直升机舱门锁结构设计研究

直升机舱门锁结构设计研究

马强,郭琦,马磊涛

中航西安飞机工业集团股份有限公司

摘要：本文主要对直升机舱门锁结构可行性进行分析，对舱门锁结构方案进行论述；对维护性、安全性、互换性、可靠性和适航符合性等进行讨论。

关键词：直升机舱门锁、机构、可靠性

引言： 直升机舱门的主要功能是为乘客提供正常出入通道及应急撤离通道，舱门必须具备一套完整的锁闭机构，并有保险措施；直升机舱门锁安装在直升机舱门上，是舱门关闭时的锁定机构。舱门锁结构要求能从内、外两侧开启，开启装置外观简洁、易于操作，且具有对锁闭机构进行直接目视的措施和目视警告装置。

1、直升机舱门锁方案设计

1.1、舱门锁设计方案分析

锁机构主要由上、下两个主锁装置1、拉杆2、内把手组件3、外把手组件4、钢索5、曲柄摇臂6、插销锁组件7和弹簧组成，如图1所示。在飞机外部通过钥匙打开锁芯，转动外把手，拉动钢索，带动曲柄摇臂转动，从而拉动拉杆控制主锁装置和插销锁组件，使锁钩脱离锁销，舱门打开。打开后，舱门锁复位。反之，在舱门关闭时，推动舱门，锁钩钩入锁销，舱门锁定。外把手组件上装有锁芯，在停机时，可以将舱门把手锁定，无法打开舱门。在需要时，可以通过钥匙打开把手，拉动把手从而开启舱门。

舱门锁也可在飞机内部开启和关闭。在内把手组件上设有下开式的挡板，防止手误操作打开舱门。打开舱门时，按下挡板，转动内把手拉动拉杆，带动曲柄摇臂转动，从而控制舱门的开启。反之，关闭舱门时，拉动舱门，锁钩钩入锁销，舱门锁定。舱门从外部锁定后，可以从飞机内部正常开启。

舱门锁的拉杆均为可调节结构，在拉杆长度调节好之后可以将长度锁定，并打保险丝防松。舱门所有的运动关节处均有轴承或衬套，并有润滑措施。插销锁组件上设有机械指示装置，舱门关闭时，可以通过观察窗看到红色的指示标识。舱门未关闭到位或机构出现故障时，红色指示标识不可见。同时，在下主锁装置上装有电气告警装置。舱门打开，锁钩断开与电气告警装置的触发器接触，触发器给驾驶员发信息指示“舱门打开”。反之，在舱门关闭时，锁钩与电气告警装置的触发器接触，触发器给驾驶员发信息指示“舱门关闭”。

图1

该方案简单实用、易于操作、功能齐全，能够可靠的实现舱门的开启、关闭，同时机械指示装置和电气告警装置简单，把手设计考虑了人机工程学原理。

1.2 典型构件设计介绍

1.2.1外把手组件

外把手组件由外把手盒、外把手、锁芯和把手轴组成。外把手置于把手盒内，由锁芯锁定。当通过钥匙打开锁芯时，转动把手30°，带动把手轴转动，从而拉杆运动，控制舱门的开启、关闭。

1.2.2可调节拉杆组件

可调节拉杆由拉杆、接头、螺母和止动垫圈组成。拉杆是一两端带有内螺纹的空心杆件，两个接头螺接于拉杆两端，可以通过旋进、旋出拉杆调节拉杆组件的长度。待长度调节好之后，通过止动垫圈和螺母将接头锁紧，并打保险丝防松。

1.2.3内把手组件

内把手组件由内把手盒、内把手、挡板和把手轴组成。内把手置于把手盒内，挡板通过合页、扭簧安装于把手盒内壁。舱门关闭时，挡板外表面和内把手外表面齐平，防止误操作打开舱门。打开舱门时，按下挡板，转动内把手，把手绕把手轴旋转，从而拉杆运动，控制舱门的开启、关闭。

