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C919“挺过”的那些“酷刑”

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一架大型客机在首飞之前,是必须要进行一系列严格测试的,C919当然也不例外。这架大飞机受过的“考验”实在是不少,其中有一些甚至可以算是“酷刑”,而在这些“酷刑”中,又以静力试验最为“难熬”。

通俗地说,静力试验就是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。由于时间长、项目多,因此静力试验又被称为飞机试验中的“马拉松”。“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。

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。

把飞机变成“高压锅”

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。

“为了保持乘客的舒适度,飞机在高空飞行会使用增压设备给客舱增压,使得座舱内部大概相当于海拔2400米左右的大气环境。”中国商飞上海飞机设计研究院强度部副部长朱林刚说。

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,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。

“试验中的飞机就像一个巨大的高压锅,国外出现过进行增压舱极限载荷试验时舱门爆出的情况。如果有什么零件被压力顶飞出来,那是非常危险的。” 赵峻峰说,“在试验时,我们给飞机做了一个防护网,为了更好地观测飞机受载荷情况,把机身一些部位空了出来。等到做极限载荷试验时,试验压力还要在此基础上再乘1.5倍来进行。届时会用个‘大罩子’把飞机罩起来,试验人员也要离开现场,通过预先安装的传感器和摄像设备测量和观察试验。”

机翼翼尖硬被撅起2米

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”——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。

“加载5%,以5%为一级,逐级加至20%,检查设备”……

“加载至50%。保载3秒”……

“加载至85%。保载3秒”……

在中国商飞公司民用飞机试飞中心的机库里,伴随着监测设备上红色数据的不断变化,一条曲线同时在两侧大屏幕上跃动,准确展示出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变化: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。

最终,C919大型客机顺利通过了这项“酷刑”一般的全机2.5g静力试验,试验结果也与试验前的强度分析高度吻合,表明其强健的“骨骼”与机体足以支撑飞上蓝天,为首飞打下了又一个坚实基础。

“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。

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