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飞机重量统计中钉孔去除材料重量统计方法研究

发表时间：2021/1/20 来源：《科学与技术》2020年9月27期作者：刘于

[导读] 本文以某型飞机机翼钉孔去除重量计算方法为例，

        刘于
        中航通飞华南飞机工业有限公司广东珠海519000
        摘要：本文以某型飞机机翼钉孔去除重量计算方法为例，介绍了典型紧固件钉孔去除材料计算方法，给出了典型结果，并通过某型飞机机翼钉孔去除材料重量分析了钉孔重量影响，提高了飞机重量统计准确性和精度。
1 前言
        结构的重量控制是指贯彻在结构设计全过程中，使结构目标重量得以实现而采取的一种技术途径和管理相结合的工程方法[1]，是飞机设计中最重要的任务之一。对结构设计人员，如何精确地估计各个阶段飞机的实际重量一直是一个重要命题，当今，随着数字化技术的日趋成熟，飞机重量估算的精度日益提高，比如可通过3D测量实时得出零组件重量，零件的表面涂层重量、密封胶重量等可以通过测量面积与面密度进行较为精确的估算，紧固件重量也可以通过紧固件设计软件方便地统计出来。但以往的重量估算中有一部分“不起眼”的重量在整个设计过程中都未进行考虑，根据某型飞机实际称重结果显示实际重量较估算重量轻几百千克，原因就在于重量估算时未考虑紧固件孔（简称钉孔）去除材料的重量。基于以上背景，本文以某型飞机机翼钉孔去除材料计算方法为例对钉孔去除材料重量统计方法进行了研究。
2 钉孔分类
        某型飞机机翼选用的主要紧固件有铆钉、高锁螺栓、螺栓、单面连接钉等，详见表1，不同类型紧固件对应不同的紧固件标示方法，下文介绍的方法可按紧固件牌号计算钉孔重量，因此，按紧固件类型将钉孔分为铆钉孔、高锁螺栓孔、单面连接钉孔。

3 钉孔重量计算方法
大型飞机紧固件数量基本为百万级别，除了少数重要钉孔在零件上预先开孔，钉孔去除重量已在零件重量统计中体现，其余数量众多的紧固件孔无法通过人工在零件数模中体现，目前也没有合适的软件能完成此项工作，本文采用的方法为根据紧固件牌号特征，采用Excel提取并计算紧固件直径和夹层厚度，根据直径和夹层厚度计算钉孔重量，某型飞机机翼用于钉孔重量计算的紧固件牌号共302项，每项计算出钉孔重量，下面列出典型紧固件对应钉孔重量见表2。

机翼钉孔去除材料重量达58kg，占紧固件总重约18%，某型飞机机翼上下壁板、前后梁等均大量采用了整体机加件，若采用铆接结构形式，钉孔去除材料重量将进一步增加，而全机钉孔去除材料重量更为可观，可见钉孔去除材料重量在计算过程中不可忽略。
5 结论与展望
本文提供的计算方法能够用于飞机钉孔去除材料的重量计算，提高了重量统计精度，但其局限在于该方法基于紧固件夹层平均厚度计算钉孔材料，且材料密度均取为铝合金平均密度，与实际有一定差距，若能通过紧固件安装软件实现钉孔夹层厚度与夹层材料密度的准确定义，计算速度及精度将大大提高。
参考文献：
[1] 飞机设计手册-第10册：结构设计，王宝忠分册主编.北京：航空工业出版社，2000.10