CN113899544B - 一种飞机气候试验连接装置及其参数优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞机测试技术领域，具体是涉及一种飞机气候试验连接装置及其参数优化方法；所述连接装置通过在地坪表面‑0.62m处，将200mm厚的保温壁板垂直刚性连接在300mm高的基座内，保证连接处的保温、密封和抗冲击强度能够达到气候试验室的使用要求；本发明设计的连接装置贴合标准尺寸保温壁板，可一同模块化制作，能够大大降低生产成本，不仅如此，本发明的参数优化方法，不仅能够确保飞机气候试验时测试环境的保温密封性能接近最大理论值，而且因标准化了施工流程，极大缩短了施工周期。
Description
技术领域
本发明涉及飞机测试技术领域，具体是涉及一种飞机气候试验连接装置及其参数优化方法。
背景技术
本发明所记载的“飞机测试”是代指“全状态飞机试验室气候环境适应性试验”，指以一架全状态飞机为对象，在气候试验室内模拟的气候环境条件下（包括高温、低温、温度-湿度、淋雨、降雾、降雪、冻雨/积冰和太阳辐照等典型气候环境），按照规定的条件和试验顺序，让飞机经受各种气候环境应力的作用，从而获取飞机和其地面保障设备耐气候环境极限能力信息，并根据研制要求、失效判据及试验数据对其气候环境适应性进行综合评价，确定其气候环境适应性能力满足要求的程度。
气候试验室作为飞机测试的大型承载设施，要求气候环境试验室具有最基本的保温、密封功能。气候试验室保温功能主要依靠试验室四周壁板、地坪以及天棚板的隔热实现，试验室室内四周全部采用标准尺寸的保温壁板拼接组成，保温壁板与地坪之间的连接方式优劣直接影响到飞机测试时的环境保温密封效果。
目前，飞机气候试验室采用的保温壁板有标准型号，但是与特定型号保温壁板配套的连接装置却因施工标准的不同而存在参数差异，连接装置的参数差异会直接影响到飞机测试时的环境保温密封效果。
本发明旨在通过确定与特定型号保温壁板配套的连接装置的最优参数，设计出保温壁板与地坪连接的标准方法，从而确保飞机测试时测试环境的保温密封性能接近最大理论值。
发明内容
为了实现以上目的，本发明提供了一种飞机气候试验连接装置及其参数优化方法，不仅解决了气候试验室四周保温壁板与地坪之间的垂直连接问题，而且确定了保温壁板与其配套连接装置的最优参数，确保了飞机测试时测试环境的保温密封性能接近最大理论值。
本发明的技术方案如下：
本发明设计的一种飞机气候试验连接装置，包括设置在地坪内的基座，以及垂直插设在所述基座内的保温壁板；
以垂直于所述保温壁板所在平面的截面为观察平面，所述基座包括水平设置的防腐木垫块，在所述防腐木垫块顶面的左右两侧分别设有一个通长槽钢；两个所述通长槽钢的槽口相背，且均基于下侧翼缘立于防腐木垫块顶面上，所述防腐木垫块与邻近翼缘间均通过螺栓一连接；
两个所述通长槽钢所夹持的防腐木垫块的顶面上，防腐木垫块与每个通长槽钢翼缘的接口处均水平设置有一块钢板；
两个所述通长槽钢与槽口相背的腰部均通过螺栓二连接有一个通长角钢，两个所述通长角钢的非连接边均水平向上设置，两个所述通长角钢的非连接边形成的平面上放置有HDPE板；
将所述保温壁板垂直放置在HDPE板中心位置，且与两侧通长槽钢间留有缝隙；
两个所述通长槽钢上侧翼缘与保温壁板间形成的直角接口处，分别使用角钢夹紧固定；两个所述通长槽钢上侧翼缘与角钢的接触面之间均通过螺栓三连接；
在所述地坪表面上，位于保温壁板的室内外两侧均设置有彩色钢板。
进一步地，所述保温壁板与HDPE板的接触面之间粘有半透明胶，保温壁板与通长槽钢间的缝隙内填有软泡沫。
进一步地，所述保温壁板与两个角钢的接触面之间使用压型挡板一固定，并用封闭性抽芯铆钉将所述压型挡板一固定在保温壁板上。
