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摘要：本文研究了一种用于飞机机翼等小空间内电气线束布置的新型摇臂式运动电缆机构装置，介绍并分析了现有飞行器线束布置运动机构，并以此为基础形成了一套摇臂式运动电缆机构的设计方法。重点介绍了摇臂式运动电缆机构的组建，运动方式，以及安装时应考虑的具体环境因素。属于飞机电气线束设计安装领域。
关键词：摇臂式；伸缩线缆；线束安装
1. 概述及技术背景
随着民用飞机气动设计的不断发展，超临界机翼的设计形式逐渐成为当今飞行器设计的主流。超临界机翼是使用特殊的超临界翼型剖面的机翼，其翼型的头部丰满，上表面中部比较平坦，后部向下弯曲。具有压力分布平坦，激波强度弱，临界马赫数高的特点。不过这种先进的机翼设计形态也直接导致了机翼内部线束布置空间，尤其是前缘区段异常狭小。给运动电缆设计和布置带来了难题。
为满足在此狭小区域内布线并满足从固定前缘至缝翼中所布置设备的电气连接。目前飞机上主要实现形式有：
1.1、折臂式运动机构
折臂式运动机构利用折臂机构形式，缝翼收起时隐藏在前缘盒段内，并可以随缝翼伸开而展开。其中线缆布置在机构内部，两端分别连接用电设备和供电端。机构对电缆起到有效的保护作用。如图1所示
折臂机构的优点：折臂运动机构在固定前缘舱内占据空间较小，运动过程中在前缘舱内无运动扫略的空间需求。
折臂机构的缺点：折臂机构对机翼固定前缘结构影响较大，需为运动机构提供额外的加强肋，同时随着缝翼的收放，运动装置会跟随打开和关闭，对飞机气动性能带来不利影响。
1.2 前缘与缝翼间摇臂式运动机构
此种运动机构布置在前缘和缝翼间的狭小区域，随前缘的收放而伸展。并不占用前缘盒段和缝翼盒段的空间。如图2所示
此种形式的优点是机构对结构传递的界面载荷较小，又由于布置在缝翼活动面不占用前缘布置空间。但其缺点为针对已成熟机型的缝翼活动面结构，需为其安装做出的更改较大，且需额外增加较大重量。
1.3、伸缩套管式运动机构
此种形式布置在机翼前缘为其量身定制的干舱中，其优点是机构对结构传递的界面载荷较小。但其缺点为比较占用前缘布置空间而又在高振区的伸缩形式，其稳定性较差，极易造成内部线束的磨损，且对机翼前缘的高度空间要求较高。并目前为止只能应用于尾吊型飞机之中。
2. 新型摇臂式运动电缆机构发明研究
考虑到已成熟机型上加装此机构较小影响飞机结构与气动，并尽可能小的影响飞机重量。需从设计实现、布置空间、重量影响、结构强度影响等几个方面考虑，需发明一种在新型摇臂式运动电缆机构以满足在例如机翼等飞机狭窄区域内布线需求的运动机构。
针对目前主流机型的空间布置，本发明设计的摇臂运动机构由多个旋转运动副和球形运动副组成，运动机构的两端支架分别连接机翼盒段和缝翼活动面，机构可跟随缝翼活动面运动；线束布置在运动机构内，在机构的各运动副位置设计有绕线盒，线束在绕线盒内转动，可避免轴向运动的应力。摇臂式运动电缆机构具有小空间安装的特点，通过调整各运动副的参数设计、各结构臂的尺寸和外形设计，可适应多种飞机型号的缝翼活动面运动电缆布置要求。如图3所示。
3. 新型摇臂式运动电缆机构安装研究
如图3所示，在实际飞机机翼上的安装时，7固定于前缘肋板，6固定于缝翼横梁。5/4与机翼前缘主通道相连，1布置于缝翼通道内，11/12与缝翼内用电设备相连接。当缝翼收放时，此机构进行跟随运动，8，9，10三个运动副保证了前后与上下的运动灵活性，绕线盒的设计也可避免电缆的轴线运动应力。
