民用飞机燃油系统管路安装支架设计

民用飞机燃油系统管路安装支架设计

作者：秦伟

来源：《科技视界》2019年第23期

【摘要】飞机燃油系统管路安装对于实现燃油系统功能而言十分重要，本文总结了民用飞机燃油系统管路安装方式、管路支架的设计、紧固件连接设计、密封要求等，为民用飞机燃油系统管路安装设计提供参考。

【关键词】燃油系统;管路;支架

中图分类号： V233 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）23-0025-002

DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.23.010

【Abstract】Aircraft fuel system conveyance installation is vital important for the realization of fuel system function. This paper summarizes the pipeline installation method of civil aircraft fuel system， the design of pipeline bracket， fastener connection design， sealing requirements， etc. This paper can also provide a reference for fuel system conveyance installation design.

【Key words】Fuel System; Conveyance; Bracket

0 前言

飛机燃油系统的主要作用是存储燃油并持续不断地为发动机和APU提供满足压力和流量需求的燃油。由于受安装空间、系统性能要求、ETOPS、转子爆破、轮胎爆破等影响，燃油系统部件大多都分散安装在燃油箱各个部位，间距较大。为实现燃油系统功能，需将燃油系统各部件通过管路进行连接[1]。为确保在飞机使用寿命内以及各种飞行情况下，燃油系统管路都能可靠安装于机体结构上，需要设计出满足管路的安装布置界面载荷要求、使用环境条件等的燃油管路安装结构。本文从燃油系统管路安装形式、材料选用、紧固件安装、密封要求等方面进行了研究。

1 设计要求

管路支架设计要求主要包括以下几方面：

（1）满足强度、刚度、重量等指标要求。

（2）满足安装结构布置、密封等要求。

（3）需要充分考虑零件组件制造装配工艺性要求。

（4）需充分考虑管路拆装维护要求。

（5）管路支架应保证在管内压力作用下或飞机机动飞行时不会偏离其安装位置。

2 燃油管路常见的安装方式

采用P型卡箍固定管路，如图1为典型的P型卡箍固定管路的安装形式，卡箍通过螺栓、螺母、垫片等紧固件与系统支架连接。P型卡箍常用于尺寸较小的燃油管路的安装。

采用马鞍型卡箍固定管路，图2为典型的马鞍型卡箍固定管路的安装形式，需要两组紧固件实现马鞍型卡箍与系统支架的连接，受力情况比P型卡箍好，马鞍型卡箍常用于直径较大的管路的安装。

采用组合卡箍支撑管路，穿过飞机上无密封要求的肋腹板、梁腹板的管路可采用组合卡箍支撑，组合卡箍和飞机通过紧固件直接连接，实现了卡箍和支架的一体化，以减少用于安装管路的卡箍和支架，减轻安装结构重量，降低安装难度，组合卡箍外形见图3。

通过过框接头固定，以过框接头作为固定管路的一个支撑点，此支撑点处无需为管路设计额外的安装结构。除了实现管路支撑功能外，过框接头还能为管路提供管路和飞机结构的电搭接通路和实现安装位置飞机结构两侧的密封隔离，过框接头结构形式如下图4所示;

3 管路安装结构设计

3.1 管路支架设计

上节提到管路的四种安装方式中，过框接头和组合卡箍安装管路实现了支架和卡箍的一体化设计，省去了管路安装支架的设计。针对P型卡箍和马鞍型卡箍，需要设计支架，实现管路与飞机结构的连接。

根据组成支架的零件数量的不同，可以将系统支架分为独立式系统支架和组合式系统支架，独立式系统支架由单个零件组成，组合式系统支架由2 个或2 个以上零件组装而成。民用飞机上大部分的管路通过用独立式支架进行安装，按制造方式的不同，独立式支架可以分为机加支架和钣金支架，机加支架是通过切削加工将板材、棒材等金属半成品毛坯制成各种零件的加工方法。相比钣金零件，机加零件形式多样，受载更大，常用的材料为7050-T7451、7075-T7351等。

钣金支架是通过对金属薄板进行剪、冲、折等加工形成的零件，其制造成本低、生产效率高，操作简便，品种繁多，因此，在满足系统安装和强度要求的前提下，应优先采用钣金支架。制造钣金支架常用的材料有2024-0-T42、Ti-6Al-4V等。

3.2 紧固件连接设计

紧固件连接设计主要考虑管路支架自身的紧固件连接、与周边主结构的连接、与系统连接等，管路卡箍通常通过螺栓螺母与系统支架连接，而管路支架自身的紧固件连接、与周边主结构的连接紧固件形式多样，其紧固件选用应考虑如下原则：

（1）根据载荷大小和周边结构需要，选择紧固件的数量、材料、直径。同时结合重量要求，在满足强度要求下优先使用重量轻的紧固件。

（2）紧固件选择应考虑经济性，优先选择铆钉，在不方便安装的条件下选择高锁螺栓螺母、盲紧固件、螺栓螺母、螺钉螺母等。

（3）要求紧固件可拆时，设计中建议选用螺栓或螺钉。除此之外，应选用永久性连接紧固件，如铆钉、高锁螺栓和环槽钉。为了便于系统的安装，部分支架上需要安装托板螺母。

（4）在容易发生疲劳破坏的位置，尽量使紧固件都用在紧配合或干涉配合的孔中。穿过油箱区、气密区的紧固件，也应优先选用干涉配合的紧固件，以确保边界的密封效果。

（5）对于用于安装管路和线束支架的连接，紧固件数量不应少于两颗，一般采用单排紧固件连接。对于用于安装拉杆接头等受载较大的场合，一般采用双排紧固件连接。

3.3 密封设计

对于紧固件穿透油箱的支架，支架安装时，系统支架与飞机结构的贴合面需要进行贴合面密封，贴合面边缘需要进行填角密封，安装支架的紧固件需要湿安装且紧固件端头需要封包密封，实现油箱内外的物理隔离，以消除燃油或燃油蒸汽液体的泄漏。

4 结束语

燃油系统管路安装结构的设计对保证飞机燃油系统功能，确保飞机安全飞行起到至关重要的作用。燃油系统管路安装结构的设计应满足燃油系统管路的安装要求，能承受飞机飞行过程中的载荷和管路传递的载荷。合理选择管路与支架、支架与支架、支架与飞机结构连接的紧固件，保证管路安装可靠。另外，为了防止油气泄漏，紧固件穿越油箱边界的安装支架与飞机结构之间应采用足够的密封措施。

【参考文献】