索瑞 中航西飛民用飛機有限責任公司

一、民用飛機艙門不同階段的設(shè)計方案

（一）民用飛機艙門的布置

在民用飛機艙門的布置階段，其主要方法包括：第一，飛機艙門的布置。設(shè)計部門應(yīng)該確定前后登機門、服務(wù)門以及貨艙門的大小、數(shù)量等，之后再考慮其他的應(yīng)急門，按照飛機機身安裝設(shè)備的維護情況，分析人員出入的舒適度，以便提高飛機艙門布置的有效性。應(yīng)該注意的是，飛機艙門的布置也應(yīng)該兼具應(yīng)急出口的作用，并按照CCAR 25 部，關(guān)于應(yīng)急出口布置要求的相關(guān)內(nèi)容，構(gòu)建應(yīng)急出口的布置方案，以便提高民用飛機艙門的使用及安全處理效果。在應(yīng)急艙門布置因素分析中，應(yīng)該保證飛機在非正常姿態(tài)的情況下，90 秒內(nèi)使乘客及機組人員全部在機艙內(nèi)撤離到安全位置。在民用飛機的貨艙門布置中，應(yīng)該分析飛機的裝載能力，并在最大限度上保證包裝箱的正常進出，通常情況下，在登艙門以及貨艙門布置中，應(yīng)該將其設(shè)置在飛機兩側(cè)，以便達到人貨分流的目的，同時也可以保證艙門布置的安全性。第二，在民用飛機艙門選擇的過程中，其主要類型包括堵塞式、半堵塞式以及非堵塞式等不同形式。對于不同的艙門形式，都應(yīng)該符合飛機內(nèi)外部壓差所引發(fā)的荷載量，以便提高飛機艙門的使用效果。第三，在民用飛機艙門的開啟方式選擇中，應(yīng)該根據(jù)民用飛機的特點，選擇手動操作開啟或是動力驅(qū)動開啟的方式，并通過開啟方式的技術(shù)研究，降低風險成本，保證飛機艙門使用過程中的安全性。

（二）民用飛機艙門的初步設(shè)計階段

第一，在艙門的總體方案確定之后，相關(guān)部門應(yīng)該根據(jù)艙門的位置特點，進行艙門布置以及機構(gòu)交點的位置協(xié)調(diào)。首先，分析機構(gòu)的功能要求，例如，根據(jù)艙門的運動方式以及操作方法等，判斷艙門是否需要從內(nèi)外兩側(cè)安裝操作手柄，同時也應(yīng)該分析是否設(shè)置增壓預(yù)防裝置等，通過這些因素的分析，可以避免民用飛機艙門使用中存在的安全隱患問題；其次，在機構(gòu)性能的參數(shù)確定中，應(yīng)該按照飛機艙門的使用特點，設(shè)定轉(zhuǎn)動角度以及平移距離等；最后，在艙門的安全性能分析中，應(yīng)該對應(yīng)急艙門進行簡單說明，相關(guān)的人機工程應(yīng)該符合設(shè)計標準。例如，在飛機艙門的手柄高度設(shè)定中，應(yīng)該將其設(shè)置在門檻上762～1397mm 的位置，提高操作人員的使用效果。第二，艙門結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計。在民用艙門的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常需要考慮以下因素。首先，根據(jù)民用飛機的基本特點，艙門的材料可以選擇金屬結(jié)構(gòu)以及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)等，通過不同材料的使用，可以提高飛機艙門的整體性能。其次，在不同鋼構(gòu)件布置的過程中，應(yīng)該使構(gòu)件布置滿足艙門的強度及剛度需求，以便提高艙門鋼構(gòu)件的設(shè)計及的使用效果。第三，在艙門密封形式確定中，設(shè)計部門應(yīng)該根據(jù)艙門的密封結(jié)構(gòu)確定密封帶截面尺寸以及壓縮量的大小等，保證民用飛機艙門設(shè)計參數(shù)的精準性。

