舱门结构设计气密性优化研究霍文辉摘要：飞机舱门的密封是阻止机舱内漏气或者失压的重要方法和手段，舱门结构的气密性优劣程度直接影响着飞机飞行安全。在某种程度上，舱门结构优化设计与密封设计关系紧密，同时舱门密封设计已成为飞机密封设计的关键组成部分，涉及舱门密封性能的因素有许多，主要有舱门与门框结构强度刚性，以及结构密封形式及制造装配精度等。本文通过建立有限元模型，分析门体周围刚度匹配对气密性的影响，并对选用的舱门密封组件进行气密对比试验，研究舱门气密优化的方法。关键词：舱门;密封;刚度;对比试验DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.0031引言舱门设计是当今飞机设计重点之一，传统设计的方法及流程，无论从资金投入还是试验研发等方面已不能适应现代飞机的设计发展趋势，也会影响飞机研制的整个周期及后期使用寿命。随着计算机辅助设计技术的快速发展，飞机结构优化设计手段和水平也在不断改进及提升。2舱门密封形式舱门密封形式按其结构形式及密封原理主要分为充气管密封、空心管形压缩密封、脚形压缩密封、隔膜压缩密封和包覆填充物压缩密封等。2.1充气管密封充气管密封带一般由中空的橡胶密封带、内部复合织物、充气嘴组成。充气式橡胶密封带是利用中空全封闭的腔体充满气体，利用气体产生的膨胀压力，实现橡胶面与门体的接触密封，密封的断面为中空的全封闭结构。充气管密封的优点如下：a）密封性非常好;b）对舱门变形的补偿性较好;c）手动操作的舱门对其操作力无影响;d）充气管密封件具有一定自我保护作用。充气管密封的缺点如下：a）密封带成本相对较高;b）密封带需要较高的疲劳寿命;c）需要压缩空气源及充气、泄气控制系统;d）破損后气密性下降极为严重;e）缺陷扩散速度非常快;f）需要在舱门上设置额外的排水或水密系统;g）关闭舱门时有一定的噪声及冲击。2.2空心管密封空心管形压缩密封带通常安装在舱门四周，当舱门关闭时，通过门框结构压缩空心管密封带，产生一定的压缩量，达到气密、水密要求。一般在空心管密封带四周开有若干通气孔，当舱内增压时，高压气体进入空心管密封带内部，进一步增大密封带与门框结构间的压缩力，从而提高空心管密封带气密性。空心管形压缩密封的优点如下：a）密封带成本较低;b）应用较为广泛;c）重量较轻;d）破损对其气密性影响较小;e）维护性好。空心管形压缩密封的缺点如下：a）气密性一般;b）气密性对舱门与门框刚度依赖性较大;c）对舱门的手动操作力影响较大。2.3脚形压缩密封脚形压缩密封带通常安装在舱门四周，当舱门关闭时，通过门框结构贴压脚形密封带，达到气密、水密要求。当舱内增压时，在舱内高压气体作用下，使密封带进一步压紧门框，提高气密性。脚形压缩密封的优点如下：a）对舱门的手动操作力影响较小;b）维护性好;c）能补偿一定量的舱门变形。脚形压缩密封的缺点如下：a）气密性较差;b）边缘易损坏;c）边缘易出现翘起，引起泄漏。2.4隔膜压缩密封隔膜密封结构通常由两面包覆织物的橡胶板、固定压条、挤压条组成。橡胶板通过固定压条安装于舱门四周。舱门关闭时，通过安装在门框上的挤压条紧压胶板表面达到水密。当舱内增压时，通过橡胶板两侧压力差，进一步压紧胶板，达到气密。隔膜压缩密封的优点如下：a）密封带成本非常低。隔膜密封采用双面复合织物的橡胶板制成，无需额外模具成形，通常采用挤压工艺，量产率高;b）对舱门变形的补偿性较好。隔膜密封件通过胶板两侧形成的压差，提高压紧压条的密封压缩力，能补偿舱门变形与门框变形不匹配带来的密封间隙增大问题;c）对舱门的手动操作力影响较小。当舱门关闭时，隔膜密封件对门框的压缩载荷较小，因此对舱门手动操作力影响较小;d）能密封较大的间隙。因结构形式限制，舱门与门框密封间隙较大时，采用隔膜密封形式能起到良好密封效果。隔膜压缩密封的缺点如下：a）使用维护性较差。隔膜密封件通过固定压条连接于舱门四周，安装时需采用紧固件连接，还需将密封件绷紧，安装、更换相对复杂;b）缺陷扩散速度非常快。当隔膜密封件有较小的缺陷，如意外破损时，因其内部存在高压气体作用，使其破损扩展速度非常快;c）沿复杂曲面安装复杂。...