某型机加装自驾系统机身结构设计

【摘 要】本文阐述了自动驾驶仪的功能作用,并对在某型机上加装自动驾驶仪的机身结构设计进行研究,根据安
装使用要求,应用了低成本的设计理念,设计其安装结构形式,此方法对于其他飞机的加装工作具有指导意义。
【关键词】自动驾驶仪;低成本;结构
一、概述
自动驾驶仪系统可以减小飞行员的工作量,它可以通过测
量飞机的位移、速度、加速度等信号来操作飞机的方向舵、水
平尾翼及副翼,完成对飞机的一部分控制,如保持航向、高度,
让飞行员可以集中精力地完成一些对飞行安全更重要的工作。
现代自动驾驶仪已经是目前发展具有一定前景的领域,近年来
客户多有需求,为增强某型机的市场竞争力,满足用户的更高
要求,在飞机上加装自驾系统已经势不可挡。
二、加装技术
根据自动驾驶仪系统的安装要求,需要为副翼舵机提供安
装连接结构和机身板件及框结构进行加强,并且要为各舵机以
及钢索螺套在机身上部整流罩上加开维护口盖。
1.副翼舵机位置机身结构
根据安装要求,综合考虑某型机本身现有的仪器设备不相
互干扰,考虑了某型机本身结构特点,根据现有的结构和状态,
确定副翼舵机的安装位置在14框和15框,左1长桁和右1长
桁之间的机身中段上板件上,打破了从前操纵设备直接安装在
加强框上的常规。
根据安装位置,最终确定连接和加强结构为增加两处加强
型材,型材的两端,一端通过板弯角片连接在14框的腹板上,
另一端连接在15框框缘上,具体结构见图1。这种连接结构既
满足了副翼舵机的安装要求,又符合结构简单,工艺性好,制
造成本低等设计原则。
 
图1副翼舵机安装加强结构
2.机身上部整流罩上增加维护口盖
(1)口盖的设计要求
某型机加装自动驾驶系统后,需要在机身上部整流罩上增
开三个开口,并增加口盖分别用于副翼扇形件、副翼舵机钢索
调整螺套、副翼舵机的维护。此三处位置的维护口盖类型为不
受力口盖,不受力口盖不参与整体受力而只受口盖上的局部气
动载荷,并把此载荷传给基体结构,所以该设计主要考虑开口后,
机身上部整流罩自身的强度要求和气动外形,并且要求进行防
水,雷电防护的设计。
(2)口盖的分布和详细设计
1)三个维护口盖分布在13框-15框之间的机身上部整流
罩上,距离的位置较近,因此要对机身上部整流罩进行加强,
开口处有加强梁和框的支撑,并在上前盖板的中间开口处的
外蒙皮和波纹板之间,胶接了一层加强框边(材料为2A12T4 
δ=1.0mm),有效地增加了开口后上前盖板本身的刚性。
2)在防水设计方面,老结构采用的是在开口周围粘接一层
薄橡胶垫,经过实际应用防水效果不好,所以现在应用一种厚
橡胶垫加密封胶管的结构密封形式见图2,这种结构形式的防
水密封效果非常明显,并且结构简单、成本较低。
 
图2口盖防水密封结构示意
3)飞机的雷击防护原则是:
a)雷击放电必须限制在飞机的外表面,不得进入飞机内部。
b)在飞机表面上从雷击进入点到雷击离开点之间应具有良
好的电连接。低的阻抗,使电荷传输时电压最小。
襟副翼电机整流罩的材料为复合材料,对复合材料进行模
拟雷击试验表明,复合材料在没有雷击防护层的情况下,经受
60-100kA峰值电流和1.9℃电荷量放电后就产生严重损伤。整
流罩雷电直接效应会造成击穿或分层,增加维护成本,并且由
于整流罩内装有襟翼电机、副翼操纵舵机等仪器,如果无雷电
防护措施,雷电流可能会打到电子设备上,进而将雷电流引入
机内线路中,导致电子设备损坏。所以必须进行雷电防护。根
据以往的经验以及我们掌握的最新防护方法,在复合材料整流
罩外侧横向和纵向分别增加导电的铝箔(材料为H62M δ0.4 
GB2060),所附的铝箔搭接到机体,并选取部分点作为与机身
搭接点。设计工艺可行,方法简单有效,容易操作。
三、总结
飞机加装自动驾驶仪是目前发展具有前景的领域,近年来
客户多有需求。此次改装结构设计足以满足飞机加装自动驾驶
仪的安装要求和对其各部位的维护要求,其中的防水密封设计
和雷击防护设计方法工艺性好,防护效果明显,可以将此方法
使用到其他飞机改装工作中,具有指导意义。
参考文献:
[1]《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册[M].航空工业出
版社,1997.
[2] 郦正能.飞行器结构学[M].北京航空航天大学出版社,2005.
[3] 周永南.JL飞机重要口盖防雨设计的改进[J].洪都科技,2004.
 

喻于欣
中航工业哈飞飞机设计研究所  黑龙江哈尔滨  150066
 

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