何曉斌 趙繼超 趙鵬

摘要：某型飛機的水平安定面前緣使用的是氣囊式除冰帶，除冰帶損傷除了會使飛機空中除冰功能失效，影響飛行安全，還會進一步導(dǎo)致飛機水平安定面前緣翼肋受損，影響氣動性能。因此本文中將從多角度對除冰帶與翼肋的損傷形式及相互之間的聯(lián)系進行力學(xué)分析，找到最終的損傷原因并制定有針對性的措施。

關(guān)鍵詞：水平安定面；除冰帶；翼肋；失穩(wěn)

Keywords：stabilizer；de-icer boot；ribs；unstability

在日常檢查工作中，發(fā)現(xiàn)某型飛機右側(cè)水平安定面前緣蒙皮向下輕微凹陷，借助孔探設(shè)備檢查內(nèi)部發(fā)現(xiàn)前緣七處翼肋出現(xiàn)損傷，如圖1所示。遂進行了除冰帶在位功能檢查。使用地面氣源操作飛機尾翼除冰系統(tǒng)，除冰帶在充氣狀態(tài)下，右側(cè)除冰帶上表面出現(xiàn)異常整體膨脹，而左側(cè)除冰帶上下表面均正常膨脹，如圖2所示。在除冰帶工作的同時，使用孔探設(shè)備進入水平安定面前緣內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)受損翼肋在除冰帶膨脹時，變形加劇。

1 飛機水平安定面除冰帶工作原理

該型飛機水平安定面使用的是氣囊式除冰帶，通過調(diào)節(jié)伺服空氣壓力至23 psi作動除冰帶充氣膨脹，將水平安定面前緣的結(jié)冰撐碎以達到除冰的目的。除冰系統(tǒng)工作時，23 psi的伺服空氣對左側(cè)除冰帶充氣，接著放氣，然后對右側(cè)除冰帶充氣，又放氣，三分鐘后再進行該循環(huán)。

除冰帶粘接在水平安定面前緣蒙皮上。翼肋鉚接在前緣蒙皮內(nèi)部，與前緣蒙皮構(gòu)成整體，一起固定在水平安定面前梁上，如圖3所示。除冰帶由兩層橡膠材質(zhì)組成，兩層橡膠材質(zhì)中間通過簾線均勻地在上表面固定出4個除冰氣道，如圖4所示。除冰帶正常工作時，上表面的4個除冰氣道均勻膨脹，單個除冰氣道中氣壓作用在蒙皮上表面的氣動分布載荷與氣道兩側(cè)簾線對蒙皮的集中載荷相平衡。

2 翼肋受力分析

2.1 除冰帶內(nèi)部受力分析

根據(jù)對除冰帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析，除冰氣道之間的簾線僅由單獨一根尼龍線采用類似平針的縫紉方式縫制而成。當(dāng)簾線的某處由于老化及疲勞等因素出現(xiàn)斷裂后，整條簾線會隨著除冰帶的循環(huán)充放氣而從斷裂處向兩端迅速脫線，最終使相鄰兩個除冰氣道貫通為一個除冰氣道。此時兩側(cè)的簾線所承受的氣動拉力增大為原來的2倍，簾線更易斷裂；當(dāng)除冰帶中間的三根簾線全部斷裂時，上表面的四個除冰氣道全部貫通為一個氣道。此時兩側(cè)簾線的集中載荷已增大至原來的4倍（見圖5）。

2.2 翼肋受力分析

蒙皮上的氣動分布載荷通過鉚釘?shù)染o固件集中傳遞到翼肋上，貫通后的翼肋承受的最大剪力增大至原來的4倍，最大彎矩增大至原來的16倍（見圖6）。

翼肋的臨界壓力僅為正常單通道下的1/16，此時的翼肋更容易失穩(wěn)。此時翼肋承受的載荷比正常情況下更大，超過了其自身的強度和剛度，翼肋失穩(wěn)、腹板局部變形并形成皺褶。在除冰帶反復(fù)使用過程中，在腹板皺褶變形處產(chǎn)生疲勞，最終出現(xiàn)裂紋并斷裂。

因此，為防止該類損傷再次發(fā)生，應(yīng)定期對前緣翼肋的變形、裂紋及緊固件的狀況進行詳細的孔探檢查；此外，還需加強對除冰帶狀況的檢查及維護，定期進行除冰帶功能測試，檢查充氣狀態(tài)下各除冰氣道的工作狀況，并定期涂抹防老劑防止其老化。

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