已成熟机型上加装此新型电缆运动机构，实施时采用以下的方式：
一，本机构利用了固定前缘原有减轻，运动机构的连杆需设计为通过结构开孔并连接到缝翼活动面上，并需要保证在完整的缝翼收放过程中，运动机构的连杆与结构开孔保持12.7mm的隔离距离，为此通过CATIA模拟缝翼打开过程，并捕捉到缝翼不同位置下连杆通过结构开孔处的几何点，通过将若干的点曲线拟合后得到连杆的几何曲线。
二，本机构根据机翼前缘肋板处的可用空间情况，并基于机构所承受的气动载荷、机构安装位置的加速度载荷，以及装置的安装、拆卸要求等，综合设计前缘支架的外形、紧固件位置和规格强度。
三，本机构在缝翼活动面上的支架（图3中⑥），可根据运动机构中线束在缝翼活动面上安装方式确定，并能够和缝翼结构协同设计。
根据民机设计的相关规定，运动件与固定件之间的最小运动间隙不小于12.7mm且考虑到运动件与其相邻物体在使用中会发生相对形变，所以在确定机翼前缘蒙皮和前梁的开口大小中需考虑实际机型构型差異，以及气动力下缝翼与机翼前缘向上的相对变形（如图7所示）。具体运动间隙应通过试验或者实际建模来判断实现。
4. 结语
新型摇臂式运动电缆机构由多个旋转运动副和球形运动副组成，两端支架分别连接机翼盒段和缝翼活动面，机构可跟随缝翼活动面运动；线束布置在运动机构内，在机构的各运动副位置设计有绕线盒，线束在绕线盒内转动，可避免轴向运动的应力。摇臂式运动电缆机构具有小空间安装的特点，通过调整各运动副的参数设计、各结构臂的尺寸和外形设计，可适应多种飞机型号的缝翼活动面运动电缆布置要求。
比较伸缩管、折叠式的运动电缆机构，摇臂式机构具有安装维护方便、对结构强度影响小（为飞机结构减轻重量）、对飞机气动性能影响小等明显优点。且可重点满足于已成熟机型上的加装及改装需求
作者简介：
王哲卉（1987），浙江舟山人，研究生，工程师，民机系统综合设计，研究方向：民机线束及元器件模块化设计。
关键词：摇臂式；伸缩线缆；线束安装
1. 概述及技术背景
随着民用飞机气动设计的不断发展，超临界机翼的设计形式逐渐成为当今飞行器设计的主流。超临界机翼是使用特殊的超临界翼型剖面的机翼，其翼型的头部丰满，上表面中部比较平坦，后部向下弯曲。具有压力分布平坦，激波强度弱，临界马赫数高的特点。不过这种先进的机翼设计形态也直接导致了机翼内部线束布置空间，尤其是前缘区段异常狭小。给运动电缆设计和布置带来了难题。
为满足在此狭小区域内布线并满足从固定前缘至缝翼中所布置设备的电气连接。目前飞机上主要实现形式有：
1.1、折臂式运动机构
折臂式运动机构利用折臂机构形式，缝翼收起时隐藏在前缘盒段内，并可以随缝翼伸开而展开。其中线缆布置在机构内部，两端分别连接用电设备和供电端。机构对电缆起到有效的保护作用。如图1所示
折臂机构的优点：折臂运动机构在固定前缘舱内占据空间较小，运动过程中在前缘舱内无运动扫略的空间需求。
折臂机构的缺点：折臂机构对机翼固定前缘结构影响较大，需为运动机构提供额外的加强肋，同时随着缝翼的收放，运动装置会跟随打开和关闭，对飞机气动性能带来不利影响。
1.2 前缘与缝翼间摇臂式运动机构
此种运动机构布置在前缘和缝翼间的狭小区域，随前缘的收放而伸展。并不占用前缘盒段和缝翼盒段的空间。如图2所示
此种形式的优点是机构对结构传递的界面载荷较小，又由于布置在缝翼活动面不占用前缘布置空间。但其缺点为针对已成熟机型的缝翼活动面结构，需为其安装做出的更改较大，且需额外增加较大重量。
