某型机空速管安装支架结构设计及装配过程分析
0 引言
空速管是飞机重要的测量工具,机上的空速管是一根空气压力信息探测管,由空气压力受感器和安装支杆构成,用来探测气流的全压和静压,为膜盒仪表设备提供工作压力信息,以转换为飞机飞行参数(速度、气压高度、升降速度、马赫数和空气密度比等)的显示和输出。因此,空速管探测空气压力信息的精度直接关系到这些飞行参数的测试精度。现代飞机,空速管一般安装于机头部位,又被称为机头空速管,其最佳安装选位是在机头顶端并与机头对称轴线相一致[1]。空速管距离飞机机头前端越远,被测处的空气受机体的扰动影响就越小,探测到的静压就越接近真实的大气静压。空速管离机体越远,安装支架越长,对结构本身的刚度、连接强度和装配工艺精度提出的要求就越高。
1 空速管安装支架的结构设计
1.1 试验要求
某型飞机需加装机头标准空速管进行大气数据系统校准试飞,要求空速管及支架与飞机水平线平行,机头标准空速管重心距机头尖点约1.5m;空速管过载10g时,支杆及机头罩弹性形变引起的空速管重心位移量不大于5.2mm。另,根据《GJB 67A-2008军用飞机强度和刚度规范》第3.2.1.8.2条规定,空速管及其邻近的支持结构应能承受ny=±100和nz=±50的载荷系数。
根据不同的分类标准,研究方法有不同的分类方式。以研究的目标或目的为标准,可分为“基础研究”和“应用研究”;以研究方法为标准,可分为“定性研究”和“定量研究”;以研究方式为标准,可分为“理论研究”“实验研究”“调查研究”等。借鉴这些分类,本文将英语词汇学习研究方法分类两大类,一类是以实验为基础的实证研究,另一类是以理论分析为基础的理论研究。
1.2 空速管安装支架的结构设计
图1为某型机标准空速管安装支架结构示意图,空速管安装支架主要由辅助管及机头罩组成,辅助管由两半锥形管和两个法兰件焊接组成。机头罩与1框用托板螺母连接固定,连接区布置角盒以加强连接区强度;机头罩在法兰件2上通过抽钉CR3214-6-9套接固定,并在机头罩的前端直线段处,用螺钉和攻螺纹钢管(作为螺母)连接机头罩和辅助管,以进一步增强机头罩与辅助管的连接强度;标准空速管通过转接接头在辅助管前端连接固定,机头尖点距空速管重心1.5m。机械连接完成后,贴EW210玻璃布或刮玻璃纤维拌J-4胶使法兰件与机头罩的外形光滑过渡。
图1某型机空速管安装支架结构示意图
1.3 各主要零部件结构设计
1)辅助管
辅助管是空速管安装支架的重要结构件,一端通过机头罩与机体连接固定,另一端为空速管提供结构支撑,保证空速管的试验位置要求。如图2所示,辅助管由两个变壁厚、变直径半锥形管及两个法兰件焊接组成。与机头罩连接的法兰件,受机加加工摆刀角度限制,拆分为法兰件1和法兰件2,两半锥形管及两个法兰件均采用30CrMnSiA高强度钢机加成形;两半锥形管焊后热处理,保证直线度不大于Φ1mm。
2)机头罩
机头罩采用玻璃钢叠压而成,机头罩前端留有多余直线段,为整个空速管支架的安装定位提供支撑。为减小对飞机气动性能的影响,机头罩前端与辅助管套接的区域设计5mm的下陷深度,下陷过渡区宽度为20mm,如图3所示。与之连接的法兰件2壁厚为4mm,考虑到零件的加工误差和装配误差,保证装配的可靠性,法兰件和机头罩贴合面间留有1mm间隙,间隙区及机头罩下陷过渡区贴玻璃布、用J-4胶填充,以保证飞机的气动外形。
故空速管安装支架满足试验的位移要求,工程估算法初步验证空速管安装支架结构设计是合理的。
图2辅助管
图3机头罩
2 强度校核
通过简化空速管安装支架结构受力模型,采用工程估算法初步验证安装支架结构设计的合理性,再通过有限元法对各零部件的连接强度、结构刚度及位移进行校核。
2.1 工程估算法
