神州C919大客机通过2,专访中国飞机强度研究所公司

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资料图:AG600水陆两栖飞机

“它们用自己的悲壮,造就了‘兄弟们’的腾飞和辉煌。”王彬文这样总结试验机的“一生”。

  首飞前,C919大型客机必须完成增压舱增压、前起连接、主起连接、全机情况、垂尾和方向舵等13项共48个工况的静力试验,其进展情况直接影响着C919能否早日首飞。

  4月25日,大型灭火/水上救援水陆两栖飞机(以下简称:AG600飞机)平尾与垂尾连接接头38-YM2284042-E工况130%极限载荷静力试验在中航工业特飞所/中航通飞研究院强度试验室完成,比原定计划提前了5天。该试验的成功标志着AG600飞机平尾与垂尾连接接头静力试验全部顺利完成。

20世纪60年代,强度所创建于陕西耀县的一个山沟沟里,成为我国航空工业当时唯一的飞机强度研究、验证和鉴定中心。但早期的强度试验技术不像现在如此先进,“包括像轰-6和运-8等飞机,由于没有像现在的协调保护、加载、数字化控制技术,一切都是手动。做起‘破坏’试验来,简直是地动山摇、摧枯拉朽,画面非常震撼。”王彬文这样形容。

  “结构必须能够承受极限载荷3秒钟而不破坏。别看这短短的3秒钟,背后的准备工作却远远超过300天。”C919大型客机副总设计师周良道说。

  由于该试验单项加载载荷大、约束点多且复杂以及加载点位置特殊,为试验设计增大了难度,而且该型号飞机是我国第一款水陆两栖飞机,其特殊的使用模式及作用会对我国的综合救援体系建设起到关键作用。特飞所强度试验室自承担任务以来,周密计划,科学运筹,经过反复论证,不断优化完善试验设计,最终圆满地完成了试验方案及夹具的设计,保证了试验进程有计划、有步骤、保质量的顺利进行,为AG600飞机明年首飞奠定了坚实的基础。(来源:中国航空报)

文、图/广报全媒体记者程依伦、罗嘉妮

  伴随着红色数据的不断变化,一条曲线同时在两侧大屏幕上跃动,反映出C919大型客机首架静力试验机内部的反应——飞机如同做心电图一样,浑身布满白色胶布带,胶带内则是紧贴机体表面能敏感测出应力、应变的电阻应变片。这测量的不是C919心脏的跳动,而是机体“骨骼”在外部不断加载情况下的应变和变形。伴随着持续加载,飞机开始显现明显的外部反映,机翼开始向上一点点翘起……最后,当载荷达到试验大纲要求的100%时,翼尖向上翘起达到近2米。

  平尾与垂尾连接接头静力试验是AG600飞机研制过程中关重件的强度研发性试验,也是型号研制成功的关键工作之一,主要目的是验证AG600飞机平尾与垂尾连接接头的极限承载能力及其有限元理论分析方法。该试验共包含2个工况5项试验(含铝制试验件2个限制载荷试验和2个极限载荷试验,钢制试验件1个130%极限载荷试验)。

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  2016年11月8日,C919大型客机迎来“出生”以来第一次也是最严酷的一次“展翅”。

从幕后到台前

  很多人可能不知道,在飞机客舱内设计有增压设备,用来在空气稀薄的高空给客舱增加气压,保持乘客在最舒适的大气压下拥有良好的飞行体验。此时,飞机要承受内外压差带来的巨大载荷。飞机的结构设计是否能承受这份载荷的考验?这是C919大型客机进行的第一项静力试验——增压舱增压试验。

中国飞机强度研究所团队:他们专搞“破坏” 让飞机百炼成钢

  “全机静力试验就是检验飞机的抗压能力和承受极限,是对全机和每个关键部件及其连接结构分别进行考核。按照适航要求,这些考核既包括飞机结构上的机身、机翼、水平尾翼、吊挂等部段,也包括起落架舱门、机身舱门、各活动翼面等。”中国商飞上海飞机设计研究院强度部部长李强说。

如今在强度所内,像王高利这样的“强度青年”不少,但在过去,强度试验却是航空领域里的“冷门活”。据王彬文介绍,过去的航空强度工业体系一直走的是“型号牵引”的路子——有新型号飞机,才有新的研制任务。由于早年我国飞机型号少、研仿多,没有多少任务的“强度人”不得不到处“找饭吃”。

  去年5月13日,在人们的见证下,C919大型客机顺利完成了增压舱增压试验,为静力试验开了一个好头。不过,比增压舱增压试验本身更为重要的,是试验数据对强度计算方法的验证。

电影《萨利机长》中还原的便是“飞机撞鸟”这一可怕事故:一架刚起飞的飞机,遭遇鸟撞后导致飞机的两个引擎同时熄火,飞机在空中失去动力,最后在机长的沉着应对下水上迫降成功,乘客无一受伤,创造了航空史上的一大奇迹。

  “加载5%,以5%为一级,逐级加至20%,检查设备”……

但是如何准确地模拟鸟撞过程呢?这一直是适航验证试验中的难题。普遍的做法是将同等重量的家禽“装弹”模拟飞鸟,利用空气炮等装置加速“鸟弹”撞击飞机结构,从而评估结构的抗鸟撞安全性。

图片 32016年12月27日,C919大型客机被拖出机库,进行有关调试和试验。余创摄

“加载至150%,保载3秒!”最终,C919机翼顶端的弯曲幅度超过了3米,此时单侧机翼所承受的载荷达到100吨,相当于飞机自身重量的3.75倍,飞机仍完好无损,试验取得成功!