进一步地，所述防腐木垫块、通长槽钢和HDPE板构成的空腔内部，以及该空腔外围均喷涂有聚氨酯，形成保温层。
进一步地，所述保温壁板的室内侧，保温壁板与彩色钢板的接口处使用压型挡板二固定；所述保温壁板的室外侧，保温壁板与彩色钢板的接口处使用压型挡板三固定；使用自攻螺栓分别将压型挡板二、压型挡板三的各自两边固定在保温壁板和彩色钢板上。
进一步地，所述保温壁板与彩色钢板的接口处涂有耐候硅酮结构密封胶；所述压型挡板二与保温壁板和彩色钢板的接口处均涂有耐低温硅酮密封胶；所述压型挡板三与保温壁板和彩色钢板的接口处均涂有硅酮密封胶。
本发明还提供了上述飞机气候试验连接装置的参数优化方法，包括以下步骤：
S1、安装基座
S1-1、以垂直于所述保温壁板所在平面的截面为观察平面，在地坪表面-0.62m平面上水平设置长×宽×厚=450mm×240mm×50mm的防腐木垫块，所述防腐木垫块长厚边构成的平面与观察平面平行；
S1-2、在所述防腐木垫块的顶面两侧距边缘120mm处分别设置一个通长槽钢，所述防腐木垫块与每个通长槽钢的邻近翼缘间均通过螺栓一连接；
S1-3、两个所述通长槽钢所夹持的防腐木垫块的顶面上，防腐木垫块与每个通长槽钢翼缘的接口处均水平设置有一块长×宽×厚=100mm×60mm×10mm的钢板，所述钢板宽厚边构成的平面与观察平面平行；
S1-4、两个所述通长槽钢与槽口相背的腰部均通过螺栓二连接有一个L75×50×6热浸锌通长角钢；
S1-5、两个所述通长角钢的非连接边形成的平面上放置有长度与保温壁板长度匹配，宽度为210mm，厚度为10mm的HDPE板，所述HDPE板宽厚边构成的平面与观察平面平行；
S2、连接保温壁板与基座
S2-1、将厚度为200mm的所述保温壁板垂直放置在HDPE板中心位置，且与两侧通长角钢间留有5mm缝隙；
S2-2、在所述保温壁板与HDPE板的接触面之间涂覆半透明胶，在保温壁板与通长槽钢间的缝隙内填充软泡沫；
S2-3、两个所述通长槽钢上侧翼缘与保温壁板间形成的直角接口处，分别使用角钢夹紧固定，两个所述通长槽钢上侧翼缘与角钢的接触面之间均通过螺栓三连接；
S2-4、所述保温壁板与两个角钢的接触面之间使用压型挡板一固定，并用封闭性抽芯铆钉将所述压型挡板一固定在保温壁板上；
S2-5、使用聚氨酯填充所述防腐木垫块、通长槽钢和HDPE板构成的空腔内部，并使用聚氨酯在该空腔外部喷覆，形成距离保温壁板厚150mm、距离基座底部高300mm的保温层；
S3、密封保温壁板与地坪
S3-1、在所述地坪表面上，保温壁板的室内侧设置有355mm高的彩色钢板，保温壁板的室外侧设置有255mm高的彩色钢板，胶封所述保温壁板与彩色钢板的接口处；
S3-2、在所述保温壁板的室内侧，保温壁板与彩色钢板的接口处使用压型挡板二固定；在所述保温壁板的室外侧，保温壁板与彩色钢板的接口处使用压型挡板三固定；
S3-3、使用自攻螺栓分别将压型挡板二、压型挡板三各自的两边固定在保温壁板和彩色钢板上，同侧自攻螺栓的间距为200mm；
S3-4、胶封所述压型挡板二与保温壁板和彩色钢板的接口处，胶封所述压型挡板三与保温壁板和彩色钢板的接口处。
与现有的飞机气候试验连接装置及参数优化方法相比，本发明的有益效果体现在以下几点：
（1）本发明设计的飞机气候试验连接装置实现了气候试验室四周超大周长上保温壁板与地坪之间的垂直连接，保证了试验室四周保温壁板与地坪之间的整体性。
（2）本发明设计的飞机气候试验连接装置可在极端环境下使用，且连接处具有良好的保温、密封、承压和抗冲击性能。
（3）本发明设计的飞机气候试验连接装置贴合标准尺寸保温壁板，可一同模块化制作，大大降低了生产成本。
