飞机翼肋架下加工保形翻转工装的研究

王屹 田毓坤

中航西安飞机工业集团股份有限公司   陕西西安   710089

摘要：飞机翼肋作为机翼的横向受力骨架,是飞机机翼的一个重要构成之一，为解决飞机大尺寸翼肋架下安装系统支架过程中翼肋易变形、翻转人力消耗大操作人员操作不便等技术难题，本文拟设计并制造一种适应多尺寸翼肋架下加工可翻转保形工装，通过不断地设计和优化，该工装在保证翼肋不变形的前提下稳定翻转多尺寸翼肋，提高了飞机装配质量和效率，为其他飞机翼肋的架下加工提供解决思路和方案借鉴。

关键词：飞机；翼肋；保形翻转工装

与小型飞机相比，大型飞机高质量装配难度较大。良好的装配技术对机翼的质量和效率起着重要作用。因此本文针对大尺寸翼肋架下安装系统支架过程中存在翼肋易变形、翻转人力消耗大、操作人员操作不便等技术难题，以飞机大尺寸翼肋为基础，对翼肋架下加工工装进行研究，在保证飞机装配质量的前提下，以实现人员消耗减少，工作效率提高的目的。

一、飞机翼肋概述

机翼是飞机的主要功能部件，它的主要任务是提供升力以支撑飞机飞行，并进行稳定和控制。翼肋是飞机机翼的一个重要构成之一，是机翼的横向受力骨架一般与翼型的形状一致，用来支持飞机机翼的蒙皮，维持机翼的剖面形状。翼肋上安装了大量系统支架，为燃油系统管路、通用电气系统的电缆提供固定、支撑。

1、分类

1) 普通翼肋

普通翼肋的直接功用是形成机翼剖面所需的形状。它与长析、蒙皮相连，并以自身平面内的刚度给长、蒙皮提供垂直方向的支持.

2) 加强翼肋

加强翼肋除了有普通翼肋的功用外，还作为飞机构件的局部加强构件，承受较大的集中载荷和悬挂外挂部件或由于结构不连续（如大开口）引起的附加剪流。

2、布置形式

1) 顺气流。这种布局确保机翼具有更平滑形状，但在同一情况下，机翼肋间距比正交布置更长，因此结构的重量更重。同时，这种布置增加了翼面壁板的有效长度，不利于提高稳定性。由于不垂直交叉翼肋与壁板长和翼梁，因此设计，制造和装配成本将增加。此外，由于不垂直翼肋于机翼的曲线方向，这会导致弯矩增加翼肋缘条，使复杂化缘条受力。

2) 正交布置。这种布置比较常见，既可以缩短翼肋长度，又可以缩短壁板有效长度，提高壁板稳定性，减轻结构的重量。制造工艺布局好，受力清晰，结构效率高，但在保证良好气动形状方面不如顺气流布局好。

3) 混合布置。有时由于需要对后掠翼根部三角形区域，或者需要安装起落架的连接，或者需要翼肋间距，根部根据气流排列翼肋，其他总是根据后梁的垂直轴正交布置翼肋。

3、布置原则

1) 集中载荷。根据总体规划的要求，建立了一个集中负荷区域，包括机翼部分的对接、襟翼和副翼的悬挂和支撑点、起落架，外挂悬挂点。

2) 后掠翼根部三角区。翼肋和边缘肋在后掠翼根垂直于前梁和后梁，形成根的超静态结构的三角形区域。这种无蒙皮也是一种静态结构，可以轻松分析其扭转、剪切和弯曲。

3) 统计和原准机确定翼肋间距。在设计阶段，可以根据原始参考机和统计数据确定翼肋。根据目前翼肋统计，最佳肋距为 500 毫米，中型飞机约为 600毫米，大型飞机约为 800 毫米。

二、技术目标

为提高装配质量和效率，飞机翼肋上系统支架的安装在架下完成，由于翼肋尺寸较大且架下无保形工装，仅依靠三个托架支撑翼肋，在制孔加工过程中翼肋易产生变形，影响装配精度:由于翼肋尺寸较大，翼肋翻转需要2名操作人员共同完成，降低了工作效率:翼肋与支架连接紧固件均为铆钉，铆钉铆接过程中操作人员躺卧在翼肋下方，操作不便影响安装效率。本项目对翼肋易变形、尺寸各异的特点、翼肋架下安装系统支架的操作难点等进行研究分析，跳出固有思维采用新方法、新形式，拟设计并制造了一种适应多尺寸翼肋架下加工可翻转保形工装，提高了可操作性，缩短了生产周期，实现了翼肋架下加工质量和效率的双重提升。

三、方案设计与实施

本文通过大尺寸翼肋架下加工翼肋保形技术与自动翻转技术的结合，设计了一种适应多尺寸翼肋架下加工可翻转保形工装。该工装的应用提高了飞机装配质量，降低了人员消耗，提高了工作效率。

1) 大尺寸翼肋架下加工保形技术

针对翼肋航向尺寸超过3m、厚度不超过5mm的结构形式，充分分析依靠托架支撑翼肋进行翼肋架下加工的操作方法，认为该方法翼肋存在变形风险，设计了一种翼肋保形工装。为了保证翼肋在加工过程中不发生变形，该翼肋保形工装在翼肋两侧每隔500mm设置一个压紧件，共设置18个压紧件。另外，充分考虑翼肋尺寸各异的特点，该压紧件具有可旋转、可伸缩功能，可应用于多个翼肋。该翼肋保形工装解决了翼肋易变形的难题，且通用性较强，提高了飞机装配质量。

2) 大尺寸翼肋架下加工自动翻转技术

为解决大尺寸翼肋架下加工过程中翻转次数较多、人力消耗较大的问题，同时考虑翼肋立式放置铆接可操作性较强的方案，经过深度的探讨研究后，对翼肋保形工装进行进一步优化。在翼肋保形工装一端加入了围栏型回转驱动装置，通过转动手轮即可实现翼肋的自动翻转，翻转到位后进行锁紧即可进行制孔铆接等操作。该翼肋保形翻转工装的应用降低了人力消耗，提高了工作效率。

实际应用表明，该适应多尺寸翼肋架下加工可翻转保形工装够成功实现将多尺寸翼肋保形及自动翻转功能集中在一套工装上的设计制造形式，在实现翼肋保形需求的基础上使工装更加简易、使用更加方便，提高了飞机装配质量和效率。该工装的设计制造对飞机机械结构的自动化具有理论和实践意义，为航空航天研究和制造新型飞机和柔性工装提供了宝贵的经验。

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