赵海涛

（中国商飞上海飞机设计研究院，中国 上海 200000）

0 引言

大型客机的发动机吊挂主要有2个作用，一是传递发动机载荷，二是满足其内部的系统布置，因此，吊挂区域的总体布置工作既要考虑结构的强度，也要考虑系统特性要求，且同时满足安全性和维修性要求，确保吊挂区域的全局布置方案的最优。本文根据一种典型的吊挂结构设计理念，提供2种吊挂盒段总体布置设计思路，并对这两种思路优劣进行对比分析，供飞机设计参考。

1 方案基线

上述内容中提到本文根据一种典型的结构设计理念，就是吊挂盒段前安装节位于发动机风扇机匣顶端的布置形式。吊挂系统布置通道布置与吊挂结构形式、发动机AGB安装位置联系紧密，所以，本文对吊挂管线路布置通道布置的讨论将基于以下3种情况：

1.1 吊挂结构

目前主流的吊挂与发动机连接形式有2种，一种是前安装节位于发动机风扇机匣顶端，另一种是前安装节位于发动机风扇区与核心区交界位置的形式，这两种形式会使吊挂结构形式截然不同，研究将基于前安装节位于风扇机匣顶端的情况。

1.2 发动机系统布置

现役商用客机采用的发动机附件齿轮箱（AGB）主要位于发动机风扇区或发动机核心区，发动机内大部分与吊挂内连接的管线路都与AGB相连，AGB安装在核心区的发动机相比AGB安装在风扇区的发动机有更多的可燃液体管路和EWIS线束需要从发动机核心区经过吊挂，所以，其位置基本确定了管线路的主要布置通道，本文基于AGB安装在发动机核心区的情况。

1.3 吊挂系统布置

吊挂内部布置的典型系统包括气源、燃油、液压、防火和EWIS等，这些系统通常都会穿过物理分界面（防火墙）进入发动机区域。其中，气源管路/设备占据空间较大，液压、燃油管路数量和尺寸都较小，EWIS线束尺寸不大但数量较多。本文研究内容将主要基于上述五个系统。

2 吊挂系统管线路通道设计分析

2.1 吊挂结构设计

吊挂结构主要包括盒段、上整流罩、后缘三个主要部段，其中盒段主要传递发动机载荷，上整流罩和后缘不是主要受力件，主要承受振动和气动力带来的载荷。

通常来说，吊挂盒段与蒙皮之间设计可以采用下述两种方式，一种是吊挂盒段侧壁板与蒙皮贴合，另一种是吊挂盒段与蒙皮之间留出一定间隙，如图1和图2所示。仅对结构而言，吊挂盒段的体积越大，对于吊挂盒段整体的刚度和发动机安装节的设计是有利的，这个特点会使得吊挂结构的重量较轻。

2.2 管线路布置通道分析

发动机内部的管线路进入机体，必须经过吊挂盒段，而经过吊挂盒段通常有两种方式，一种是管线路穿过吊挂盒段下壁板和上壁板，进入吊挂上整流罩区域再进入机翼；另一种是管线路布置在吊挂盒段两侧，竖直向上进入吊挂上整流罩区域再进入机翼。

从吊挂设计特点及性能要求来看，通常引气管路尺寸较大，不大可能由吊挂盒段外侧从发动机核心区布置到吊挂上整流罩区域，因此，引气管路的布置，无论采用什么方案，都必须穿过吊挂盒段上、下壁板，从发动机核心区进入吊挂上整流罩区域。

对于总体布置来说，需要综合考虑结构强度和系统布置的要求，接下来将对这两种方案分别进行描述和对比分析。

a）穿过盒段布置方案

管线路穿盒段方案，首先要求吊挂盒段两侧与蒙皮贴合，这样可以保证吊挂盒段最宽，这一点对于吊挂刚度是有利的。其次，将所有的管线路接头布置在吊挂盒段下壁板上，如果这些管线路采用快卸接头，则布置时要考虑所有快卸接头的手部操作空间，如果采用普通接头，则需要考虑接头的工具操作空间，如果采用穿墙接头，则需要考虑振动补偿件的尺寸和管线路的振动，确保所有的管线路和接头充分隔离。该方案需要在吊挂盒段下壁板上开孔，其数量取决于管线路的数量。这对于吊挂的强度是很不利的，会对结构造成增重。

