中國AC352直升機(jī)尾梁試驗(yàn)克服失敗取得成功
發(fā)布時(shí)間：2013-07-30 新聞來源：中國航空報(bào)
AC352直升機(jī)是中法合作研制的先進(jìn)中型多用途直升機(jī)，按照共同投資、共同研制、共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)、共享市場、共享收益的“五共”原則，以1∶1對等投資，依據(jù)國際最新適航標(biāo)準(zhǔn)研制。該機(jī)型中方商業(yè)代號為AC352，法方的代號為EC175，最大起飛重量7噸，可乘坐16人，可廣泛用于搜索救援、通用運(yùn)輸、醫(yī)療救護(hù)以及近海海域作業(yè)等領(lǐng)域。
2013年，該型機(jī)繼完成雷擊、鳥撞、中機(jī)身部件級等幾項(xiàng)強(qiáng)度取證試驗(yàn)后，尾梁強(qiáng)度試驗(yàn)又順利完成。中航工業(yè)直升機(jī)所作為此次試驗(yàn)的技術(shù)責(zé)任方，從2009年成立技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，前后歷經(jīng)4年終于順利完成。
成功的喜悅
5月29日下午4時(shí)許，中國飛機(jī)城西安閻良區(qū)，AC352直升機(jī)尾梁試驗(yàn)正在進(jìn)行中。
50%、100%、150%，隨著加試載荷逐級增加，試驗(yàn)現(xiàn)場所有人的心都懸到嗓子眼，大家都緊緊地盯著試驗(yàn)件，話筒里傳來的聲音顯得分外響亮。
當(dāng)加試載荷達(dá)到任務(wù)書要求的預(yù)定載荷時(shí)，試驗(yàn)件開始發(fā)出“吱吱”的聲音，這種聲音也隨著載荷的增大變得越來越劇烈，每增加1%的力，都讓所有在場的人捏了一把汗。
隨著“嘭”地一聲巨響，試驗(yàn)成功了!中國民航局適航審查代表在試驗(yàn)廠房內(nèi)宣布：AC352直升機(jī)尾梁靜力、疲勞試驗(yàn)滿足適航要求!
此次試驗(yàn)是國際合作的典范案例，試驗(yàn)在中國民航局(CAAC)和歐洲航空安全局(簡稱EASA)按各自適航程序共同監(jiān)控下進(jìn)行，直升機(jī)所強(qiáng)度專業(yè)取證攻關(guān)團(tuán)隊(duì)圓滿實(shí)現(xiàn)了又一個重要的研制目標(biāo)。
直升機(jī)所強(qiáng)度設(shè)計(jì)研究室主任助理呂樂豐博士表示：“這就好像爬云梯，我們一直往上爬啊爬，中間還跌回原點(diǎn)，現(xiàn)在終于頂著壓力，費(fèi)勁地爬到了頂端，那一瞬間心情真的難以形容。”
曲折中的堅(jiān)持
2012年8月，在尾梁上完成了90%試驗(yàn)項(xiàng)目后，進(jìn)行最后一項(xiàng)極限載荷試驗(yàn)時(shí)卻以失敗告終。
首次試驗(yàn)之后，直升機(jī)所強(qiáng)度室副主任汪洋帶領(lǐng)兩位技術(shù)骨干查丁平和吳艷霞，著手尾梁結(jié)構(gòu)技術(shù)改進(jìn)的各項(xiàng)分析工作，從制造、工藝、強(qiáng)度計(jì)算和試驗(yàn)方案的各個方面，分析可能存在的技術(shù)問題。
分析發(fā)現(xiàn)，尾梁作為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，在承受飛行和著陸載荷時(shí)，可能發(fā)生總體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)兩種失效模式，從技術(shù)角度來說，分析其總體失穩(wěn)的難度非常大，精度相對較低;而在分析局部失穩(wěn)時(shí)，由于控制結(jié)構(gòu)重量等原因，選用計(jì)算參數(shù)時(shí)(按照歐直的經(jīng)驗(yàn)，與制造工藝水平相關(guān))并不保守，導(dǎo)致理論計(jì)算的許用值較實(shí)際值偏高。
