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摘 要 登机门在应用过程中，极易因为其密封结构的失效而导致驾驶舱漏气情况的发生，严重的话还可致使驾驶舱危险事件的发生。为了更好提升登机门密封性，对其密封结构进行改进就显得极为重要。基于此，本文就飞机登机门密封结构改进措施进行分析，以供参考。
关键词 登机门；密封结构；有限元仿真；维修
中图分类号 V2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）14-0004-01
登机门位于飞机中部，是机身结构中极为重要的组成部分，其安全性、功能性要求都极为严格，从而保证其应用的可靠性。同时，登机门也是地勤维护舱内设备的重要通道，是保证驾驶舱气密性的核心，做好其结构优化极为重要。在飞机驾驶过程中，登机门极容易发生密封性结构故障，密封带不能正常如门框，门体盆形件外缘的间隙密封性下降，造成舱内气密性不达标，严重的情况下还容易造成飞机飞行安全隐患，不容忽视。这就需要相关人员对登机门密封结构予以深入研究，不断探索更好地改进措施，提升登机门的密封效能。
1 飞机登机门结构分析
在飞机登机门结构中，主要包括盆形件、八根梁、两组纵向隔板、蒙皮以及止动件等主要结构。所谓登机门的受力框架——盆形件主要有盆形件拼块和钣弯角材拼合组成的，盆形件拼块共包括4块，是由1.8mm的2024-T24铝板制作成的，钣弯角材共14块，主要是由1.6mm的2024-T24铝板制造而成的；在梁的两侧位置，安装有接头，负责对止动件进行连接，接头属于机加件，是由17-4PH制作成的；两组纵向加强件位于盆形件的内部，其主要作用，就是对8根梁进行支撑，关于前纵向加强件组成方面，主要是有9个Z形成形件构成，Z形成形件是有1.27mm厚度的2024-T24铝板制作而成的，在后纵向加强件组成方面，也是有9个Z形成形件构成，Z形成形件是有1.27mm厚度的7075-T62铝板制作而成的；当关闭登机门，并对客舱实时增压之后，止动件就会受到相关压力，与门框前后框架上对应止动螺栓发生接触，将登机门上的增压载荷量，向周围的机身结构进行传递。
2 密封结构密封性能影响因素分析
飞机登机门在应用过程中因为受到荷载的影响，其气密载荷方向和密封带与门框的接触面基本呈现出垂直的角度，这就让门体和门框对于登机门的密封性能产生一定影响，甚至可以说影响极大。登机门在关闭之后，促使密封带呈现出压缩的态势，这时候驾驶舱则会被冲压，并造成登机门的变形，密封带极容易回弹。
密封带状态不同其所造成的漏气情况也不尽相同，比如门体和门框不挤压登机门的情况下，密封带可以保持正常状态（如椭圆体），而门体和门框的挤压则会让其收缩，此时“椭圆体”则会呈现下压状态，而门体变形之后则会与“椭圆体”之间形成缝隙，密封带的回弹就会造成缝隙存在。
如果使用公式表示，比如门体与门框的距离为h0，h0同时也表示密封带的高度；而登机门在关闭时候，门框与门体之间的距离为h1，此时因为受到挤压，h10
通过此2个公式，我们可以得知，为了保持舱门不漏气，舱门关闭时密封带的压缩量必须大于门体门框的阶差。也通过公式和相关分析，我们可以得知，登机门门体、门框、两者阶差、密封带的压缩量都会对密封结构、密封性能产生影响，这也就成为结构改进方案开展的重要基础和条件。
3 飞机登机门密封结构改进路径
3.1 密封结构有限元建模
在登机门密封结构有限元建模方面，主要指的是接触定义、材料数据定义、边界约束以及网格化分等内容，这些都是利用HyperMesh软件来完成的。第一，在划分网格时，壳单元是针对薄板零件来说的，六面体单元是针对密封带而言，1D单元是针对铆钉、螺栓等连接件来说的。第二，在模拟密封带模型的过程中，运用的是超弹性材料本构，关于其他材料参数方面，基本上都是铝合金材料属性。第三，为了保证非线性接触问题模拟的准确性，在通用接触的过程中，应当对Abaqus显示算法预约利用。在门框与密封带接触的过程中，应当在一线区域，对接触开展创建工作，这些区域主要包括舱门上部、舱门下部、航向前、航向后以及四个圆角，通过接触的创建工作，为对比分析密封带局部，提供了许多便捷。第四，在门框的周边位置处，对边界约束进行施加过程中，在对门体施加强制角位移的情况下，应当将舱门接头旋转轴线作为基准的。
3.2 密封结构故障有限元分析复现