（三）民用飛機艙門的詳細設(shè)計階段

1.動力學仿真分析

在民用飛機艙門設(shè)計的過程中，通過動力學仿真分析，可以使設(shè)計人員清楚地了解基層構(gòu)建的運動過程，以及與其他構(gòu)建的運動間隙等，并及時構(gòu)建干預(yù)方案，有效避免民用飛機艙門使用過程中出現(xiàn)的問題。例如，在提升機制仿真分析中，對于提升機制而言，其主要包括導(dǎo)向機構(gòu)，提升機構(gòu)以及平移機構(gòu)等，通過這些機構(gòu)的綜合運用，在平移機構(gòu)輔助運動的情況下，只是稍微進行提升處理，就可以實現(xiàn)軸線的輕微轉(zhuǎn)動。也就是說，在運動仿真學分析中，對手柄機構(gòu)進行平移處理，可以達到艙門提升的目的。

2.功能性試驗

結(jié)合民用飛機艙門的設(shè)計特點，在功能性研發(fā)試驗的過程中，相關(guān)設(shè)計單位應(yīng)該根據(jù)新型、并未驗證的艙門進行設(shè)計分析，通過艙門密封性手柄立以及正常開啟關(guān)閉功能的試驗等，確定具體的設(shè)計方案。

3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗

民用飛機艙門的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計部門應(yīng)該根據(jù)艙門骨架的布置特點，選擇艙門尺寸、開啟方式以及布置關(guān)系等，使飛機艙門在保證使用強度及剛度的前提下，達到簡潔設(shè)計的目的。

4.強度分析

在飛機艙門的強度分析過程中，以蜂窩夾層結(jié)構(gòu)為研究對象。在飛機艙門的材料選擇中，使用內(nèi)外蒙皮均為2024—T42 的鋁合金材料，其中的泊松比為0.33，密度為2768 kg/m3，蜂窩芯為5052 鋁合金蜂窩芯。飛機飛行的過程中，均布氣動荷載為2.7 Mpa，作用在艙門內(nèi)蒙皮上，并與作用在艙門外蒙皮的方向一致。強度分析內(nèi)容包括以下幾點：第一，在不同蒙皮厚度對艙門剛度影響因素分析中，在初始設(shè)計階段，需要根據(jù)以往經(jīng)驗以及機構(gòu)約束條件等，選擇蜂窩芯最后的位置，其厚度達到30.2 mm，機構(gòu)連接處的厚度達到了23 mm，在實際分析的過程中，可以發(fā)現(xiàn)，當蒙皮厚度增加時，對艙門強度的影響是較為明顯的。例如，在內(nèi)外蒙皮厚度，從1.27 到2.80mm 的變化過程中，艙門變形的最大位移在10.27mm 減小到2.86mm。第二，在加強墊板對艙門剛度影響因素分析中，當蜂窩的高度增加到40.2 mm 時，內(nèi)外蒙皮厚度為1 mm 的情況下，等加強墊板厚度為2 mm 時，艙門的變形最大位移達到了4.11 mm，而在加強墊板厚度為5 mm 時，艙門最大位移為4.05 mm。這一現(xiàn)象意味，加強墊板對艙門剛度的改變影響較小。第三，在抬高接頭連接處，蜂窩高度對艙門剛度影響因素分析中。當接頭處的蜂窩高度局部抬高10 mm 之后，其位移量減小為0.13mm，通過這一研究可以發(fā)現(xiàn)，接頭處蜂窩高度增加時并不會對艙門的剛度造成影響。

二、結(jié)束語

總而言之，應(yīng)該根據(jù)不同機階段的設(shè)計經(jīng)驗，進行艙門設(shè)計方案、布置位置以及艙門強度等綜合因素的分析，并根據(jù)民用飛機艙門設(shè)計的設(shè)計需求，構(gòu)建針對性的設(shè)計方案，發(fā)揮民用飛機艙門的使用效果，保證飛機飛行的安全性，避免安全隱患等問題的出現(xiàn)。