（4）本发明设计的飞机气候试验连接装置的参数优化方法，不仅能够确保飞机气候试验时测试环境的保温密封性能接近最大理论值，而且因标准化了施工流程，极大缩短了施工周期。
附图说明
图1是本发明参数优化方法流程图；
图2是本发明装置的截面示意图；
图3是本发明装置的基座的局部放大图；
图4是实验例中本发明设计气候实验室的保温性能图；
图5是实验例中不同连接方式气候实验室的性能对比图。
图中：1-保温壁板、2-耐候硅酮结构密封胶、3-压型挡板二、4-自攻螺栓、5-耐低温硅酮密封胶、6-封闭性抽芯铆钉、7-压型挡板一、8-角钢、9-螺栓三、10-软泡沫、11-半透明胶、12-通长槽钢、13-螺栓二、14-保温层、15-通长角钢、16-防腐木垫块、17-螺栓一、18-钢板、19-HDPE板、20-压型挡板三、21-硅酮密封胶、22-彩色钢板。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的方式和取得的效果，下面将结合附图更为清楚和完整地描述本发明的技术方案。
实施例1
实施例1主要目的是阐述本发明在具体参数下的结构设计，具体技术方案如下：
参见图2、3，本发明设计的一种飞机气候试验连接装置，包括设置在地坪内的基座，以及垂直插设在所述基座内的保温壁板1；
以垂直于所述保温壁板1所在平面的截面为观察平面，所述基座包括在地坪表面-0.62m平面上水平设置的长×宽×厚=450mm×240mm×50mm的防腐木垫块16，在所述防腐木垫块16的顶面两侧距边缘120mm处分别设置一个16a热浸锌通长槽钢12；两个所述通长槽钢12的槽口相背，且均基于下侧翼缘立于防腐木垫块16顶面上，所述防腐木垫块16与邻近翼缘间均通过M16×230化学螺栓一17连接；
两个所述通长槽钢12所夹持的防腐木垫块16的顶面上，防腐木垫块16与每个通长槽钢12翼缘的接口处均水平设置有一块长×宽×厚=100mm×60mm×10mm的钢板18；
两个所述通长槽钢12与槽口相背的腰部均通过浸锌M16×50螺栓二13连接有一个L75×50×6热浸锌通长角钢15，两个所述通长角钢15的非连接边均水平向上设置，两个所述通长角钢15的非连接边形成的平面上放置有长度与保温壁板1长度匹配，宽度为210mm，厚度为10mm的HDPE板19；
将厚度为200mm的保温壁板1垂直放置在HDPE板19中心位置，且与两侧通长槽钢12间留有5mm缝隙。
两个所述通长槽钢12上侧翼缘与保温壁板1间形成的直角接口处，分别使用L75×50×5角钢8夹紧固定；两个所述通长槽钢12上侧翼缘与角钢8的接触边之间均通过浸锌M12×50螺栓三9连接；
在所述地坪表面上，保温壁板1的室内侧设置有355mm高的彩色钢板22，保温壁板1的室外侧设置有255mm高的彩色钢板22。
其中，所述保温壁板1与HDPE板19的接触面之间粘有半透明胶11，保温壁板1与通长槽钢12间的缝隙内填有软泡沫10。
所述保温壁板1与两个角钢8的接触面之间使用0.53mm厚彩色钢压型挡板一7固定，并用Ø3.2×12封闭性抽芯铆钉6将所述压型挡板一7固定在保温壁板1上。
使用聚氨酯填充所述防腐木垫块16、通长槽钢12和HDPE板19构成的空腔内部，并使用聚氨酯在该空腔外部喷覆，形成距离保温壁板1厚150mm、距离基座底部高300mm的保温层14。
所述保温壁板1的室内侧，保温壁板1与彩色钢板22的接口处使用1.2mm厚亚光不锈钢压型挡板二3固定；所述保温壁板1的室外侧，保温壁板1与彩色钢板22的接口处使用0.53mm厚彩色钢压型挡板三20固定；使用M6.3×15不锈钢自攻螺栓4分别将压型挡板二3、压型挡板三20的各自两边固定在保温壁板1和彩色钢板22上，同侧自攻螺栓4的间距为200mm。
