CN111332493B - 一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于飞机机身筒段技术研究与验证试验技术领域，特别涉及一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置及方法。装置包括：机身筒段、约束载体(1)以及连接带板(3)。所述机身筒段设置有机身筒段蒙皮；所述约束载体(1)的下表面沿切向位移约束方向粘贴在所述机身筒段蒙皮的可承力部位，所述约束载体(1)的上表面粘贴有铝板(2)；所述连接带板(3)的一端与所述铝板(2)连接，另一端通过长度可调设备(4)与固定元件(5)连接。本申请的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，结构简单、安全性高、传力路径清晰、性能稳定可靠、对技术研究与验证试验无附加影响。

Description

一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置及方法
技术领域
本申请属于飞机机身筒段技术研究与验证试验技术领域，特别涉及一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置及方法。
背景技术
在飞机机身筒段技术研究与验证试验中，需要在机身筒段蒙皮表面进行切向位移约束。通常在机身筒段蒙皮表面粘贴若干块胶布带，并与连接件、杠杆等零部件分别组装成两套胶布带-杠杆系统，同时施加大小相等、方向相反的切向载荷，约束机身筒段蒙皮的切向位移。
胶布带-杠杆系统加载是飞机结构强度试验中一种常用的载荷引入方法。一般采用在框站位蒙皮上粘贴足够的胶布带，用钢索将胶布带和杠杆连接，组成胶布带-杠杆系统，将此系统连接传感器，传感器后连接松紧螺套，以便调节飞机姿态，将此系统与航行成35度角方向固定在横梁或立柱上。采用胶布带-杠杆系统约束飞机机身筒段蒙皮切向位移的方法在ARJ21-700飞机全机疲劳试验以及其它型号结构强度试验中得到了应用，能够满足试验一般要求，但存在以下问题：
a)胶布带由帆布缝制，扯断强度较弱，弹性不稳定，随着疲劳承载，胶布带会撕扯或弹性变弱而拉长，不能有效约束蒙皮切向位移；
b)胶布带-杠杆系统中杠杆之间易干涉，影响系统传力路径，造成蒙皮受力不均等；
c)胶布带-杠杆系统与蒙皮间安装距离太近，易造成蒙皮意外划伤；
d)胶布带-杠杆系统作为软式加载系统应用于约束，需施加较大预紧力，造成蒙皮切向内应力增大，影响试验结果。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置及方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
本申请的第一个方面提供了一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，包括：
机身筒段，所述机身筒段设置有机身筒段蒙皮；
约束载体，所述约束载体的下表面沿切向位移约束方向粘贴在所述机身筒段蒙皮的可承力部位，所述约束载体的上表面粘贴有铝板；
连接带板，所述连接带板的一端与所述铝板连接，另一端通过长度可调设备与固定元件连接。
可选地，所述约束载体为聚氨酯板。
可选地，所述机身筒段蒙皮的可承力部位包括机身框、长桁或纵梁。
可选地，所述约束载体沿所述机身筒段蒙皮的可承力部位的切向位移约束方向等间距设置多个。
可选地，所述连接带板与所述铝板通过螺栓连接，且所述连接带板以及所述铝板相互接触的一面均经过处理为粗糙面。
可选地，所述长度可调设备为位移作动筒、松紧螺套或伸缩杆中的一种。
可选地，所述固定元件为横梁或立柱。
本申请的第二个方面提供了一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束方法，基于如上所述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，包括：
步骤一：选择切向约束载体；
步骤二：在所述约束载体上表面粘贴铝板，制作成切向约束组件；
步骤三：根据载荷安全系数要求确定所述切向约束组件的数量；
步骤四：沿切向位移约束方向在机身筒段蒙皮的可承力部位布置、粘贴所述切向约束组件；
步骤五：将所述切向约束装置通过连接带板以及长度可调节设备连接到固定元件上。
可选地，步骤一中，所述约束载体选择剪切强度不小于10MPA，邵氏硬度80A～90A，疲劳寿命不小于5年的弹性体。
可选地，步骤三中，所述载荷安全系数大于4。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，结构简单、安全性高、传力路径清晰、性能稳定可靠、对技术研究与验证试验无附加影响。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置的示意图；
图2是本申请一个实施方式的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束方法的流程图。
其中：
1-约束载体；2-铝板；3-连接带板；4-长度可调设备；5-固定元件。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。
本申请的第一个方面提供了一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，包括：约束载体1、铝板2、连接带板3、长度可调设备4以及固定元件5。
具体的，机身筒段设置有机身筒段蒙皮；约束载体1的下表面沿切向位移约束方向粘贴在机身筒段蒙皮的可承力部位，约束载体1的上表面粘贴有铝板2；连接带板3的一端与铝板2连接，另一端通过长度可调设备4与固定元件5连接。
本申请的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，选择切向约束载体1时，位移约束载体1要选择剪切强度不小于10MPA，邵氏硬度80A～90A，疲劳寿命不小于5年的弹性体。本实施例中，优选采用聚氨酯板，其尺寸规格要求上表面平齐，下表面与机身筒段蒙皮弧面相吻合。弹性体与铝板2粘贴，粘贴时要严格按照相关工艺实施。有利的是，本实施例中，约束载体1可以沿机身筒段蒙皮的可承力部位的切向位移约束方向等间距设置多个。
