教练机防水设计

王仕虎,马丽莎,林振华

（洪都航空工业集团，南昌 330024）

0 引 言

腐蚀给飞机机体结构带来了严重危害，而水又是引起多种腐蚀和引发设备故障极为有害的物质，因此飞机防水和排水是防腐蚀工作中的重要环节，如果飞机的防水和排水设计不好，可能导致飞机发生严重事故。飞机的防水和排水设计，也是飞机耐久性设计的主要内容。某型高级教练机是我公司针对当今国内、外航空装备技术的发展和市场的需求,全力研制、自主创新、用于高质量培养第三代战斗机飞行员的新一代高级教练机。该型机提出了更高的防水要求，所以机体采用全密封结构设计。

1 飞机防水的要求及措施

1.1 飞机结构的防水设计要求

水容易侵入和滞留在飞机机体上的主要部位有：机身蒙皮对接与骨架连接处形成的对接缝和贴合面缝；机身蒙皮搭接形成的夹角和贴合面缝；铆钉、螺栓等安装孔及口盖边缘。

飞机结构的防水和排水设计力求简单、实用，且所需重量较小，应满足如下要求：

1）防止雨水进入成部件对水敏感的部位；

2）飞机机体内易积水的部位要有排水措施，可在第一时间内将其排出机外；

3）在结构设计中采取有效措施，使零件、组件、部件的各部位尽可能不出现水的聚集；

4）在口盖上雨水可能渗透的部位，设计防水槽。

1.2 飞机结构的防水措施

1）采用合理的结构形式进行防水密封，并用密封材料堵塞结构上的渗透渠道（孔和缝）；

2）使用腻子和HM109密封胶填补飞机上零部件彼此接触不应该有的间隙；

3）防止水进入机体，特别是对机体上部的结构和分离面处采取密封装配。蒙皮如采用搭接，则搭接原则为上搭下，前搭后；如采用对接，则对缝处涂HM109密封胶；

4）对于多层结构，要避免出现结构缝隙；若无法避免，可在缝隙处填充密封剂XM-22B（见图1）；

图1 口盖与蒙皮对缝处填充示意

5）在铆接时需保证铆接质量，在螺接时则应保证将螺母拧紧，螺栓连接需采用孔内涂密封胶、加密封垫、头尾部涂密封胶；

6）口盖防水

前机身口盖为重要电子设备、成附件安装和维护的通路，雨水渗漏更有可能造成电子成部件短路、成附件控制失灵，严重威胁飞机的飞行安全，所以，口盖防水是飞机防水的重点。

2 某型高级教练机口盖防水研究

对于一个机翼或机身结构来说，若整个结构连续而且无口盖，则其重量将比有口盖者要轻。因此单纯从结构的重量要求来看，应以无口盖的整体连续结构最好，但实际上飞机的内部结构和机载设备在使用中需要保养和维护，飞机机体表面则需要开设大量的各种维护口盖，而口盖的设计必须要考虑到防水设计。口盖的防水包括口盖本身结构与口框之间的密封和固定螺栓(或螺钉)的密封，口盖设计时应考虑：

1）为保证密封，螺栓数量应相对多些，且布置要均匀。

2）口盖在反复拆卸后必须仍能保证密封，可卸口盖的密封材料或密封零件应考虑在长期使用中老化或损坏后，备件应容易制造、便于更换。

3）口盖的紧固件也要有相应的密封措施。一方面可以选用密封紧固件，如某型高级教练机选用密封托板螺母，防雨快卸锁，防雨按钮锁等紧固件；另一方面，也可用XM-34不硫化腻子涂在螺栓 (或螺钉)孔内，或螺栓的光杆部分拧入孔内以达到密封要求。