在對密封结构改进方案确定前，应当分析复现密封结构故障有限元，只有这样，才能对仿真参数设置的准确性进行检验，才能确保改进方案的可行性、针对性、科学性以及合理性。在对登机门关闭时密封袋变形情况，进行真实模拟时，应当通过显式有限元分析方法来进行，在对其进行分析的过程中，由于舱门、压边条和门框结构比较复杂，我们可以将舱门和门框简化为刚体，将压边条简化为柔性体。应当对8个区域进行选取，并对A～H编号进行分配。经过有限元的相关计算，就可以将登机门密封带原始结构各区域初始接触时间和接触力值，计算出来。关于接触顺序方面，首先接触的区域为D区域，然后是A区域，之后是F、B、G区域，最后则是C、E、H区域。通过对区域接触力进行比较，接触率最大的为A区域，在圆角区域中，接触时间最长。
3.3 密封结构改进方案
通过分析密封结构密封性能的影响因素，在对登机门密封结构进行改进时，主要从两个方面进行考虑，即减少密封带的压缩量和加大门体与门框的阶差。在对改进方案进行制定的过程中，应当对工艺性和维修性相关规定及要求，进行全方位综合考虑，可以将其分为三个具体方面。1）更改门框左上角结构，加大门框左上角的圆角半径，在门框边缘位置处，对倒角进行增加，这样就能够加大门体与门框A区域的初始接触阶差，有利于密封带迅速进入形成压密封。通过与原始模型进行比较，初始接触时间未发生变化，接触过程处于平滑状态，有利于避免或减少了褶皱情况发生。2）更改铰链安装角度，在原始模型中，铰链轴线与Y轴的夹角是8.46°，将下部接头端点作为中心进行旋转，顺时针绕X轴旋转五度，这样就会加大门体与门框A区域阶差。3）更改密封带截面形状，对密封带截面前端R角进行更改，能够降低密封带前端高度，有利于密封带压缩量的减少。
4 结论
为了更好提升登机门密封性，对其所采用的材料方面也需要予以高度关注，并对其相关的影响因素进行分析，从而探索更为行之有效的密封措施，让登机门的密封性在原有基础上得以优化，为飞机的安全性提供强大支撑。
参考文献
[1]郭琦.飞机登机门密封结构改进研究[J].航空维修与工程，2017（3）：49-51.
[2]冉涛.飞机登机门门区结构设计及优化[J].计算机辅助工程，2013（S1）：229-234.
[3]李丹圆，冯蕴雯，薛小锋，等.某型民机登机门功能危险性分析与故障树分析[J].航空计算技术，2013（3）：
25-30.
关键词 登机门；密封结构；有限元仿真；维修
中图分类号 V2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）14-0004-01
登机门位于飞机中部，是机身结构中极为重要的组成部分，其安全性、功能性要求都极为严格，从而保证其应用的可靠性。同时，登机门也是地勤维护舱内设备的重要通道，是保证驾驶舱气密性的核心，做好其结构优化极为重要。在飞机驾驶过程中，登机门极容易发生密封性结构故障，密封带不能正常如门框，门体盆形件外缘的间隙密封性下降，造成舱内气密性不达标，严重的情况下还容易造成飞机飞行安全隐患，不容忽视。这就需要相关人员对登机门密封结构予以深入研究，不断探索更好地改进措施，提升登机门的密封效能。
1 飞机登机门结构分析
在飞机登机门结构中，主要包括盆形件、八根梁、两组纵向隔板、蒙皮以及止动件等主要结构。所谓登机门的受力框架——盆形件主要有盆形件拼块和钣弯角材拼合组成的，盆形件拼块共包括4块，是由1.8mm的2024-T24铝板制作成的，钣弯角材共14块，主要是由1.6mm的2024-T24铝板制造而成的；在梁的两侧位置，安装有接头，负责对止动件进行连接，接头属于机加件，是由17-4PH制作成的；两组纵向加强件位于盆形件的内部，其主要作用，就是对8根梁进行支撑，关于前纵向加强件组成方面，主要是有9个Z形成形件构成，Z形成形件是有1.27mm厚度的2024-T24铝板制作而成的，在后纵向加强件组成方面，也是有9个Z形成形件构成，Z形成形件是有1.27mm厚度的7075-T62铝板制作而成的；当关闭登机门，并对客舱实时增压之后，止动件就会受到相关压力，与门框前后框架上对应止动螺栓发生接触，将登机门上的增压载荷量，向周围的机身结构进行传递。
2 密封结构密封性能影响因素分析
