前缘缝翼自适应调整装配技术研究

晏瀛

【摘 要】前缘缝翼在飞机起飞、降落过程中起到增加升力、提高性能的作用。对于缝翼装配过程中的自身偏差和装配误差，设计了一种缝翼自适应调整装配技术使缝翼加强肋与滑轨良好对接。并通过该机构的数学模型、运动仿真及实验，验证并计算了偏心衬套偏心量对前缘缝翼尾缘偏离的影响。目前，前缘缝翼自适应调整装配技术已应用到大型客机缝翼设计中。

【关键词】大型客机；前缘缝翼；装配补偿；偏心衬套

0 引言

前缘缝翼的设计是提高飞机的气动性能，减小大迎角下的失速速度，增强飞机机场适应性的关键技术，是提高飞机国际竞争力的有效手段之一。随着现代民机市场对飞机的高效性、经济性提出了更高的要求，前缘缝翼的设计逐渐成为民用飞机研制过程中的一个重要课题。

由于缝翼是一种长跨距的柔性结构，在实际装配过程中容易产生变形和扭转，而且同时还要实现多连接点的完全配合，造成了前缘缝翼与滑轨连接易产生装配应力难度，若强制装配，首先，接头会产生附加载荷，影响了接头及滑轨的使用寿命；其次，影响了缝翼的外形精确度。本研究主要工作在于依托大型客机前缘缝翼的设计研究，设计出一种能够适应缝翼自身偏差和装配误差的可操作补偿机构。

1 缝翼与滑轨连接补偿机构设计

大型客机缝翼滑轨与缝翼本体通过连接带板、关节轴承、连接螺栓连接。缝翼滑轨与缝翼本体的连接分为两种形式，一种为单耳—双耳—连接带板连接，定义该形式为主连接形式，一种为单耳—单耳—连接带板连接，定义该连接形式为从连接形式。主连接形式为安装在滑轨上的2个关节轴承，缝翼本体的一个关节轴承，通过2个连接带板，3个连接螺栓连接而成。主连接形式上的加强肋压入了两个凸肩衬套和一个滑动衬套，缝翼安装时，缝翼本体的一个凸肩衬套与安装在滑轨上的关节轴承贴合，该形式控制缝翼本体的展向定位。再通过滑轨衬套顶住关节轴承另外一侧，以承受侧向载荷。从连接形式为安装在滑轨上3个关节轴承，缝翼本体加强肋上两个轴承，通过4个连接带板，5个连接螺栓连接而成。该形式运动机构设计简单，滑轨圆心与缝翼转轴重合，驱动器驱动滑轨完成定轴转动，能够满足前缘缝翼的运动要求（图1）。

图2所示的偏心衬套可以为缝翼本体与滑轨接头提供补偿措施，利用偏心衬套调整缝翼尾缘与固定前缘的间隙。依次对每段缝翼，松开锁扣，调整偏心衬套，获得尾缘与固定前缘的指定间隙。然后锁紧偏心衬套锁扣。

这种连接机结构设计具有以下特点：

（1）前缘缝翼与滑轨连接处增加大偏角关节轴承，以适应前缘缝翼自身的变形，同时防止耳片承受面外力，所有连接孔增加连接衬套；

（2）在前缘缝翼装配时设计定位基准，完全配合处增加滑动衬套以调节使零件贴合，同时在其它非定位基准配合处增加名义间隙以避免装配误差；

（3）每个前缘缝翼与滑轨连接处有两点连接，一点固定，另外一点设计偏心衬套调节连接孔的相对位置，实现缝翼特定理论外形下与滑轨的连接。

2 缝翼与滑轨连接补偿机构数学建模

拟定前缘缝翼与滑轨连接固定孔中心A，偏心衬套安装孔心为B，偏心衬套孔心为C，前缘缝翼与滑轨连接调节孔中心D，缝翼尾缘尖部E，可通过尾缘尖部的偏离量表明偏心衬套对缝翼装配的调节能力，建立图3所示几何模型。

由于A、D、E三点均为缝翼上点，且三点相对位置固定，可知E点的偏转角度与D点相同。由于AB段位置固定，AD段偏转角度а可在ΔABD内用余弦定理计算：

4 缝翼与滑轨连接补偿机构试验验证

4.1 试验方法

试验件包括支撑板1件、翼肋隔板4件、滑轨2件、缝翼基座（含接头）1件、连接块6件、衬套8件、偏心衬套2件、偏心衬套衬套锁扣2件，滑轨的半径不同，旋转轴线与滑轨平面垂直。缝翼接头一个为单耳形式，一个为双耳形式；双耳接头的下悬挂点和单耳接头的内悬挂点同轴，并与滑轨旋转轴线平行，这样在调整偏心衬套时缝翼可绕着接头的这条轴线进行旋转偏移，如图5、图6。

试验件以缝翼基座的4个顶点为测量基准，要求这4个点到支撑板X、Y面的距离误差为±1mm，试验件完成装配后，检测缝翼基座4个顶点到X、Y面的距离检测结果，若不满足4个顶点到X、Y面的距离要求，调整偏心衬套，检测调整后4个基准点的位置是否满足要求；若第一次检测结果满足要求，调整偏心衬套，验证滑轨和缝翼的对接接头的结构形式是否使缝翼具备这种可调性。

4.2 试验结果及分析

试验数据（表2、表3、表4）：

根据试验件滑轨与基座对接设计原理可知，调整偏心衬套，基座可绕滑轨悬挂点进行铰链运动。通过实验数据可以表明，调整偏心衬套可以有效改善装配引起的误差。

5 结论

本成果中的连接补偿设计与传统的前缘缝翼与滑轨连接相比，具有更强的可调节性、可操作性及装配容差允许，有效地提高前缘缝翼装配效率和质量，预防装配应力的发生，目前，已应用于大型客机前缘缝翼与滑轨连接的设计。交付运行以后，可延长前缘缝翼关键件及关键部位的维修和检查间隔时间，大大减少因装配应力造成的前缘缝翼在飞机飞行过程中导致零件疲劳断裂、缝翼运动机构卡阻等事故的发生，具有较强的社会和经济效益。

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[责任编辑：王楠]