民用飞机舱门气弹簧设计要求分析

严立浩 安琳琳

摘要：气弹簧 （gas spring）是主要通过填充气体实现支持、缓冲、止动和长度调节的元件，与传统金属弹簧相比，其有着形变速度较慢、动态力变化不大，易于控制的优点。本文结合民用飞机舱门设计，对其设计要求作通用性分析。

关键字：机构 参数化设计 舱门

引言

气弹簧 （gas spring），又名支撑杆，是主要通过填充气体实现支持、缓冲、止动和长度调节的元件，与传统金属弹簧相比，其有着形变速度较慢、动态力变化不大，易于控制的优点，且弹性曲線近乎线性，如图1所示。其缺点在于成本高、使用寿命相对较短，主要类型见图2所示。准确利用上述优点和性质，是做好民用飛机舱门设计的前提。

通用要求

1）必须满足CCAR25-R4部要求；

必须满足AS/EN 9100。

2）采用损伤容限设计准则，其设计寿命应当与飞机设计维护周期整体考虑

3）气弹簧应能承受96h中性盐雾试验，试验后活塞杆和缸筒表面不应有肉眼可见的腐蚀气弹簧应能承受低温-30℃ 高温 80℃ 冷热循环试验：

使用环境恶劣的气弹簧应反复进行12 次冷热冲击试验，试验后气弹簧公称力衰减量不应大于8%；使用环境一般的气弹簧应反复进行2次冷热冲击试验，试验后气弹簧公称力衰减量不应大于 5%。

4）气弹簧应有密封措施，防止气体泄漏导致力衰减，如图2所示。

5）对于向客舱一侧的非金属材料必须满足阻燃要求。

6）考虑气体泄露导致的性能下降，气弹簧/阻尼器必须满足至少20万次使用循环。

考虑机构磨损导致的性能下降，作动筒必须满足至少100万次使用循环。

设计要求

1）气弹簧必须能够为舱门开启或关闭过程提供支撑或者阻尼，来控制开启或关闭速度。并可实现优化操纵力。

2）气弹簧安装应充分考虑考虑安装形式及力臂的影响。

3）机构布置中应给出足够空间，保证气弹簧的行程。

安装调试要求

1） 必须编写安装技术条件；

2） 安装调试工具要求（定位销、配重、吊具）

3） 必须有措施防止误装配；

4） 机构必须包含调节固定措施，该措施必须能够将机构固定在关闭、上闩和上锁位置，在设计上不允许使用可能导致零件损伤的固定措施。

5） 必须包含装机安装的内容

6） 必须包含安装检查的内容；

7） 应包含润滑和喷漆的内容。

制造装配要求

1） 在可能转动的机构中紧固件应使用双重锁定措施，不能仅依靠摩擦自锁。

2） 应包含称重要求

3） 应包含密封要求

4） 应包含消耗品信息

5） 操作系统的所有元件都必须设计成能把因装配或调节不当而导致故障的可能性减到最低程度；设计上做不到时，也可以用打上醒目和永久性标记的方法来满足此项要求。

热表处理

1） 电镀层应符合相关规定，主要表面应光洁，无磕碰、划伤、脱皮、鼓泡、针孔、起瘤、班渍、色差等缺陷。

2） 化学处理层应符合相关规定，色泽均匀，不得有红锈、明显的花斑和附着沉淀物。

3） 油漆涂层应符合相关规定，漆层平整，颜色一致，无明显麻点，无严重流挂，不允许露底。

有限元分析

a） 整体舱门结构有限元静力学分析，考察结构整体变形及强度，控制结构变形对机构的影响；

b） 关键结构零组件的静力学有限元分析，考察局部结构的强度；

c） 机构零部件在动载作用下，关键零部件的变形和强度。

标记标牌

1） 飞机必须装有规定的标记和标牌

2） 示于醒目处；

3） 不易擦去、走样或模糊

结论

本文通过对气弹簧通用要求、设计、安装调试、制造装配、热表处理、标记等要求进行总结，对其设计要求作通用性分析。

（作者单位：上海飞机设计研究院）