1.3、伸缩套管式运动机构
此种形式布置在机翼前缘为其量身定制的干舱中，其优点是机构对结构传递的界面载荷较小。但其缺点为比较占用前缘布置空间而又在高振区的伸缩形式，其稳定性较差，极易造成内部线束的磨损，且对机翼前缘的高度空间要求较高。并目前为止只能应用于尾吊型飞机之中。
2. 新型摇臂式运动电缆机构发明研究
考虑到已成熟机型上加装此机构较小影响飞机结构与气动，并尽可能小的影响飞机重量。需从设计实现、布置空间、重量影响、结构强度影响等几个方面考虑，需发明一种在新型摇臂式运动电缆机构以满足在例如机翼等飞机狭窄区域内布线需求的运动机构。
针对目前主流机型的空间布置，本发明设计的摇臂运动机构由多个旋转运动副和球形运动副组成，运动机构的两端支架分别连接机翼盒段和缝翼活动面，机构可跟随缝翼活动面运动；线束布置在运动机构内，在机构的各运动副位置设计有绕线盒，线束在绕线盒内转动，可避免轴向运动的应力。摇臂式运动电缆机构具有小空间安装的特点，通过调整各运动副的参数设计、各结构臂的尺寸和外形设计，可适应多种飞机型号的缝翼活动面运动电缆布置要求。如图3所示。
3. 新型摇臂式运动电缆机构安装研究
如图3所示，在实际飞机机翼上的安装时，7固定于前缘肋板，6固定于缝翼横梁。5/4与机翼前缘主通道相连，1布置于缝翼通道内，11/12与缝翼内用电设备相连接。当缝翼收放时，此机构进行跟随运动，8，9，10三个运动副保证了前后与上下的运动灵活性，绕线盒的设计也可避免电缆的轴线运动应力。
已成熟机型上加装此新型电缆运动机构，实施时采用以下的方式：
一，本机构利用了固定前缘原有减轻，运动机构的连杆需设计为通过结构开孔并连接到缝翼活动面上，并需要保证在完整的缝翼收放过程中，运动机构的连杆与结构开孔保持12.7mm的隔离距离，为此通过CATIA模拟缝翼打开过程，并捕捉到缝翼不同位置下连杆通过结构开孔处的几何点，通过将若干的点曲线拟合后得到连杆的几何曲线。
二，本机构根据机翼前缘肋板处的可用空间情况，并基于机构所承受的气动载荷、机构安装位置的加速度载荷，以及装置的安装、拆卸要求等，综合设计前缘支架的外形、紧固件位置和规格强度。
三，本机构在缝翼活动面上的支架（图3中⑥），可根据运动机构中线束在缝翼活动面上安装方式确定，并能够和缝翼结构协同设计。
根据民机设计的相关规定，运动件与固定件之间的最小运动间隙不小于12.7mm且考虑到运动件与其相邻物体在使用中会发生相对形变，所以在确定机翼前缘蒙皮和前梁的开口大小中需考虑实际机型构型差異，以及气动力下缝翼与机翼前缘向上的相对变形（如图7所示）。具体运动间隙应通过试验或者实际建模来判断实现。
4. 结语
新型摇臂式运动电缆机构由多个旋转运动副和球形运动副组成，两端支架分别连接机翼盒段和缝翼活动面，机构可跟随缝翼活动面运动；线束布置在运动机构内，在机构的各运动副位置设计有绕线盒，线束在绕线盒内转动，可避免轴向运动的应力。摇臂式运动电缆机构具有小空间安装的特点，通过调整各运动副的参数设计、各结构臂的尺寸和外形设计，可适应多种飞机型号的缝翼活动面运动电缆布置要求。
比较伸缩管、折叠式的运动电缆机构，摇臂式机构具有安装维护方便、对结构强度影响小（为飞机结构减轻重量）、对飞机气动性能影响小等明显优点。且可重点满足于已成熟机型上的加装及改装需求
作者简介：
王哲卉（1987），浙江舟山人，研究生，工程师，民机系统综合设计，研究方向：民机线束及元器件模块化设计。