1.2.4插销锁组件

插销锁组件由锁体、锁销、拉杆、指示器、压簧和锁座。拉杆拉动锁销，使其在锁座内直线运动，同时克服压簧的压力，锁销脱离锁座上的锁销孔，舱门打开。舱门打开后，锁销在压簧的作用下弹出。

在舱门关闭时，拉动舱门，锁销在锁座外形引导下，进入锁销孔，舱门关闭，同时，红色的指示器出现在目视检查窗口上，显示舱门关闭。

1.2.5主锁装置

主锁装置由转轴1、盒体2、拨片3、弹簧4、锁销5、锁钩6和电气告警装置7组成，如图2所示。拉杆带动拨片，拨动转轴转动，触动锁钩转动，在推动舱门的同时锁钩脱离锁销，舱门打开，锁钩断开与电气告警装置的触发器接触，触发器给驾驶员发信息指示“舱门打开”。反之，在舱门关闭时，拉动或推动舱门，锁钩钩入锁销，舱门锁定，锁钩与电气告警装置的触发器接触，触发器给驾驶员发信息指示“舱门关闭”。

图2 主锁装置示意图

根据需要，电气告警装置也可安装在主锁装置外侧，此种情况电气线缆不需通过舱门转轴，可防止电缆长时间受舱门开关的影响而发生皱褶、磨损。

1.2.6曲柄摇臂

曲柄摇臂作为舱门锁机构的主要零件，其主要作用牵引拉杆和导向。

2、技术分析

2.1强度刚度分析

舱门锁机构的强度刚度分析应在传力分析基础上进行，考虑锁机构在飞行中最严重工况下的受力情况，均应满足强度、刚度要求。

2.2工艺分析

金属零件均属于常规设计，材料及标准选用国家标准、航标或军用标准。零件加工工艺性较好，铝制零件采用黄色阳极化并涂环氧底漆与面漆，钢制零件镀铬后涂环氧底漆与面漆，此项工艺均很成熟。

锁机构安装部位开敞、在需要拆卸调整的部位选用托板螺母，便于安装调试。在锁机构设计时各部位都考虑了工艺补偿，可通过实际安装进行进一步验证。

2.3可靠性分析

舱门锁机构的零件均为铝合金或钢，其强度、刚度满足要求后，主要要考虑运动件的可靠性。而运动件的运动功能均有弹簧参与，如果弹簧失效，则有可能影响舱门的正常打开或关闭。因此，弹簧的可靠性至关重要，需要对弹簧进行专项可靠性分析。

2.4适航符合性分析

根据中国民用航空规章第29部（CCAR29）《运输类旋翼航空器适航规定》，在舱门锁机构开展设计工作中引入了适航理念，对于锁机构相关的适航条款进行了梳理和落实，均满足适航要求。

3、试验规划

为验证舱门锁机构原理的正确性及工程可行性，规划功能模拟试验和开启测力试验，验证是否能达到相关技术要求，暴露存在的问题。

3.1功能模拟试验

模拟舱门锁机构的实际使用过程，通过内、外把手开启和关闭舱门，保证舱门能够可靠上锁、解锁。

进行100次舱门启闭，观察舱门锁机构功能完成情况。

3.2舱门锁开启测力试验

装机状态下测量内、外把手的开锁驱动力矩不大于7.5N·m（或作用在把手远端的力不大于50N）。

3.3环境试验

按照D0-160G进行相关沙尘、霉菌和盐雾试验。

4、结语

综上所述， 直升机舱门锁机构方案安装调整简单，满足功能要求，并充分考虑了工艺和适航符合性要求。后续舱门锁机构方案还需要通过机构功能模拟试验进行进一步的验证。

参考文献

1.CCAR29  运输类旋翼航空器适航规定

2.DO-106G  机载设备环境要求及测试方法

3. 直升机舱门锁技术要求