装要求。第四，满足方便安装、拆卸的使用要求。第五，满足重量要求。第六，满足工艺要求。

1.2.2结构布局

1.2.2.1翼梁

翼梁包括前梁和后梁，前梁与后梁的基本结构形式相同。前梁位于机翼15%弦长处（平直段为过该点的X平面），后梁位于机翼60%弦长处（平直段为过该点的X平面）。前、后梁沿展向分为2段，分别在7～8肋对接（8肋为机翼外形转折处）。

前、后梁分别由上下缘条、腹板和加强角材组成，外翼大梁与中央翼大梁为可拆卸连接，通过在0肋处上下两个接头对接，上下连接螺栓传递轴向力，中间的几个连接螺栓传递剪力。缘条、腹板及加强角材间用铆接连接，梁缘条及梁腹板在转折处对接，缘条和腹板分离面错开。

梁缘条采用整体机加制造，上缘条材料7050T7451，下缘条的材料2024T351。前后梁缘条的截面积依据载荷向翼尖分2段递减。0～8肋截面积由390mm2逐渐减为276mm2，8～18肋截面积由276mm2逐渐减为188mm2。

梁腹板材料为2024T3。沿展向腹板分为2段，2段的厚度分别为：0～8肋处厚度为2.032mm；8～19肋厚度为1.6002mm。

为提高翼梁腹板的稳定性，在相邻两个肋之间均布2个加强立柱，加强立柱为7075T76铝合金型材，与腹板、缘条铆在一起，立柱与梁腹板为胶接结构。翼梁在7～8肋对接，缘条采用对接形式，使用机加对接角材双搭接连接。腹板采用对接形式，在腹板的内侧使用连接板连接，腹板阶差使用垫片补偿，连接板搭接长度至少保证能铆接2排铆钉。

1.2.2.2上下板件

长桁沿机翼展向等百分比布置，在根部下板件均布9根长桁，由前梁至后梁依次为1～9长桁；上板件有12根长桁，施工、维护、检查通道在上翼面5～8长桁，为非受力口盖。板件沿展向分成2段，0～10肋为整体机加板件，10～18肋为胶接蒙皮。上板件材料为7050T7451。下板件材料为2024T3、T351。下板件在翼根靠近端肋处以及在油箱外端靠近密封肋处制Φ6mm漏水孔。在结构油箱消耗隔舱段内的长桁立筋根部制长圆形通孔，保证尽可能减少不可用燃油的数量。为使蒙皮获得最大限度的材料连续性以减轻结构重量，上、下翼面板件沿展向分2段（10肋处对接）。板件蒙皮的厚度根据强度、刚度、疲劳寿命和结构开口及端部加强进行综合考虑，同时参考同类机种、相似结构飞机蒙皮的厚度。

1.2.2.3中段翼肋

外翼基本肋距为320mm。单侧外翼共18个肋（0号肋为中央翼端肋）。在弦向有集中载荷处布置加强肋。弦向有集中载荷处为：襟翼滑轨安装肋、发动机舱安装肋，使用7050 T7451铝合金制造。2～18肋间是整体油箱，2～5肋是消耗隔舱，2、18肋是整体油箱密封端肋，油箱端肋2、18肋为整体机加肋，肋使用7050T7451铝板制造。半密封肋（5肋）位于整体油箱内部，能阻止燃油沿展向快速流动，同时也可在每个油箱段的内端形成重力供油腔。用补片封闭长桁通过口，并使用HM109密封剂进行缝外密封。由于机翼根部长桁轴力很大，为保证长桁连续，2肋与上下板件连接通过机加角盒连接，长桁通过处使用密封补片进行密封，在整体机加肋腹板上制燃油管接嘴通孔处均采用加厚的方法进行加强。18#肋处由于长桁轴力较小，便于连接，采用长桁对接、密封肋连续的结构形式。

2　密封

2.1密封材料

密封材料的选取：HM-109系列改性聚硫密封剂；SKYFLEX系列飞机密封件。

2.2基本密封规定

铆钉墩头尽量放在整体油箱内表面，以提高密封性能，整体油箱上的铆钉，特别是全胶接结构上的加强铆钉应尽量采用压铆。应尽量将螺栓头放在整体油箱内表面一侧，以便于进行密封，凡整体油箱内表面上的螺栓头和螺母，用涂密封胶的方法进行密封。凡在油箱壁板和前、后梁腹板上安装接头、角材或剪力片时在连接之前均需要在夹层内先涂密封胶，然后进行铆接或螺接，连接后沿零件边缘涂边缝密封胶进行边缝密封。

3　结语

整体结构油箱的主要功能是为飞机提供升力和燃油，通过自身的受力关系把飞机联系在一起，因此不可避免的存在一些设计过程中难以协调的问题。为此采用并行设计方法，结构设计、强度分析与工艺准备同步进行，成功研制了整体结构油箱。

整体结构油箱采用损伤容限设计，使载荷合理地分配和传递，不宜出现过度应力集中；对于重要承力结构，具有良好的可检性和可维修性并提高了结构安全性；采用全胶接梁腹板和部分机翼蒙皮，降低了渗漏危险点的数量，提高了飞行安全。

［1］飞机设计手册编辑委员会编.飞机设计手册［K］.北京：航空工业出版社，2000.

［2］何景武.结构设计准则［K].北京：北京航空航天大学无人机所，2001.

V233.22

A

1674-8646（2015）12-0052-02

2015-09-12

高万春（1983-），男，黑龙江安达人，学士，工程师，主要从事飞行器结构设计研究。