本申请的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，约束载体1要布置在机身筒段蒙皮的可承力部位，保证技术研究与验证试验中不造成结构意外损伤，且不影响结构传力路径。机身筒段蒙皮的可承力部位一般选在机身框、长桁或纵梁上。
本申请的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，通过连接带板3的一端与约束载体1上的铝板2螺栓连接在一起，最后通过连接带板3、长度可调节设备4连接到固定元件5例如横梁或立柱上。在本申请的一个实施方式中，优选在连接带板3与铝板2连接处的接触面通过连接面抛丸处理或人工刻槽形成粗糙面来增加摩擦，保证摩擦传力，使得连接带板3与铝板2沿接触面传载是靠表面的摩擦力，而不是靠螺栓的受剪力传载，螺栓起到紧固作用，增加二者之间的摩擦力。本实施例中，长度可调节设备4可以是位移作动筒、松紧螺套或伸缩杆中的一种，保证连接到承载横梁或立柱上，且不致于蒙皮产生较大的初始切向内应力。
基于上述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，本申请的第二个方面提供了一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束方法，依次包括以下步骤：选择切向约束载体，制作切向约束组件，确定切向约束装置的数量，布置、粘贴约束装置，以及连接、固定约束装置。
具体的，包括：
步骤一：选择切向约束载体1；
步骤二：在约束载体1上表面粘贴铝板2，制作成切向约束组件；
步骤三：根据载荷安全系数要求确定切向约束组件的数量，具体为：保证约束最大反力平均到每个切向约束装置上时，每个切向约束组件满足使用载荷安全系数要求；
步骤四：沿切向位移约束方向在机身筒段蒙皮可承力部位布置、粘贴切向约束组件；
步骤五：将切向约束装置通过连接带板3以及长度可调节设备4连接到固定元件5上。
本申请的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束方法，约束载体1选择剪切强度不小于10MPA，邵氏硬度80A～90A，疲劳寿命不小于5年的弹性体。
在本申请的一个实施方式中，根据力平衡原理计算约束最大反力，在确定切向约束装置的数量时，保证约束最大反力平均到每个切向约束装置上时，每个切向约束装置使用载荷安全系数大于4。
本申请的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置及方法，以具有高强度高硬度、抗老化的弹性体作为切向约束载体1，结构性能稳定，长时间应用不会出现自身的塑性变形或破坏；切向约束载体1与铝板2制成标准规格尺寸的切向约束组件，沿切向位移约束方向布置、粘贴在机身筒段蒙皮的可承力部位，避免约束设备与蒙皮间安装距离太近而造成蒙皮意外划伤；根据力平衡原理计算所得约束反力确定切向约束组件数量，保证机身筒段蒙皮的可承力部位受力均匀且具有一定的安全系数；通过连接带板3连接各切向约束组件，连接带板3与切向约束组件采用摩擦连接传载，保证了各约束装置受力均匀，传力路径清晰，不存在约束失效问题；通过长度可调节设备4将连接带板3连接到固定元件5横梁或立柱上，避免蒙皮产生较大的初始切向内应力。通过验证，本申请可有效约束飞机机身筒段蒙皮的切向位移，更适合于机身筒段技术研究与验证试验。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，其特征在于，包括：
机身筒段，所述机身筒段设置有机身筒段蒙皮；
约束载体（1），所述约束载体（1）的下表面沿切向位移约束方向粘贴在所述机身筒段蒙皮的可承力部位，所述约束载体（1）的上表面粘贴有铝板（2）；
连接带板（3），所述连接带板（3）的一端与所述铝板（2）连接，另一端通过长度可调设备（4）与固定元件（5）连接；
所述机身筒段蒙皮的可承力部位包括机身框、长桁或纵梁；
所述连接带板（3）与所述铝板（2）通过螺栓连接，且所述连接带板（3）以及所述铝板（2）相互接触的一面均经过处理为粗糙面。
2.根据权利要求1所述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，其特征在于，所述约束载体（1）为聚氨酯板。
3.根据权利要求1所述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，其特征在于，所述约束载体（1）沿所述机身筒段蒙皮的可承力部位的切向位移约束方向等间距设置多个。
4.根据权利要求1所述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，其特征在于，所述长度可调设备（4）为位移作动筒、松紧螺套或伸缩杆中的一种。
5.根据权利要求1所述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，其特征在于，所述固定元件（5）为横梁或立柱。
6.一种用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束方法，基于如权利要求1至权利要求5任意一项所述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束装置，其特征在于，包括：
步骤一：选择切向约束载体（1）；
步骤二：在所述约束载体（1）上表面粘贴铝板（2），制作成切向约束组件；
步骤三：根据载荷安全系数要求确定所述切向约束组件的数量；
步骤四：沿切向位移约束方向在机身筒段蒙皮的可承力部位布置、粘贴所述切向约束组件；
步骤五：将所述切向约束组件通过连接带板（3）以及长度可调设备（4）连接到固定元件（5）上。
7.根据权利要求6所述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束方法，其特征在于，步骤一中，所述约束载体（1）选择剪切强度不小于10MPA，邵氏硬度80A～90A，疲劳寿命不小于5年的弹性体。
8.根据权利要求6所述的用于飞机机身筒段蒙皮的切向位移约束方法，其特征在于，步骤三中，所述载荷安全系数大于4。
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