从维修性来看，所有的管线路布置在吊挂盒段内部，会较大地影响他们的可达性，实际操作中，移除蒙皮之后，还需要移除盒段两侧的壁板或者从已有开孔接近管线路，开孔越多、越大，对于结构强度越不利。

从安全性来看，需要在接头附近采取排液措施，避免可燃液体与高温引气管路和EWIS线束接触，由于所有管线路都位于盒段内部，会使得可燃液体管路、会产生电弧的电缆以及高温引气管路彼此之间缺少足够的隔离，这会对安全性设计带来很大的挑战，如果增加物理隔离，会使得原本就不好的可达性进一步降低。该方案如图2所示。

b）盒段两侧布置方案

管线路盒段两侧布置方案，首先要求吊挂盒段结构的侧面与蒙皮之间留出一定的空间，盒段宽度的减小量越小越好，并利用该空间布置燃油管路、液压管路和EWIS线束，并将它们的分离面设置在吊挂盒段两侧，与盒段下壁板差不多的高度上；通常，将燃油、液压管路布置在吊挂盒段的一侧，EWIS线束布置在另外一侧。该方案在给定吊挂宽度的情况下，会使得吊挂盒段结构的宽度略微减小，减小量取决于管线路的接头尺寸，这会对吊挂刚度产生略微的影响。为了尽可能减小接头对于吊挂盒段宽度的影响，可以将所有管线路的接头沿顺气流方向依次排开布置。由于大部分管线路布置在了吊挂盒段两侧，因此吊挂盒段下壁板的开孔数量将会比较少，从这一点来看，对于吊挂结构强度，有一定的好处。

从维修性方面来看，该方案会对吊挂刚度略有影响，但是其内部的燃油、液压、EWIS线束具备非常好的可达性，在实际操作中，只需要移除管线路附近的蒙皮，即可对管线路进行目视检查，并且能够很方便的对管线路的接头进行操作，从而节省维修时间。

图1 管线路穿过吊挂盒段布置方案

从安全性方面来看，燃油、液压这类可燃液体管路与EWIS线束、引气管路之间都有结构进行隔离，一旦引气管路发生爆破，吊挂盒段两侧的壁板可以为燃油、液压管路以及EWIS线束提供一定的阻挡，降低风险。对于燃油管路或液压管路液体泄漏这一事件，吊挂盒段本身可以提供保护，大大减小可燃液体与EWIS线束接触的可能性。反过来，EWIS电缆如果产生电弧，也不会对可燃液体管路产生影响。该方案如图2所示。

图2 管线路在吊挂盒段两侧布置方案

2.3 总体布置设计协调过程分析

吊挂盒段结构及其内部管线路与发动机直接进行连接，与发动机和其他系统性能有较大关系，因此，主制造商必须在飞机研制初期的联合概念定义阶段，就与发动机、短舱供应商共同确定吊挂与发动机的物理界面的定义。要确定这些定义，需要同时获取发动机、全机液压用户和EWIS用户的需求，以便确定引气、燃油、液压、EWIS线束的数量和尺寸。如果不能获得精确的管线路尺寸，可采用较保守的值进行初步评估。

由于吊挂与动力装置的界面在早期就确定，而上述的两个方案对界面定义非常重要，如果其中一个方案在研制过程中需要换成另外一个，则会对设计、工程、商务带来颠覆性的影响。

3 结论

本文介绍了两种不同的吊挂盒段区域管线路布置通道方案，从分析结果来看，吊挂盒段两侧布置方案比管线路穿过吊挂盒段的布置方案更有利于满足结构强度、维修性、安全性和总体性能的要求。本文的分析过程能够帮助工程师在工程研制的最初阶段，在缺少设计输入的情况下，即可对吊挂系统布置通道进行评估，提前进行相关问题的协调，避免后期更改对工程进度和商务带来较大的影响。