  目前,C919已基本完成机载系统安装和主要的静力、系统集成试验,进入首飞准备阶段,预计将在2017年上半年实现飞上蓝天的梦想。

可“强度人”也并不总是内心强大,随着首飞时间的临近,压力便与日俱增。“因为我们工作的性质,要给人家发首飞通行证。前期一些研制环节的耽误时间了,就总被希望在我们的这个环节上把时间抢回来,来保证后面的首飞。”

  “加载至85%。保载3秒”……

随着近期《国家记忆·大国鲲鹏》纪录片、央视报道的“强度兄弟团”以及综艺节目《加油!向未来》的播出,“强度人”也逐渐从幕后走到了台前,强度所的发展也愈加引起了社会各界的关注。对于强度所的未来,王彬文信心满满:“强度人必将在党的十九大精神的指引下,不忘航空报国的初心,继续接力奋斗、一往无前,书写出无愧于新时代的奋斗者之歌。”

  飞机进行限制载荷试验必须考虑飞机在工作中遇到的最严苛场景。在增压舱增压试验中,需要模拟0.8个大气压的压差。“在上海的试验环境大概是1个大气压左右,因此,我们要往机舱‘灌’1.8个大气压的空气,来模拟这个压差。别小看这0.8个大气压的压差,它相当于在登机门大小的机身上施加16吨的载荷。”静力试验团队强度部现场负责人赵峻峰说。

作为我国航空工业唯一的飞机强度研究中心与地面强度验证试验基地,强度所承担的是飞机研制过程中的设计、制造、试验、试飞四大环节中必不可少的“第三棒”。从飞机的元件、组件、部件、再到全机结构都需要在强度所经过相关专业的强度鉴定验证。

  2010年6月28日,经过7个月绝地攻坚,ARJ21新支线飞机2.5g极限载荷试验也就是2.5g静力试验终于圆满通过,掌声、欢呼声、喜极而泣声溢满了整个试验现场。

飞不起来的“兄弟机”

  通俗地说,静力试验就是让飞机接受各种挑战极限、超越极限的试验考验。让飞机在地面状态下,模拟在空中飞行时的受力情况,来验证在空中到底能承受多大的力量。因此,全机静力试验是飞机研制过程中进行飞行试验和设计定型的先决条件之一。由于一架客机的静力试验项目达20多项,持续时间较长,也被称为飞机试验中的“马拉松”。

而据估算,一只1kg的飞鸟以500km/h的速度撞击航空器结构时,冲击载荷峰值往往会达到20吨以上,被试结构往往承受不住,因此一旦没有打准位置,或者设备没有及时撤离,后果不堪设想。

  在中国商飞公司上海飞机设计研究院,强度团队是一支年轻的团队,里面几乎全是“80后”“90后”。在很多专业领域仍是空白的中国民机产业,这支通过不懈努力和奋斗成长起来的队伍已崭露头角,由原来的三四十人壮大到220多人,也是中国民机研制的宝贵财富。在他们的努力下,C919飞机也已经顺利通过了全机2.5g静力试验。这是难度最高、风险最大的试验项目之一,要验证的是飞机在2.5倍重力情况下的承载情况。而2.5g这个数字,也曾经是一个几乎要把强度团队乃至年轻的中国民用航空工业“压”进深渊的重力。

距离西安市中心50公里的陕西航空经开区,是我国首个国家级航空高技术产业基地和目前唯一以航空为产业特色的国家级经济技术开发区。这里聚集了大量的航空产业上下游企业,强度所就坐落于此。

  2009年12月1日,我国首款自主研制的支线喷气客机ARJ21新支线飞机在进行2.5g全机稳定俯仰静力试验过程中,当载荷施加到87%载荷时,龙骨梁后延伸段结构遭遇破坏,结构无法继续承载,试验被迫中止。这就意味着不仅后续20多项静力试验全部无法继续开展,而且正在全面展开的试飞工作也不得不全线陷于停滞。这对已经面临巨大进度压力的新支线飞机项目来说,无异雪上加霜。

AG600全机静力试验

  增压舱增压试验中的飞机像一个巨大的高压锅,登机门要承受16吨的载荷

不过据王彬文介绍,强度所如今已经创新设计了基于本构性能精准模拟的“人工鸟”,且鸟撞试验关键的撞击速度和位置也能控制得非常精准。

  1月17日,中国商飞公司民用飞机试飞中心,新投入使用的上海浦东祝桥试飞机库宽敞、明亮。

“飞机定型过程中有一个非常危险的试验工况,就是颤振试验。”而强度所开展的飞机全机地面振动试验就是为颤振评估提供数据。在试验过程中,“强度人”必须要让飞机模拟空中飞行的悬浮状态——用特制的低刚度、大载荷空气弹簧,将200吨级的飞机“支”起来。“有多悬?可能你拿一根指头轻轻一戳,这架飞机就会左右晃起来。”强度所副所长王世廉形容说。

  原标题:大飞机,向首飞节点冲刺(关注)

给飞机做“心电图”

  巨大的机库内,原本支撑C919大型客机的起落架全部被收进起落架舱内,3个“千斤顶”一样的空气弹簧把飞机顶起到半空中。这是在进行C919首飞前必须完成的全机地面共振试验和模态耦合试验,这个试验的开始也意味着C919进入首飞前最后的冲刺阶段。

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