飛機高壓導管布置探討

任重遠

【摘 要】本文應用分析了飛機高壓導管兩種典型安裝形式的受力特點，分析了不同安裝形式對支撐載荷的影響。

【關鍵詞】高壓導管；載荷

0 前言

飛機高壓空氣導管用于將發動機的引氣輸送到空調設備，并由拉桿及支架固定在飛機主結構上。在系統工作時導管系統及結構將受到管路內部壓力載荷、溫度載荷及慣性載荷。不同的導管安裝布置形式將決定導管支撐系統受到的載荷大小。由于飛機對系統的重量十分敏感，支撐系統受到的載荷越大也就意味著其重量也會跟隨增加。選擇合適的導管安裝布置形式對飛機減重產生重要作用。

本文初步討論了不同的導管安裝布置形式與導管支撐系統間的受力分析，對導管的安裝布置給出了指導性建議。

1 兩種典型導管的導管安裝形式

圖 1給出了兩種典型的高壓導管支撐方案。壓縮系統中，高壓導管與設備間采用滑動連接接頭連接，這種接頭允許被連接的管路和設備可以沿軸向相對運動，同時不傳遞載荷。在導管遠離設備的一端用固定支架固定在結構上，在接近滑動連接接頭的位置設計有允許導管軸向移動的支撐以限制導管接口與設備接口間的徑向移動。拉伸系統中，高壓導管與設備間以及導管的直管與彎管連接處采用球形接頭連接，這種接頭允許被連接的管路和設備存在偏轉角度，但限制導管與設備間的軸向和徑向運動。在導管遠離設備的一端同樣采用固定支架固定在結構上。

a）典型布置安裝方案-壓縮系統 b）典型布置安裝方案-拉伸系統

兩種導管支撐方案中導管的受力分析圖見圖2。在壓縮系統中，軸向上遠端固定點完全承受導管內部的氣壓載荷Fp以及導管的慣性載荷。由于導管與設備的連接允許導管端口自由在軸向滑動，因此固定支撐點不受導管熱膨脹產生的載荷；在拉伸系統中，導管內部的氣壓載荷將被球形接頭給予的支反力Ft平衡；導管熱膨脹產生的變形將會由三個球形接頭的角變形補償，因此導管的固定支撐點僅受關系的慣性載荷以及球形接頭變形產生的抗力。

a）壓縮系統導管受力圖（軸向） b）拉伸系統導管受力圖（軸向）

對于4”導管，當正常工作壓力為4barg時，管內的正常工作氣壓載荷可以達到3243N，破壞氣壓載荷將會達到9729N。4”導管通常每米重量不超過10kg，承受破壞加速度不超過20g。按管段長度2m計算，則管路最大破壞慣性載荷為4000N。在球形接頭變形抗力可以忽略時，導管受到的主要載荷為氣壓載荷。由此可見拉伸系統由于氣壓載荷被球形接頭產生的反力平衡，因此固定點受到的載荷將比壓縮系統小約71%。相應的支架可以做的更為輕巧。雖然由球形接頭平衡的氣壓載荷將會以內力的形式平衡在導管-設備組成的系統，但由于導管和設備都要承受氣壓載荷， 整個系統將不會過多增加重量。因此就飛機而言，拉伸系統將會比壓縮系統的總體重量更輕。

2 結論

本文通過對比了兩種典型的飛機導管安裝布置方案的軸向受力，得出相比壓縮系統采用拉伸系統的高壓導管對結構施加的載荷更小，更利于飛機結構的減重。

[責任編輯：張濤]endprint