假设该空速管安装支架各连接部位的连接强度足够,机头罩离机身1框距离最近,与1框贴合的整个周向均有托板螺母连接固定,其开口尺寸相对航向方向尺寸较大,其自身重量引起的挠度相对辅助管惯性载荷及外加载荷引起的挠度很小。故在工程法计算中,假设机头罩为刚体,将空速管安装支架简化为一简支梁结构,固支点A为机头罩直线段与辅助管连接区域的机头尖点处,B点为空速管重心,如图4所示;其纵向(Y向)偏移量为空速管重心距机头尖点1.5m处、过载为10g的集中载荷以及辅助管均布质量载荷叠加的挠度[2],故此简支梁的最大挠度,即空速管重心处最大偏移量为:
其中,梁为锥形管,简化为等直径等壁厚圆柱体,其外径D取锥形管两端外径均值,D=(90+50)/2=70mm,内径d取锥形管两端内径均值,d=(78+42)/2=60mm。
故,惯性矩:I=π×(D4-d4)/64≈3.14×(0.074-0.064)/64=5.42×10-7
图4空速管安装支架简化图
锥形管材料为30CrMnSiA,其弹性模量E=2.1×1010,锥形管重量m1=10.374kg,空速管重量 m2=2.17kg,机头尖点距空速管重心距离为力臂:l=1.5m;
连云港市灌南县原政法委书记汪建新,为徐某某在灌南农业园区投建杏鲍菇生产企业征地拆迁等方面提供帮助,徐为此送上5万元现金。次日汪即安排工作人员退还。汪建新先后在多个单位任职,每每离任之际,都要上交别人对其的行贿款项——他交到三口镇财政所18万元,新安镇财政所15万元,上交灌南县纪委57万元。看来,汪建新是个不可多得的“廉洁”官员。然而,案发后江苏省高级人民法院终审以贪污罪、受贿罪、滥用职权罪判处汪有期徒刑十五年。
2.2 有限元法校核
本小结只针对距离机体1框平面较远、力臂较长的辅助管刚度及连接强度进行校核,并计算空速管在10g集中载荷作用下的位移。
2.2.1有限元模型的建立和载荷
空速管安装支架及机头罩有限元模型如图5所示。
在国内,自1991年始,OSCE被浙江大学、华西医科大学、中国医科大学等高等院校在毕业考试中广泛使用,用来考查学生临床能力。相对于国外而言,OSCE在国内的应用较晚,首次在护理领域中的应用是在1996年由原北京医科大学第一医学院李秀琦使用改良后OSCE进行毕业考试。随后国内多个医科院校将其使用在护理专业,并检测其信效度的问题。到目前为止,应用于应用型护理本科生的毕业考试中的院校比较少,主要集中在国内的民办院校中。
图5空速管安装支架结构有限元模型
空速管重量以集中载荷形式给出,空速管重量为2.17kg。
焊缝破坏剪应力 τf=K2·Sb=K1·Sb=(0.6×0.9×1075)MPa;
nz=±50 时, 集中载荷大小为:F=2.17×9.81×50=1064N。
2.2.2辅助管焊接强度校核
1) ny=±100 时焊缝破坏正应力 Sb=K1·σb=0.9×1075=967.5MPa,
ny=±100 时,集中载荷大小为:F=2.17×9.81×100=2123N;
其中,K1为焊缝强度削弱系数,K2为焊缝拉剪系数。
2.提出进一步完善我国的根本政治制度和基本政治制度。报告提出,要“提高基层人大代表特别是一线工人、农民、知识分子代表比例,降低党政领导干部代表比例。在人大设立代表联络机构,完善代表联系群众制度。健全国家权力机关组织制度,优化常委会、专委会组成人员知识和年龄结构,提高专职委员比例”[1]。报告还提出,“要完善协商民主制度和工作机制,推进协商民主广泛、多层、制度化发展”[1];“健全基层党组织领导的充满活力的基层群众自治机制,以扩大有序参与、推进信息公开、加强议事协商、强化权力监督为重点,拓宽范围和途径,丰富内容和形式,保障人民享有更多更切实的民主权利”[1]。
