陶偉龍

（湖北三環(huán)漢陽(yáng)特種汽車有限公司，湖北 武漢 430000）

1 軍用飛機(jī)外掛燃油副油箱介紹

1.1 副油箱結(jié)構(gòu)

副油箱用防銹鋁材料作為受力蒙皮，由前段蒙皮、中段蒙皮、后段蒙皮、承力框、安定面、掛鉤、輸油管、增壓管及各接頭等組合而成。

1.2 安定面的作用

副油箱安定面的作用：保證副油箱在投放時(shí)的安定度，防止副油箱碰撞飛機(jī)，保證飛機(jī)的飛行安全；掛副油箱的飛機(jī)靜安定不足時(shí)，副油箱安定面能平衡不穩(wěn)定性，增加其安定性。

2 探討由來(lái)

某型飛機(jī)在外場(chǎng)掛裝副油箱進(jìn)行若干架次飛行訓(xùn)練后，安定面前緣/主盒段過(guò)渡區(qū)域出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，針對(duì)此現(xiàn)象，研究副油箱安定面的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

3 原因分析

安定面前緣部分與安定面承力盒段的過(guò)渡處，急劇的截面突變、剛度突變致使該部位產(chǎn)生高的應(yīng)力集中和高的應(yīng)力，容易導(dǎo)致該部位在使用中過(guò)早產(chǎn)生裂紋。

4 改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

（1）將安定面邊緣直段面懸臂結(jié)構(gòu)改成平滑過(guò)度，形成的三角形剖面結(jié)構(gòu)，增加其強(qiáng)度及剛度。

（2）對(duì)安定面進(jìn)行加強(qiáng)，將安定面撐桿加長(zhǎng)到安定面加強(qiáng)型材上，與安定面加強(qiáng)型材形成整體。

5 安定面改進(jìn)前、后強(qiáng)度分析

計(jì)算所用載荷為設(shè)計(jì)載荷，不確定系數(shù)1.5。根據(jù)安定面受載分析，安定面最大載荷774.5kg（設(shè)計(jì)載荷），有限元計(jì)算時(shí)按均布?jí)毫虞d，壓強(qiáng)=總載荷/安定面面積。

5.1 安定面改進(jìn)前強(qiáng)度分析

（1）改進(jìn)前安定面結(jié)構(gòu)由蒙皮、長(zhǎng)型材、短型材、安定面加強(qiáng)筋、安定面撐桿等組成。所有結(jié)構(gòu)材料均為5A02。

材料性能：5A02，E=69000MPa，σb=165MPa。

（2）應(yīng)力分析。前緣/主盒段過(guò)渡區(qū)域（即外場(chǎng)產(chǎn)生裂紋區(qū)域）最大Von應(yīng)力為200MPa，見(jiàn)圖1。

圖1 改進(jìn)前前緣裂紋部位應(yīng)力

M.S.=165/200-1=-0.18。

改進(jìn)前，該區(qū)域應(yīng)力水平高，不滿足強(qiáng)度要求。

5.2 安定面改進(jìn)后強(qiáng)度分析

（1）改進(jìn)后的安定面由蒙皮、方筒型材、安定面撐桿、加強(qiáng)型材等組成。其中蒙皮、安定面撐桿材料為5A02，其余型材材料為2A12。

材料性能，5A02（LF2），E=69000MPa，σb=165MPa；

2A12（LY12），E=67600MPa，σb=390MPa。

（2）應(yīng)力分析。安定面最高應(yīng)力93MPa，位于2號(hào)方筒型材接頭處。前緣/主盒段過(guò)渡區(qū)域（即外場(chǎng)產(chǎn)生裂紋區(qū)域）的應(yīng)力集中情況已大大改善。

前緣/主盒段過(guò)渡區(qū)域最高應(yīng)力47.2MPa。

M.S.=165/47.2-1=2.5。

改進(jìn)后該區(qū)域應(yīng)力水平大幅降低，滿足強(qiáng)度要求。

6 結(jié)語(yǔ)

副油箱安定面改進(jìn)前，安定面前緣部分與安定面承力盒段的過(guò)渡處，容易導(dǎo)致該部位在使用中過(guò)早產(chǎn)生裂紋。在實(shí)際氣動(dòng)載荷分布情況下，該部位的靜強(qiáng)度不滿足要求。改進(jìn)后，安定面前緣部分與安定面承力盒段的過(guò)渡非常平緩，極大地降低了上述部位的應(yīng)力集中與應(yīng)力。改進(jìn)后該部位的應(yīng)力僅為改進(jìn)前的約24%；安定面承力盒段骨架結(jié)構(gòu)以及與副油箱箱體的連接也得到了優(yōu)化加強(qiáng)，強(qiáng)度能滿足使用要求。