飞机登机门在应用过程中因为受到荷载的影响，其气密载荷方向和密封带与门框的接触面基本呈现出垂直的角度，这就让门体和门框对于登机门的密封性能产生一定影响，甚至可以说影响极大。登机门在关闭之后，促使密封带呈现出压缩的态势，这时候驾驶舱则会被冲压，并造成登机门的变形，密封带极容易回弹。
密封带状态不同其所造成的漏气情况也不尽相同，比如门体和门框不挤压登机门的情况下，密封带可以保持正常状态（如椭圆体），而门体和门框的挤压则会让其收缩，此时“椭圆体”则会呈现下压状态，而门体变形之后则会与“椭圆体”之间形成缝隙，密封带的回弹就会造成缝隙存在。
如果使用公式表示，比如门体与门框的距离为h0，h0同时也表示密封带的高度；而登机门在关闭时候，门框与门体之间的距离为h1，此时因为受到挤压，h1
通过此2个公式，我们可以得知，为了保持舱门不漏气，舱门关闭时密封带的压缩量必须大于门体门框的阶差。也通过公式和相关分析，我们可以得知，登机门门体、门框、两者阶差、密封带的压缩量都会对密封结构、密封性能产生影响，这也就成为结构改进方案开展的重要基础和条件。
3 飞机登机门密封结构改进路径
3.1 密封结构有限元建模
在登机门密封结构有限元建模方面，主要指的是接触定义、材料数据定义、边界约束以及网格化分等内容，这些都是利用HyperMesh软件来完成的。第一，在划分网格时，壳单元是针对薄板零件来说的，六面体单元是针对密封带而言，1D单元是针对铆钉、螺栓等连接件来说的。第二，在模拟密封带模型的过程中，运用的是超弹性材料本构，关于其他材料参数方面，基本上都是铝合金材料属性。第三，为了保证非线性接触问题模拟的准确性，在通用接触的过程中，应当对Abaqus显示算法预约利用。在门框与密封带接触的过程中，应当在一线区域，对接触开展创建工作，这些区域主要包括舱门上部、舱门下部、航向前、航向后以及四个圆角，通过接触的创建工作，为对比分析密封带局部，提供了许多便捷。第四，在门框的周边位置处，对边界约束进行施加过程中，在对门体施加强制角位移的情况下，应当将舱门接头旋转轴线作为基准的。
3.2 密封结构故障有限元分析复现
在對密封结构改进方案确定前，应当分析复现密封结构故障有限元，只有这样，才能对仿真参数设置的准确性进行检验，才能确保改进方案的可行性、针对性、科学性以及合理性。在对登机门关闭时密封袋变形情况，进行真实模拟时，应当通过显式有限元分析方法来进行，在对其进行分析的过程中，由于舱门、压边条和门框结构比较复杂，我们可以将舱门和门框简化为刚体，将压边条简化为柔性体。应当对8个区域进行选取，并对A～H编号进行分配。经过有限元的相关计算，就可以将登机门密封带原始结构各区域初始接触时间和接触力值，计算出来。关于接触顺序方面，首先接触的区域为D区域，然后是A区域，之后是F、B、G区域，最后则是C、E、H区域。通过对区域接触力进行比较，接触率最大的为A区域，在圆角区域中，接触时间最长。
3.3 密封结构改进方案
通过分析密封结构密封性能的影响因素，在对登机门密封结构进行改进时，主要从两个方面进行考虑，即减少密封带的压缩量和加大门体与门框的阶差。在对改进方案进行制定的过程中，应当对工艺性和维修性相关规定及要求，进行全方位综合考虑，可以将其分为三个具体方面。1）更改门框左上角结构，加大门框左上角的圆角半径，在门框边缘位置处，对倒角进行增加，这样就能够加大门体与门框A区域的初始接触阶差，有利于密封带迅速进入形成压密封。通过与原始模型进行比较，初始接触时间未发生变化，接触过程处于平滑状态，有利于避免或减少了褶皱情况发生。2）更改铰链安装角度，在原始模型中，铰链轴线与Y轴的夹角是8.46°，将下部接头端点作为中心进行旋转，顺时针绕X轴旋转五度，这样就会加大门体与门框A区域阶差。3）更改密封带截面形状，对密封带截面前端R角进行更改，能够降低密封带前端高度，有利于密封带压缩量的减少。
4 结论
为了更好提升登机门密封性，对其所采用的材料方面也需要予以高度关注，并对其相关的影响因素进行分析，从而探索更为行之有效的密封措施，让登机门的密封性在原有基础上得以优化，为飞机的安全性提供强大支撑。
参考文献
[1]郭琦.飞机登机门密封结构改进研究[J].航空维修与工程，2017（3）：49-51.
[2]冉涛.飞机登机门门区结构设计及优化[J].计算机辅助工程，2013（S1）：229-234.
[3]李丹圆，冯蕴雯，薛小锋，等.某型民机登机门功能危险性分析与故障树分析[J].航空计算技术，2013（3）：
25-30.