民用飞机舱门密封结构研究

武戎戎

（上海飞机设计研究院 上海 201210）

民用飞机舱门密封结构研究

武戎戎

（上海飞机设计研究院 上海 201210）

随着航空事业的快速发展，对飞机整体结构性能也提出更高的要求。而在这些结构中，舱门密封结构是设计中需考虑的重要问题之一，结构密封性是否较高，将直接影响飞机安全运行目标的实现，尤其在较多影响因素存在下，如密封件、结构刚度以及其他因素等，都会成为决定结构密封性的关键所在，要求实际设计中做好影响因素分析，并采取相应的完善策略。本文主要对飞机舱门密封结构影响因素、提升飞机舱门密封结构综合性能的相关建议进行探析。

飞机舱门结构；密封性；影响因素；完善

前言

密封舱设计作为当前飞机选用的主要方式，其质量高低将决定飞机的综合性能。特别现代飞机设计中不断将先进的技术与构件引入其中，要求气密舱在密封性上不断强化。然而如何使密封结构质量得以保障，又成为现行理论与实践研究中的重点内容，尽可能对其中存在的影响因素进行控制，在此基础上提出密封结构设计的相关方法，以此达到密封结构性能提升的目标。因此，本文对飞机舱门密封结构研究，具有十分重要的意义。

1 飞机舱门密封结构影响因素分析

1.1 密封结构受结构刚度的影响

对于密封结构的性能，其存在的影响因素集中表现在密封形式、铰链布置、结构刚度以及制造装备精度。以其中的结构刚度为例，其是造成密封结构变形问题的主要原因，密封性能由此受到影响。从机身整体结构看，一般门区是主要应力部分，较多压力荷载对会作用其中，如对机身扭矩、机身弯矩以及轴向力等，当舱内处于增压状态时，门框会对其中产生的压力荷载起到承受作用。假若舱门在承重性能上不足，便会导致结构变形问题出现。因此，在结构刚度问题控制中，要求对门区、舱门结构等设计时做好刚度分析，判断出现承载结构的变形问题，以及变形量大小等，这样才可保证结构的密封性得以提高[1]。

1.2 密封件对舱门密封性的影响

密封件应用是否合理也是影响舱门密封性的主要因素。一般密封结构设计中，需充分考虑到结构变形匹配、密封件截面形状等，假若未对这些因素控制，将会带来较多弊端。如其中应用的密封带不具备较强的刚性，其会导致结构间隙较小，这样关闭舱门过程中很容易有夹带、堆积等问题产生，且因密封带不会出现较大变形量，这样对于门区结构、舱门等变形的补偿很难发挥作用。实际上，有较多不同类型密封件种类都会影响密封结构，如以截面形状为依据，可细化为垫条密封带、气胎式密封带、隔膜密封件等为主。本文在研究中，主要选取三种不同类型密封结构，对其结构优势与弊病进行分析。①隔膜密封结构。该结构实现中要求对密封件前后压差进行利用，通过该密封形式达到提升密封性的目标。需注意的是尽管这种方式应用下所引入的隔膜密封带不具备较强的承载力，且安装过程较为复杂，加上飞机实际运行中，空气会对密封带产生一定的破坏作用。②爪型密封结构。该类型结构实现中，要求在密封表面上装设密封带爪形部分，以此完成密封过程。其存在的弊病主要表现在密封带受损情况较为严重，尤其在边缘处表现极为明显，容易产生泄漏问题。③管状密封件。这种类型结构要求借助座舱压力，使门框、密封带二者能够达到挤压密封的要求。一般这种方式又可细化为压密封与挤密封两种形式，前者强调控制压缩量，而后者需保证门框、密封带有摩擦作用。

1.3 其他影响因素

对于结构密封性影响较为明显的也包含其他较多因素，如舱门铰链、锁闩数量等。以铰链为例，其在形式与安装位置上是否合理将对密封形式产生极为明显的影响。对于这些影响问题，实际分析中通常要求引入相关的参数指标，如转轴半径、转轴中心与铰链中心距离、舱门闭合中位移情况等，保证对这些参数合理分析，并结合舱门运动轨迹，在此基础上对铰链布置形式、安装形式等进行选择，可使密封性得以保障。若这些参数未得到有效分析，便会对密封结构带来严重影响。此外，对于飞机舱门密封结构，制造装配过程对其影响也极为明显，如其中涉及的装配应力、舱门周圈间隙以及铰链配合精度等，任一装配工序不合理，都可能带来结构变形问题。因此，实际装配过程中，应注意以相关设计标准为依据，对较多零件如触块、触点、铰链等做好定位工作，且注意装配结束后严格检查其中的间隙，以此使装配质量得到保障[2]。

2 飞机舱门密封结构设计的相关建议

2.1 密封结构设计中的计算分析

舱门密封结构设计中，主要需考虑到结构协调变形问题，判断舱门在不同气动荷载作用中表现出的位移变化。具体分析过程中，一般可考虑进行有限元模型的构建，这样可直接通过对结构在虚拟载荷中承重力表现，对相关零件如触块、触点位置进行确定，协调可能出现的变形问题。具体实现中可细化为三个步骤：①对舱门结构参数、布置形式进行确定，并判断结构变形指标；②引入相应的软件如Nastran，完成有限元模型的构建，在此基础上对舱门纵向位移、舱门结构变形、门区结构变形等在极限载荷情况的表现判断，这样可得到变形部位实际情况，使变形量得到有效控制；③对舱门结构变形进行验证，分析其中密封带是否可发挥其补偿能力等[3]。

2.2 三维模型的构建与验证方法

做好三维模型构建，其实质是对工艺可达性、结构装配协调等做好判断工作，使舱门运动在模型中进行仿真模拟，完成容差性能确定过程，且注意在模型中对装配制造中的相关精度问题进行分析。完成所有模拟仿真后，需引入相应的验证方式，包括功能测试、疲劳测试、气密测试等，保证所有如结构协调性能以及密封性能较高，这样才可将方案具体运用到设计中[4]。

3 结论

舱门密封结构设计是否合理是影响飞机综合性能的关键性因素。实际设计中，应正确认识到其中存在的影响因素，如结构刚度、密封带以及其他铰链等，在此基础上采取针对性的控制措施，通过相应的计算与验证，使舱门结构密封性、协调性等都得到提高。

[1]刘伟，刘志群，赵晓博，席宝安，岳珠峰.飞机舱门密封结构的气密可靠性研究[J].材料工程，2012，04：47～51.

[2]陈付奎，张惠兵.浅谈飞机舱门的密封[J].山东工业技术，2013，12：31.

[3]马 莹.飞机舱门密封设计研究[J].价值工程，2011，28：29～30.

[4]黄枫，刘若斯，柯玉超，李成祥，窦宝峰，罗欢，姚学锋.舱门橡胶密封件压缩行为的有限元模拟[J].航空制造技术，2013，06：83～88.

V223.9

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1004-7344（2016）14-0317-01

2016-4-25