四川办事处主任高建平双脚沾满泥土,走进柑橘地里服务指导一呆就是一天;陕西办事处主任王国峰把猕猴桃园当作办公场所;晋东南办事处主任赵松林搭建零距离服务农民“直通车”;宁夏办事处主任李玉宝起早搭黑奔忙在西北大地指导农民施肥;晋南办事处主任王志斌实施“配肥套餐”奇迹把冻害葡萄成果挽救实现高产……销售人员用辛劳背影,勾勒出“希望田野上的流动服务路线图”,他们的足迹成为大地丰收曲线谱上跳跃的“耕耘音符”。
焊缝拉伸安全余量:
图6 辅助管最大应力云图(ny=-100)单位:MPa
焊缝剪切安全余量:0.65,强度够。
2) nz=±50 时
本文采用差减法计算萤石中氟化钙含量。全钙的测定采用EDTA滴定法。关于碳酸钙的测定,本文在参考标准GB/T 5195.1—2006方法1、经验修正法和去碳酸钙的萤石样作空白校正法[8]的基础上,提出了一种新的方法。即分别称取两份不同质量的萤石试样,用稀盐酸浸取其中的碳酸钙,然后控制实验条件(溶液pH值、钙离子浓度、体积),使两份溶液中氟化钙溶解量趋于一致,对两份溶液进行干过滤,采用EDTA滴定法测定两份溶液中全钙的质量差(以碳酸钙计),经过换算可得试样中碳酸钙的含量。最终,实现了差减法对萤石中氟化钙的测定。
2.2.3 紧固件连接强度校核
焊缝拉伸安全余量:
教学评价是一门艺术,“如果你想成为一名优秀教师,首先你要学会评价学生”。课堂教学评价就是教师在教学过程中对学生的行为、听课状态、课堂表现等做出的评价。那么,在课堂教学中,教师如何才能做到有效评价呢?
焊缝剪切安全余量:
焊接区最大拉应力为230MPa,最大剪应力为121MPa。
其次,教学目标、教学方式都应分为不同层次。对A班学生,适当加快进度,增加学习难度,以较高标准来要求。在学习单的设计上,侧重深挖知识要点,补充课外趣闻,拓展学生视野,注重培养学生的独立思考能力及思维创造性。而对B班学生,适当降低难度,设定基础目标,达到“不同学生都能有所发展”的要求。课堂内容可以安排一些简单基础知识,通过做游戏等课堂形式,做到最大程度调动课堂氛围。
空速管的最大应力水平为ny=±100时,故后续只列出ny=±100时的连接强度校核过程。
空速管安装支架主要包括机头罩与法兰件的抽钉连接和锥形管与机头罩直线段的螺钉连接。
1)如图7所示,机头罩与法兰件由4排错开的抽钉连接,最大载荷为4704N,面内剪力为4695N。
如图6所示,辅助管焊接区最大拉应力为492MPa,最大剪应力为352MPa,
抽钉牌号为CR3214-6-9,直径为4.8,破坏剪力为6583N。
芮博廉先生谈到:“我们的目标就是为智能汽车创造一个更安全、更可靠的网络环境,不仅能够帮助车辆防止黑客攻击,也能够进行整车系统级的智能监测和风险预防。”
机头罩连接处厚度为8.9mm,挤压破坏力为:
抽钉剪切安全余量:此处面外拉力较小,强度够。
2)焊接锥形管和机头罩直线段用Φ5螺栓连接;锥形管和机头罩直线段连接最大载荷为5371N,面内剪力为4615N,面外拉力为2751N,Y向100g,如图8所示。
机头罩连接处厚度为8.9mm,挤压破坏力为:
Pj2=1.0×200×5×8.9=8900N;机头罩挤压强度够。
辅助锥形管材料为30CrMnSiA,厚度为6mm,挤压强度够。
螺栓剪切安全余量:
按照第四强度理论,螺栓拉剪复合应力为:
水事违法案件查处的根本目的是减少甚至杜绝违法案件的发生。在案件查处的同时,太湖流域管理局注重加强对《太湖流域管理条例》等水法规的宣传,特别是面向地方政府、部门、行政管理与执法相对人的宣传,采取多种方式,创新宣传形式,寓宣传于执法,主动送法上门。“五五”“六五”普法期间,太湖流域管理局执法部门多次受到全国普法办先进集体及先进个人表彰。