所述保温壁板1与彩色钢板22的接口处涂有耐候硅酮结构密封胶2；所述压型挡板二3与保温壁板1和彩色钢板22的接口处均涂有耐低温硅酮密封胶5；所述压型挡板三20与保温壁板1和彩色钢板22的接口处均涂有硅酮密封胶21。
在垂直于所述保温壁板1所在平面的截面上，所述彩色钢板22与地坪表面接口处的曲面半径为50mm。
实施例2
实施例2的叙述基础为实施例1中记载方案，旨在阐述具体参数下所述连接装置的参数优化方法，参见图1，具体步骤如下：
S1、安装基座
S1-1、以垂直于所述保温壁板1所在平面的截面为观察平面，在地坪表面-0.62m平面上水平设置长×宽×厚=450mm×240mm×50mm的防腐木垫块16，所述防腐木垫块16长厚边构成的平面与观察平面平行；
S1-2、在所述防腐木垫块16的顶面两侧距边缘120mm处分别设置一个16a热浸锌通长槽钢12，所述防腐木垫块16与每个通长槽钢12的邻近翼缘间均通过螺栓一17连接；
S1-3、两个所述通长槽钢12所夹持的防腐木垫块16的顶面上，防腐木垫块16与每个通长槽钢12翼缘的接口处均水平设置有一块长×宽×厚=100mm×60mm×10mm的钢板18，所述钢板18宽厚边构成的平面与观察平面平行；
S1-4、两个所述通长槽钢12与槽口相背的腰部均通过浸锌M16×50螺栓二13连接有一个L75×50×6热浸锌通长角钢15；
S1-5、两个所述通长角钢15的非连接边形成的平面上放置有长度与保温壁板1长度匹配，宽度为210mm，厚度为10mm的HDPE板19，所述HDPE板19宽厚边构成的平面与观察平面平行；
S2、连接保温壁板1与基座
S2-1、将厚度为200mm的所述保温壁板1垂直放置在HDPE板19中心位置，且与两侧通长角钢15间留有5mm缝隙；
S2-2、在所述保温壁板1与HDPE板19的接触面之间涂覆半透明胶11，在保温壁板1与通长槽钢12间的缝隙内填充软泡沫10；
S2-3、两个所述通长槽钢12上侧翼缘与保温壁板1间形成的直角接口处，分别使用L75×50×5角钢8夹紧固定，两个所述通长槽钢12上侧翼缘与角钢8的接触边之间均通过浸锌M12×50螺栓三9连接；
S2-4、所述保温壁板1与两个角钢8的接触面之间使用0.53mm厚彩色钢压型挡板一7固定，并用Ø3.2×12封闭性抽芯铆钉6将所述压型挡板一7固定在保温壁板1上；
S2-5、使用聚氨酯填充所述防腐木垫块16、通长槽钢12和HDPE板19构成的空腔内部，并使用聚氨酯在该空腔外部喷覆，形成距离保温壁板1厚150mm、距离基座底部高300mm的保温层14；
S3、密封保温壁板1与地坪
S3-1、在所述地坪表面上，保温壁板1的室内侧设置有355mm高的彩色钢板22，保温壁板1的室外侧设置有255mm高的彩色钢板22，所述保温壁板1与彩色钢板22的接口处涂有耐候硅酮结构密封胶2；
S3-2、在所述保温壁板1的室内侧，保温壁板1与彩色钢板22的接口处使用1.2mm厚亚光不锈钢压型挡板二3固定；在所述保温壁板1的室外侧，保温壁板1与彩色钢板22的接口处使用0.53mm厚彩色钢压型挡板三20固定；
S3-3、使用M6.3×15不锈钢自攻螺栓4分别将压型挡板二3、压型挡板三20各自的两边固定在保温壁板1和彩色钢板22上，同侧自攻螺栓4的间距为200mm；
S3-4、使用耐低温硅酮密封胶5涂覆所述压型挡板二3与保温壁板1和彩色钢板22的接口处，使用硅酮密封胶21涂覆所述压型挡板三20与保温壁板1和彩色钢板22的接口处。
实验例
本实验例的叙述基础为实施例1中的结构设计和实施例2中的参数优化方法，旨在阐明本发明的实际应用效果。
1、基于本发明设计的气候实验室的保温性能验证
基于实施例1、2设计方案设计的气候实验室，气候试验室极端降温时，机组的最大功率为250kW，气候试验室极端升温时，机组的最大功率为210kW。