查清原因之后，強(qiáng)度試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)與歐直相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了多輪研討，最終確定了最優(yōu)的新尾梁結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案。“開始第二次試驗(yàn)的壓力是相當(dāng)大的，進(jìn)度上不能耽誤歐直適航取證計(jì)劃，技術(shù)上又是對我們能力的考驗(yàn)，這次試驗(yàn)不允許半點(diǎn)閃失。”呂樂豐講到。這一次，為了最大化地利用試驗(yàn)件，降低試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省成本，技術(shù)員提出了利用尾梁的對稱結(jié)構(gòu)特性，在試驗(yàn)件的一側(cè)進(jìn)行損傷容限的疲勞試驗(yàn)，而在另一側(cè)進(jìn)行極限載荷靜力試驗(yàn)的創(chuàng)新方案。
2013年5月，他們決定再一次發(fā)起沖擊!“直升機(jī)起飛過程中，揚(yáng)起的飛石有可能撞擊復(fù)合材料所制造的尾梁，且由復(fù)合材料制造的尾梁不可避免會存在那些肉眼看不見的缺陷。”吳艷霞介紹。按照適航要求，在直升機(jī)設(shè)計(jì)之初，為避免潛在的缺陷或損傷降低直升機(jī)的飛行安全壽命與強(qiáng)度性能，最大限度提高可靠性，民用直升機(jī)需要在關(guān)鍵件的危險(xiǎn)部位預(yù)置沖擊、刮傷和腐蝕等多種缺陷后，再進(jìn)行確定定檢周期的疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)，最后確定結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度。
試驗(yàn)的第一步是在尾梁的關(guān)鍵位置做一次預(yù)置沖擊損傷，這使得尾梁試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步提高，也是AC352直升機(jī)尾梁靜力試驗(yàn)中對結(jié)構(gòu)考核最為嚴(yán)酷的一種受載情況。
然而攔路虎又一次出現(xiàn)了。
“我們需要沖擊出一個2毫米深度的凹坑。”吳艷霞說。為了在尾梁上沖出2毫米深度的凹坑，試驗(yàn)人員在樣品上進(jìn)行了反復(fù)的預(yù)沖擊以評估沖擊所需的能量。料想不到的是，由于試件和實(shí)際結(jié)構(gòu)剛度的差異，當(dāng)試驗(yàn)人員用該沖擊能量在試驗(yàn)件上制造缺陷時(shí)，凹坑深度卻達(dá)到了2.46毫米!
直升機(jī)所科研團(tuán)隊(duì)第一次面臨這樣的技術(shù)難題。如果沖擊的深度超過2毫米，缺陷制造比預(yù)計(jì)的大，也就意味著后續(xù)試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)程度更高。面對試驗(yàn)第一步出現(xiàn)的高風(fēng)險(xiǎn)，AC352直升機(jī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)沒有退縮。針對沖擊試驗(yàn)出現(xiàn)的高風(fēng)險(xiǎn)，他們積極應(yīng)對，統(tǒng)籌之后制定了應(yīng)對策略：通過加密試驗(yàn)檢測要求頻率，及時(shí)分析測試數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化，并做好試驗(yàn)出現(xiàn)異常后的處置方案，一步步保證試驗(yàn)順利進(jìn)行。帶明顯可檢缺陷的尾梁通過了2000小時(shí)定檢周期的考核!
此后，強(qiáng)度設(shè)計(jì)人員通過即時(shí)對比分析試驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果，確保尾梁靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)載荷試驗(yàn)和破壞試驗(yàn)得以順利完成。本次尾梁試驗(yàn)的成功完成，贏得了歐直同行的認(rèn)可，提升了強(qiáng)度設(shè)計(jì)在國際合作項(xiàng)目中的地位。
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