安全余量:;金属管厚度为6mm,载荷较小,金属管的挤压强度够。
2.2.4 位移校核
利用MATLAB进行系统仿真分析,根据以上算法设计考虑腹地货物产生数量、装卸时间和泊位资源等约束条件的干支航线网络确立系统,对比分析3个因素不同状态下对港口群内航线确立的影响,同时分析每种状态的运输效率变化。
ny=±10情况下,空速管重心处最大位移为5.14mm,如图9所示,满足试验要求。
3 空速管安装支架的装配
空速管安装支架的装配定位是满足空速管测试改装位置要求的重要保证。装配定位过程主要包括:辅助管各零部件的定位、辅助管与机头罩的装配定位和机头罩+辅助管与1框的装配定位。
辅助管由两半锥形管、两个带外形法兰件焊接组合而成,长度方向上尺寸大于1.5m,零件外表面均为曲面,焊接不易固定,易产生变形。故辅助管在定制工装型架上焊接可以保证其装配定位,如图10所示。辅助管前后端面均设计有挡板限制其航向定位,法兰件两处装有带外形卡板,焊接时保证此区域准确定位,两半锥形管段设有3处卡板。焊接时,先焊接两半锥形管,此区域不是飞机外形面,每个端面为圆形,故可先将半锥形管对缝处向上摆放,以方便施工操作。
Preece等[3]认为,知识融合是最大限度地开发并利用分布于信息系统网络中大量的知识源,并以一种高度动态的方式将这些来自多个异构来源的知识进行组合。邹湘军[4]从工程设计的角度,提出知识融合是指知识工程在产品开发全过程中的应用,就是把知识嵌入整个产品开发过程中,实现知识的无缝对接、融合。缑锦[5]提出了一种较为全面且通用的定义,知识融合就是通过对分布式异构数据源和知识源进行组织和管理,结合应用需求对知识元素进行转化、集成和融合等处理,从而获取有价值或可用的新知识,并优化知识对象的结构和内涵,提供基于知识的服务。
已焊接的辅助管与机头罩用工装同心棒保证两者的同轴度 (同心棒直径一端为辅助管前端等直段小口径内径,另一端为机头罩直线段内径),同心棒从机头罩开口端向机头罩直线段伸出,直到穿过辅助管前端小口径等直段,限制其y、z向位移;辅助管靠法兰件端面与机头罩下陷处齐平,限制其x方向位移。辅助管与机头罩在法兰件上通过抽钉CR3214-6-9连接,在机头罩的前端直线段处,用螺栓和攻螺纹钢管作为螺母,连接机头罩和两半锥形管。
现阶段建房屋建筑工程质量监督重点有:第一,工程成本监管。严谨审核工程及工程变更期间的工程量,做好工程签证及索赔控制工作[2];第二,工程质量管理。针对工程图纸、施工单位资质等,对工程及工程竣工后质量进行严格的把控;第三,工程进度管理。结合计算机网络技术,对建筑工程施工计划及施工方案的可行性进行严格审核,通过工程进度计划,做好各项工序的监督与控制工作,确保工程在工期之内顺利落成;第四,工程合同管理。依据国家及有关部门对房屋建筑工程施工所颁布的明文规定,秉承公平公正的原则,对工程合同进行严格的监督及贯彻。
机头罩与辅助管连接固定后,在1框框缘处用托板螺母与机体安装。先将飞机调水平,将机头罩的中轴线(机头罩生产车间预留)与1框中轴线对齐,并采用水平仪进行调节,保证辅助管前端轴线与飞机x轴同轴度不大于1.5mm,然后对机头罩进行定位、开孔、安装的工作,保证空速管安装支架在飞机上的位置精度要求。
4 结论
通过简化安装支架结构受力模型,采用工程估算法初步校核安装支架结构设计的合理性;通过有限元法对各零部件的连接强度、结构刚度及位移进行校核,结果表明,本文所设计的空速管安装支架满足试验及结构静强度要求。
[1]《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册第10册[M].北京:航空工业出版社,2010.
[2]张柏清,徐广红,钟礼东.机械设计基础[M].江西高校出版社,2007.