通过使用有限数值分析软件ANSYS对气候试验室保温壁板1以及地面进行瞬态热分析计算获得其三维温度场分布结果，依据计算结果采用MATLAB进行曲线拟合得到表面面积积分温度平均值随时间变化曲线的函数关系。
根据极端降温、极端升温时间计算方法，计算出常温工况降温（55℃→30℃，55℃→0℃）、常温工况升温（-42℃→0℃，-42℃→30℃）的时间。比较基于实施例1、2设计的飞机气候试验室的极端温度工况的升降温时间、常用温度工况的升降温时间、保温壁板1温度的稳定时间、地面温度的稳定时间，具体数据见图4。
从图4中数据可以看出，基于本发明设计的气候实验室极端升温（-42℃→55℃）时的速率快于极端降温（55℃→-42℃），这是由于降温时风机带入的热量太大，导致用于降温的冷量变少，而升温过程中，风机带入的热量为有利负荷。同时能看到，本发明设计的气候实验室保温壁板1温度的稳定时间和地面温度的稳定时间符合标准。
2、基于本发明设计的气候实验室与普通气候实验室性能比较
对比实施例1、2设计的气候试验室与普通连接方法的气候试验室在极端升/降温过程中的保温性能，二者均使用保温壁板1作为保温材料。
将普通连接方法的气候试验室作为对照组，将基于本发明设计的气候试验室作为试验组，具体数据见图5。
从图5中数据可以看出，基于本发明的飞机气候试验室无论是极端降温还是极端升温条件，稳定工况的时间都更长，这说明基于本发明设计连接装置的气候试验室相较于普通连接方法的气候试验室保温密封性能更好，能使保温壁板1的保温性能更接近理论最大值，更能满足飞机气候试验室的环境试验需求。
Claims (2)
1.一种飞机气候试验连接装置，包括设置在地坪内的基座，以及垂直插设在所述基座内的保温壁板（1），其特征在于，
以垂直于所述保温壁板（1）所在平面的截面为观察平面，所述基座包括水平设置的防腐木垫块（16），在所述防腐木垫块（16）顶面的左右两侧分别设有一个通长槽钢（12）；两个所述通长槽钢（12）的槽口相背，且均基于下侧翼缘立于防腐木垫块（16）顶面上，所述防腐木垫块（16）与邻近翼缘间均通过螺栓一（17）连接；
两个所述通长槽钢（12）所夹持的防腐木垫块（16）的顶面上，防腐木垫块（16）与每个通长槽钢（12）翼缘的接口处均水平设置有一块钢板（18）；
两个所述通长槽钢（12）与槽口相背的腰部均通过螺栓二（13）连接有一个通长角钢（15），两个所述通长角钢（15）的非连接边均水平向上设置，两个所述通长角钢（15）的非连接边形成的平面上放置有HDPE板（19）；
将所述保温壁板（1）垂直放置在HDPE板（19）中心位置，且与两侧通长槽钢（12）间留有缝隙；
两个所述通长槽钢（12）上侧翼缘与保温壁板（1）间形成的直角接口处，分别使用角钢（8）夹紧固定；两个所述通长槽钢（12）上侧翼缘与角钢（8）的接触面之间均通过螺栓三（9）连接；
在所述地坪表面上，位于保温壁板（1）的室内外两侧均设置有彩色钢板（22）；
所述保温壁板（1）与HDPE板（19）的接触面之间粘有半透明胶（11），保温壁板（1）与通长槽钢（12）间的缝隙内填有软泡沫（10）；
所述保温壁板（1）与两个角钢（8）的接触面之间使用压型挡板一（7）固定，并用封闭性抽芯铆钉（6）将所述压型挡板一（7）固定在保温壁板（1）上；
所述防腐木垫块（16）、通长槽钢（12）和HDPE板（19）构成的空腔内部，以及该空腔外围均喷涂有聚氨酯，形成保温层（14）；
所述保温壁板（1）的室内侧，保温壁板（1）与彩色钢板（22）的接口处使用压型挡板二（3）固定；
所述保温壁板（1）的室外侧，保温壁板（1）与彩色钢板（22）的接口处使用压型挡板三（20）固定；
使用自攻螺栓（4）分别将压型挡板二（3）、压型挡板三（20）的各自两边固定在保温壁板（1）和彩色钢板（22）上；
