民用飞机发动机吊具设计和验证技术探讨

王厉哲 陈轶

【摘 要】本文研究了民用飞机发动机吊具的设计技术和验证技术，总结了相关的技术要点及注意事项，为相关设计和验证工作提供参考，为民用飞机动力装置系统安装集成设计提供了支持和技术积累。

【关键字】民用飞机；发动机吊具；安装；设计和验证

中图分类号： V216.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）21-0007-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.003

【Abstract】This paper studied the design and verification of civil aircraft engine bootstrap， summarized the key technical points which should be considered. This paper supported the installation integration design of powerplant system of civil aircraft and accumulated the design technology.

【Key words】Civil Aircraft； Engine Bootstrap； Installation； Design and Verification

0 引言

在民用航空业中，发动机吊具作为发动机安装的工具其重要性不容忽视。通常发动机供应商会向航空公司等用户提供发动机吊具或者指定向国外供应商采购发动机吊具。随着国内民航事业的快速发展，各航空公司机队不断扩编，以及国产支线客机ARJ21和大飞机C919的逐步加入市场，国内各大MRO中心、航空公司和各地机场对发动机吊具的需求也会日益剧增，从国外采购发动机吊具并定期送检的成本也就显得越来越高。因此从飞机主制造商角度，自身具备发动机吊具的设计和验证技术就显得格外重要，是民用飞机设计中的关键技术之一。

本文将从发动机吊具的设计技术和验证技术两方面进行介绍和总结。

1 发动机吊具设计技术

1.1 发动机吊具组成

发动机吊具通常是安装于飞机吊挂，并连接至发动机托架，用于发动机的吊装和拆卸。发动机吊具所需具备的功能应包括吊点的载荷测量，人工或机械控制的升降机构。由此发动机吊具通常由以下几大部分组成。

a）一组前梁，通常安装于吊挂前安装节；

b）两组后梁，通常分别安装于吊挂两侧壁板；

c）两组侧梁，通常用于连接至吊具的前梁和后梁；

d）四组吊具葫芦（含链条），通常连接于侧梁和后梁上的吊点，用于手动或机械控制发动机的升降；

e）四组测力计，用于在整个发动机吊装拆卸过程中，时时监控每个吊点的拉力。

1.2 发动机吊具接口设计

在结构设计初期，就需要考虑好飞机吊挂结构和发动机吊具的安装接口，确定好安装位置、安装形式、接口尺寸等等。发动机与吊挂的安装接口位于吊挂前后安装节，因此在进行发动机吊具接口设计时，可以将接口设计在与吊挂前后安装节相同的吊挂主结构上，以保证吊发过程中的传力路径与真实发动机安装状态相同，对吊挂结构的载荷相当。设计时还应考虑以下方面。

a）吊具与吊挂的连接方式应稳定牢靠；

b）吊具与吊挂接口的设计应不影响发动机与吊挂前后安装节的正常连接；

c）吊具接口部件的尺寸精度要求需与吊挂匹配，避免吊具工装安装使用时对机体吊挂结构造成损伤。

1.3 发动机吊具结构强度设计

a）进行有限元建模分析，模拟发动机吊装过程中的边界条件，包括4个吊点的负载情况，约束情况等等；

b）负载应同时考虑发动机本体的重量和发动机托架重量，并依据重心数据，从而将负载分配至4个吊点；

c）设计时负载应考虑至少2倍的安全系数；

d）结构设计上尽可能减少发动机吊具主承力结构部件数量，减少连接点。

1.4 发动机吊具维护性设计

a）通过有限元拓扑优化，在保证结构强度的同时，尽可能减轻发动机吊具的重量；

b）应考虑吊具拆装在飞机吊挂上的可达性；

c）各部件之间的连接销建议设计挂接于吊具主结构上，避免使用时丢失。

1.5 发动机吊具检验工装设计

完成发动机吊具设计后，还需要设计配套的吊具加载工装型架，模拟真实的发动机吊具安装形式和安装接口，模拟发动机吊具使用过程中的负载，以实现发动机吊具的出厂检验和航线使用中的定检需求。设计时需重点考虑以下几点。

a）真实模拟飞机吊挂接口；

b）真实模拟4个发动机托架挂钩接口；

c）结构强度设计应保证其试验过程中型架的稳定性。

2 发动机吊具验证技术

在发动机吊具完成设计和制造后，需要对出厂的发动机吊具进行负载测试，以验证设计保证其可靠性。此外在发动机吊具交付用户之后，航线运营中也需要定期进行检测，以保证使用安全。本文参考MH/T3006-2011《民用航空维修用吊具检测技术规范》[1]，并结合发动机吊具自身特点，总结出以下发动机吊具的验证技术。

2.1 检测实施方

检测实施方应具备相应的检测资格，并能在检测完成后出具检测报告。

2.2 检测工装

进行发动机吊具检测前，需要设计检验工装，模拟飞机上的真实状态。

2.3 检测方案

执行检测时应至少包含以下几个方面。

a）首先在检测前应检查吊具的完整性，检查吊具的标识是否完整、清晰，检查是否有缺件，是否有磨损、变形、划伤、松动、断裂；钢丝绳是否有断丝、松股、编结、收压；检查功能是否正常；表面油漆是否完好、包装箱是否存在破损。

b）按照手册将发动机吊具安装至测试台架。

c）检测时要求4个吊点同步加载，载荷逐渐增加至额定载荷，并按照要求保持一定时间，通常要求保持至少3分钟；出厂检测时要求额定载荷为实际载荷的1.5倍，航线定检要求额定载荷为实际载荷的1.1倍。

d）整个加载测试过程中，需要观察吊具及实验台架是否有异常，如发现问题立即停止测试。

e）测试完成后对4个吊点进行同步卸载。

f）针对所有部件进行目视检查，检查是否产生裂纹或变形；针对关键部件进行尺寸测量，检查是否发生变形；如有必要需进行无损探伤，检查结构内部情况。

2.4 检测周期

a）可通过时间控制。通常要求发动机吊具每年至少完成一次定检。

b）也可按照使用次数控制。通常发动机吊具在完成一次定检后，最多可使用8次，安装发动机及拆卸发动机应各计一次。

c）通过以上两种方式同时进行控制，任意条件满足后则需要重新进行定检，以保证发动机吊具的使用安全。

3 总结

本文研究了民用飞机发动机吊具的设计技术和验证技术，总结了相关的技术要点及注意事项，为相关设计和验证工作提供参考，为民用飞机动力装置系統安装集成设计提供了支持和技术积累。

【参考文献】

[1]MH/T3006-2011，民用航空维修用吊具检测技术规范[S].