中航AC352直升机复合材料尾梁试验成功

2019-06-09 12:36:20 来源: 石河子信息港

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试飞中的AC352直升机 像爬云梯一样攻坚——AC352直升机尾梁试验纪实

AC352直升机是中法合作研制的先进中型多用途直升机,按照共同投资、共同研制、共担风险、共享市场、共享收益的“五共”原则,以1∶1对等投资,依据国际适航标准研制。该机型中方商业代号为AC352,法方的代号为EC175,起飞重量7吨,可乘坐16人,可广泛用于搜索救援、通用运输、医疗救护以及近海海域作业等领域。

2013年,该型机继完成雷击、鸟撞、中机身部件级等几项强度取证试验后,尾梁强度试验又顺利完成。中航工业直升机所作为此次试验的技术方,从2009年成立技术攻关团队,前后历经4年终于顺利完成。

成功的喜悦

5月29日下午4时许,中国飞机城西安阎良区,AC352直升机尾梁试验正在进行中。

50%、100%、150%,随着加试载荷逐级增加,试验现场所有人的心都悬到嗓子眼,大家都紧紧地盯着试验件,话筒里传来的声音显得分外响亮。

当加试载荷达到任务书要求的预定载荷时,试验件开始发出“吱吱”的声音,这种声音也随着载荷的增大变得越来越剧烈,每增加1%的力,都让所有在场的人捏了一把汗。

随着“嘭”地一声巨响,试验成功了!中国民航局适航审查代表在试验厂房内宣布:AC352直升机尾梁静力、疲劳试验满足适航要求!

此次试验是国际合作的典范案例,试验在中国民航局(CAAC)和欧洲航空安全局(简称EASA)按各自适航程序共同监控下进行,直升机所强度专业取证攻关团队圆满实现了又一个重要的研制目标。

直升机所强度设计研究室主任助理吕乐丰博士表示:“这就好像爬云梯,我们一直往上爬啊爬,中间还跌回原点,现在终于顶着压力,费劲地爬到了顶端,那一瞬间心情真的难以形容。”

曲折中的坚持

2012年8月,在尾梁上完成了90%试验项目后,进行一项极限载荷试验时却以失败告终。

首次试验之后,直升机所强度室副主任汪洋带领两位技术骨干查丁平和吴艳霞,着手尾梁结构技术改进的各项分析工作,从制造、工艺、强度计算和试验方案的各个方面,分析可能存在的技术问题。

分析发现,尾梁作为蜂窝夹层结构,在承受飞行和着陆载荷时,可能发生总体失稳和局部失稳两种失效模式,从技术角度来说,分析其总体失稳的难度非常大,精度相对较低;而在分析局部失稳时,由于控制结构重量等原因,选用计算参数时(按照欧直的经验,与制造工艺水平相关)并不保守,导致理论计算的许用值较实际值偏高。

查清原因之后,强度试验团队与欧直相关技术人员进行了多轮研讨,终确定了的新尾梁结构的改进方案。“开始第二次试验的压力是相当大的,进度上不能耽误欧直适航取证计划,技术上又是对我们能力的考验,这次试验不允许半点闪失。”吕乐丰讲到。这一次,为了化地利用试验件,降低试验风险,节省成本,技术员提出了利用尾梁的对称结构特性,在试验件的一侧进行损伤容限的疲劳试验,而在另一侧进行极限载荷静力试验的创新方案。

2013年5月,他们决定再一次发起冲击!“直升机起飞过程中,扬起的飞石有可能撞击复合材料所制造的尾梁,且由复合材料制造的尾梁不可避免会存在那些肉眼看不见的缺陷。”吴艳霞介绍。按照适航要求,在直升机设计之初,为避免潜在的缺陷或损伤降低直升机的飞行安全寿命与强度性能,限度提高可靠性,民用直升机需要在关键件的危险部位预置冲击、刮伤和腐蚀等多种缺陷后,再进行确定定检周期的疲劳强度试验,确定结构的剩余强度。

试验的步是在尾梁的关键位置做一次预置冲击损伤,这使得尾梁试验风险进一步提高,也是AC352直升机尾梁静力试验中对结构考核为严酷的一种受载情况。

然而拦路虎又一次出现了。

“我们需要冲击出一个2毫米深度的凹坑。”吴艳霞说。为了在尾梁上冲出2毫米深度的凹坑,试验人员在样品上进行了反复的预冲击以评估冲击所需的能量。料想不到的是,由于试件和实际结构刚度的差异,当试验人员用该冲击能量在试验件上制造缺陷时,凹坑深度却达到了2.46毫米!

直升机所科研团队次面临这样的技术难题。如果冲击的深度超过2毫米,缺陷制造比预计的大,也就意味着后续试验的风险程度更高。面对试验步出现的高风险,AC352直升机强度设计团队没有退缩。针对冲击试验出现的高风险,他们积极应对,统筹之后制定了应对策略:通过加密试验检测要求频率,及时分析测试数据是否发生变化,并做好试验出现异常后的处置方案,一步步保证试验顺利进行。带明显可检缺陷的尾梁通过了2000小时定检周期的考核!

此后,强度设计人员通过即时对比分析试验结果和计算结果,确保尾梁静强度设计载荷试验和破坏试验得以顺利完成。本次尾梁试验的成功完成,赢得了欧直同行的认可,提升了强度设计在国际合作项目中的地位。(陈昱 汪璐璐)

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