所述保温壁板（1）与彩色钢板（22）的接口处涂有耐候硅酮结构密封胶（2）；
所述压型挡板二（3）与保温壁板（1）和彩色钢板（22）的接口处均涂有耐低温硅酮密封胶（5）；
所述压型挡板三（20）与保温壁板（1）和彩色钢板（22）的接口处均涂有硅酮密封胶（21）。
2.如权利要求1所述一种飞机气候试验连接装置的参数优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、安装基座
S1-1、以垂直于所述保温壁板（1）所在平面的截面为观察平面，在地坪表面-0.62m平面上水平设置长×宽×厚=450mm×240mm×50mm的防腐木垫块（16），所述防腐木垫块（16）长厚边构成的平面与观察平面平行；
S1-2、在所述防腐木垫块（16）的顶面两侧距边缘120mm处分别设置一个通长槽钢（12），所述防腐木垫块（16）与每个通长槽钢（12）的邻近翼缘间均通过螺栓一（17）连接；
S1-3、两个所述通长槽钢（12）所夹持的防腐木垫块（16）的顶面上，防腐木垫块（16）与每个通长槽钢（12）翼缘的接口处均水平设置有一块长×宽×厚=100mm×60mm×10mm的钢板（18），所述钢板（18）宽厚边构成的平面与观察平面平行；
S1-4、两个所述通长槽钢（12）与槽口相背的腰部均通过螺栓二（13）连接有一个L75×50×6热浸锌通长角钢（15）；
S1-5、两个所述通长角钢（15）的非连接边形成的平面上放置有长度与保温壁板（1）长度匹配，宽度为210mm，厚度为10mm的HDPE板（19），所述HDPE板（19）宽厚边构成的平面与观察平面平行；
S2、连接保温壁板（1）与基座
S2-1、将厚度为200mm的所述保温壁板（1）垂直放置在HDPE板（19）中心位置，且与两侧通长角钢（15）间留有5mm缝隙；
S2-2、在所述保温壁板（1）与HDPE板（19）的接触面之间涂覆半透明胶（11），在保温壁板（1）与通长槽钢（12）间的缝隙内填充软泡沫（10）；
S2-3、两个所述通长槽钢（12）上侧翼缘与保温壁板（1）间形成的直角接口处，分别使用角钢（8）夹紧固定，两个所述通长槽钢（12）上侧翼缘与角钢（8）的接触面之间均通过螺栓三（9）连接；
S2-4、所述保温壁板（1）与两个角钢（8）的接触面之间使用压型挡板一（7）固定，并用封闭性抽芯铆钉（6）将所述压型挡板一（7）固定在保温壁板（1）上；
S2-5、使用聚氨酯填充所述防腐木垫块（16）、通长槽钢（12）和HDPE板（19）构成的空腔内部，并使用聚氨酯在该空腔外部喷覆，形成距离保温壁板（1）厚150mm、距离基座底部高300mm的保温层（14）；
S3、密封保温壁板（1）与地坪
S3-1、在所述地坪表面上，保温壁板（1）的室内侧设置有355mm高的彩色钢板（22），保温壁板（1）的室外侧设置有255mm高的彩色钢板（22），胶封所述保温壁板（1）与彩色钢板（22）的接口处；
S3-2、在所述保温壁板（1）的室内侧，保温壁板（1）与彩色钢板（22）的接口处使用压型挡板二（3）固定；在所述保温壁板（1）的室外侧，保温壁板（1）与彩色钢板（22）的接口处使用压型挡板三（20）固定；
S3-3、使用自攻螺栓（4）分别将压型挡板二（3）、压型挡板三（20）各自的两边固定在保温壁板（1）和彩色钢板（22）上，同侧自攻螺栓（4）的间距为200mm；
S3-4、胶封所述压型挡板二（3）与保温壁板（1）和彩色钢板（22）的接口处，胶封所述压型挡板三（20）与保温壁板（1）和彩色钢板（22）的接口处。
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