2.1 密封材料的选用要求

1)具有良好的隔离性能(即不渗透介质的能力)，不应使用吸湿性材料，如石棉板、腻子布等。

2)对所接触的结构材料要求不腐蚀，并在不同的使用环境下(如海水、盐雾、温度等)性能稳定。

3)具有良好的机械—物理性能，如足够的强度(抗剥离等)、良好的弹性，永久变形小。

4)良好的工艺性，如有较宽的涂敷施工温度及湿度范围、合适及较低的活性期及施工期、材料硫化温度，最好是常温。

5)密封材料的老化性能应满足寿命要求(一般寿命要求1O年以上)，保证口盖在反复拆卸后仍然能够密封良好。

6)毒性小、不易燃、不易爆、易贮存。

2.2 其他机型口盖设计

经过对JL8飞机口盖的研究，发现JL8飞机的口盖主要是按维修性进行设计，主要分为以下四类，其密封情况分别如下：

1)合页+按钮快卸锁口盖

此类口盖只需简单地按一下，或旋一下，即能使整个口盖打开或关上。因此使用和维护很方便。但此类口盖为不受力口盖，绝大多数没有密封措施。

2)承力快卸锁连接口盖

此类口盖由于承力快卸锁上下锁体配合关系，口盖与口框之间有2-3mm的固有间隙，用HM102或HM101海绵橡胶垫填充密封，在上锁体处胶垫开孔或剪断。这类口盖有一定的密封性能。

3)螺钉托板螺母连接口盖

采用螺钉托板螺母连接口盖与机体结构的连接点较多，连接处较强，口盖可传递部分或全部载荷。此类口盖的拆卸与安装较慢，但其重量特性较好。口盖所用的密封材料为5470-δ0.5或1151-δ0.5薄橡胶垫，这类口盖也有一定的密封性能。这类口盖通常用在翼面和机身受力部位以及口盖不常打开的地方。

4)第一设备舱口盖

此类口盖为飞机重要口盖，有很好的密封性能，主要靠1157-G6×1.25空心橡胶型材压缩器密封防水作用。

2.3 JL8飞机现场发现口盖防雨的情况

1）第一设备舱口盖用的O型橡胶件老化、龟裂、脱粘现象严重，有的一年时间内就发生老化导致沿轴向破裂，时间一长影响密封效果。

2）几乎所有的螺钉托板螺母连接口盖上的橡胶垫一年之内龟裂老化，失去弹性，时间一长影响密封效果。

3）承力快卸锁连接口盖用的HM102或HM101海绵橡胶属于天然橡胶，耐大气老化性差，容易龟裂，时间一长影响密封效果。

2.4 某型飞机口盖结构形式确定

经过对JL8飞机口盖漏雨原因的分析，发现口盖密封-与口盖刚度、口盖连接形式、密封材料等有关，由此确定某型小批口盖为以下几种形式：

1）承力快卸锁连接口盖（前设备舱侧口盖）

此口盖盖板为整体化铣件，口盖四周均采用8350密封橡皮条进行密封，密封橡皮条用4799胶粘于口盖边缘，口盖密封条按要求做出凹字形，在承力锁锁体处冲出通孔，孔边缘与上锁体间隙≤2mm，边缘剪齐，或冲剪模切成形，密封条拐角及上锁体位置开孔的端头均采用铆钉固定。此口盖刚度好，密封条也不容易出现老化、压塌、脱粘等现象，故密封性能、防水性能均好。

2）合页铰链+承力快卸锁连接口盖（座舱段设备舱侧口盖）

此口盖盖板为整体化铣件或为蜂窝结构，口盖三周均采用快卸锁连接形式，密封要求及连接形式同承力快卸锁连接口盖，另外一周即口盖的下边缘则采用材料为LY12-CZ-XC01-6的合页铰链形式，由于两合页片间为间隙配合，防水性较差，故在合页加装挡水片结构，有效提高了合页的防水性。安装时将挡水片、下合页与飞机结构连接，连接时各层之间均涂HM-109胶密封铆接，防止水从挡水片与合页缝隙处渗入机体。此口盖刚度好，密封条也不容易出现老化、压塌、脱粘等现象，易渗水的合页上加装挡水片，故密封性能、防水性能均好。

3）螺钉托板螺母连接口盖

此结构形式口盖有电缆安装口盖、14-18框下口盖、前起落架撑杆接头口盖等。口盖与口框选用密封托板螺母连接，口盖四周粘贴进口膨化聚四氟乙烯带。同样，此进口膨化聚四氟乙烯带不容易出现老化、压塌、脱粘等现象，故密封性能、防水性能均好。

3 结 语

现代飞机结构不仅要求其使用寿命长，还要考虑其维修性、经济性。飞机结构防水是实现这些优越性能重要的措施，应该始终贯彻在飞机研制的全过程，这也是飞机耐久性的主要内容，上述防水设计方法、措施已经在某型飞机03架、05架、06架上应用，效果良好。

[1]王宝忠.结构设计.飞机设计手册 第10册.北京：航空工业出版社，2000.10.