[00147919]IPS（推进系统一体化）吊挂结构设计技术

本项目属于航空器结构与设计（5901520）及飞行器试验技术（5905010）学科,飞机结构设计领域。 吊挂是航空发动机与飞机机翼的连接界面,其主要功能是吊装发动机,传递发动机载荷,为发动机至飞机机翼之间的燃油、环控、电气、液压等系统管路提供通路,并保证光滑气动外形。C919飞机选用新型发动机及新型O-DUCT短舱,对吊挂结构设计提出诸多挑战。为了更好的完成与C919飞机动力装置的协调设计工作,本项目提出了推进器一体化设计（Integrated Power plant System,简称IPS）技术,即吊挂与发动机/短舱接口采取联合定义方式,满足结构要求的前提下,以减重、降噪,减少气动损失、提高经济效率为优化目标,完成IPS吊挂结构设计。 IPS吊挂结构设计技术的特征包括前后安装节、上下梁、多个框、侧壁板相互连接构成的刚性盒型结构以及侧壁集成反推滑轨、涵道辅助结构。IPS吊挂结构设计技术综合考虑到噪声、重量、燃油消耗率、气动等因素,突破了应急断离、系统布置、发动机安装维护、接口设计等各个难点,具有以下创新点和优点： 1. IPS吊挂与反推的O-Duct设计 IPS吊挂取消了传统的铰链布置,采用新型O-duct反推形式,开创性的在吊挂盒段侧壁板上布置滑轨,通过滑轨和滑块的移动配合实现反推的工作展开和正常维护。O-Duct滑轨式设计能够减轻结构重量,减少结构空间,增大短舱吸声面积,增大风扇涵道面积,进而降低噪声,提高经济效率。 2. IPS吊挂前安装节与吊挂1框的一体化设计 IPS吊挂前安装节与吊挂1框形成一体,取消了传统的对接形式,安装节与发动机风扇机匣通过连杆直接连接。其新颖性和创造性表现在： 1)前安装节与吊挂1框和集成一体,减少零件数量和连接紧固件,减轻结构重量,降低成本; 2)增加前安装节的宽度,高效的传递发动机的扭矩。 3)采用载荷多路径传递、配合孔精确间隙分配的方式,在最小重量限制下,实现关键连接点的等待破损安全设计。 4)通过双回旋标加直连杆的形式,控制各个连接点的配合间隙,实现了前安装节的等待破损安全特性,增加了结构的安全性。 3. BIFI结构一体化设计 在IPS 吊挂与短舱发动机一体化设计的背景下,外涵道辅助结构（简称BIFI结构）由传统的分体式铰链连接形式转变为前后双滑轨连接形式,与吊挂下部集成一体。 作为吊挂与发动机核心火区的界面结构,BIFI结构设计突破了复杂接口设计、高温高压强振动的复杂工作环境的难点;作为发动机外涵道的气流分离面,BIFI结构解决了狭小空间内的系统拆装及维护难点,通过框、梁、蒙皮合理布置,铰链、卸压口盖、滑轨的巧妙设计,实现了承载、通风、卸压、防火密封的要求。 4. 应急断离保险销设计 应急断离保险销是IPS吊挂结构设计中的一项特殊设计,具体是指在吊挂与飞机机翼之间布置一种结构弱化的剪切销,保证飞机在某些紧急着陆状态下吊挂连同发动机一起与机翼分离,使得发动机能够远离机身和机翼油箱,确保该情况下机翼油箱的安全。目前,国内民机设计领域,没有相关的技术储备和设计经验,国外在该技术的经验对我国不开放,一切从零开始摸索。本项目通过合理巧妙的结构设计,通过计算分析、工艺控制、试验等手段得到了一种用于应急断离的空心剪切销。 5. 防火密封设计 防火密封设计是发动机短舱与吊挂的集成关键技术,目前国内民机行业在防火密封设计和验证方面尚处于探索阶段,未能形成一套成熟可借鉴的设计方法。本项目基于C919飞机吊挂的防火结构设计需求,严格按照适航条款25.1191,25.1193的要求,兼顾能获取的设计输入数据,通过强度分析、接口公差分析、热变形分析等,形成完整的密封件工作环境输入参数,探索并形成了一套成熟的可操作的防火密封设计方法。 综上所述,本成果通过合理的材料选择、恰当的结构布置,以及周密的细节设计,获得了一个重量轻、安全可靠、耐久性高的全新的吊挂结构,相比传统吊挂结构效率更高,更利于发动机和短舱内部系统的维护。 该项目的成功,实现了IPS吊挂自主创新设计技术的突破,掌握了IPS吊挂结构设计、制造及试验的关键技术,对批量投产具有重大意义。