全尺寸飞行器地面振动试验数字化协同探索与实践

全尺寸飞行器地面振动试验具有协调界面多、试验系统复杂、实施周期长、试验风险高等特点,面向先进飞行器高效协同研制需求,必须引入数字化手段提升物理试验能力。通过梳理传统模式飞行器地面振动试验流程,剖析数字化协同试验要素,从试验方案与实施流程的数字化、试验对象的数字化、试验系统的数字化等方面出发,探索并初步构建全尺寸飞行器地面振动试验的数字化方案。指出当前数字化协同模式对降低试验风险、提高试验效率具有显著助益,未来需要进一步推进数实融合仿真、应用平台开发,以推动数字化成熟落地。

全机疲劳试验几个问题的探讨

全机疲劳试验是规范要求的保障飞机结构完整性以及满足适航要求的大型、复杂以及持续时间长的地面验证试验。全机疲劳试验的几个重要问题,例如试验目的、载荷谱、持续时间和分散系数等,是飞机设计师/工程师非常关注和充分讨论的问题,其中的分散系数也是研究者研究较多的问题之一。针对近年来完成的多个飞机型号的全机疲劳试验,本文介绍了对上述几个问题的研究和认识,对比了国内外5种型号战斗机的疲劳设计与全机疲劳试验情况,提出了关于全机疲劳试验的工程实用的一些建议。本文的研究可以为其他飞机全机疲劳试验提供有益的参考。

5G技术在全机疲劳强度试验中的应用研究

随着航空装备需求的不断发展,新材料、新工艺不断涌现,飞机结构强度试验与验证技术面临诸多新的挑战。作为网络化与智能化关键手段之一,5G技术有利于推动强度试验技术的创新与变革。首先,简要介绍当前全尺寸飞机结构强度试验技术现状及发展趋势,同时深入研究全机强度试验未来发展需求,提出基于5G技术的全机结构强度试验新模式;然后,基于5G技术在全机强度试验技术发展中的特点和优势,构建试验核心场景与5G技术生态关联矩阵,规划基于5G技术的典型试验场景;最后,以某型机疲劳强度试验为平台进行试验巡检和监测场景中基于5G技术的试验系统研制和应用验证。结果表明:基于5G技术的智能化设施能够显著提升试验水平,对全机强度试验智能化发展具有重要意义。

基于多源数据融合的整机试验监控技术

飞机整机强度试验涉及系统繁多,为保证试验顺利完成需要采集并监控多个独立系统的数据如力载荷、气压载荷、应变、位移、视频监控、声发射、光栅光纤及压电等。传统的试验监测数据大多单独采集、分析,数据的相关性较弱,监控信息展示不全面且无法与试验业务数据关联。为高质量、低成本、全状态和准实时实现试验监控目标,提出一种基于多源数据实时融合的试验监控技术,建立以数据为导向的多源数据融合和监控模型,研制一套试验全状态监控系统,通过多源异构数据时域同步及结构化存储,实现试验业务多源数据统一实时显示。最后以某一飞机疲劳试验为平台进行系统测试,结果表明系统可实现试验监控视频、试验控制解析文件和应变、位移动态数据等多源数据的融合展示,初步具备试验全状态信息实时监控功能,可大幅提高全尺寸飞机疲劳试验运行信息展示能力,对于同类型问题具有极强参考意义。

飞机荷载模拟加载车设计与应用

为真实模拟飞机荷载对机场道面的作用,该文在总结已有相关设施设备特点的基础上,设计了飞机荷载模拟加载车,并结合真实飞机加载的现场试验道面结构层土压力数据对加载车仿真效果进行分析。结果表明:加载车载重系统最大可达50t,可模拟现役主起落架为单轮、双轮及四轮构型的飞机加载效果。装载单个机轮时,加载车对主起落架为单轮构型的飞机仿真效果好,但由于多轮对道面的叠加作用效应,对主起落架为六轮构型的飞机只在加载点正下方仿真效果较好。为真实模拟主起落架六轮及以上构型的飞机加载效果,仍需设计尺寸及加载能力更大的加载车。

全机结构强度试验多路故障监测系统设计及应用

在全尺寸飞机结构强度试验中,实时监控飞机姿态及加载系统运行状态尤为重要。针对现有的多路故障检测装置电路复杂、功能单一及通用性差等缺陷,本文提出了一种试验安全信号分类监测及保护技术,并设计了一套基于PLC的全机结构强度试验分级多路故障监测系统,可实现对试验运行过程中的多路安全信号的实时监测、逻辑运算以及分级响应。该智能监测系统已成功应用在全机结构强度试验中,对保护试验件及提升试验效率具有重要意义。

某通航飞机全机静力试验随动约束装置设计

全机静力试验中,试验机悬空支持,通常采用六自由度静定约束,支持部位通常选择试验机上如起落架、发动机等刚度较大的非考核部位。考虑约束部位在试验过程中的变形,导致试验机姿态发生变化后试验加载误差增大,约束部位产生附加载荷或刚度。针对某通航小型飞机,提出了一种针对小型飞机全机静力试验的支持和约束方案,设计了起落架随动约束装置,并通过试验验证了该随动约束装置设计的合理性和可靠性,为类似小型飞机结构强度试验支持和约束装置设计提供了一种新的方法。

全尺寸飞机机体疲劳试验时中央翼与外翼连接区域疲劳损伤的声发射监测

中央翼-外翼连接区域是某型飞机全尺寸疲劳试验需特别关注的部位,其中φ10mm垂直方向对接销钉和孔以及φ12mm水平方向对接螺栓和孔等,或因形状特殊无法使用超声波探伤,或者因不可达而无法应用常规无损检测技术检查。介绍了使用声发射技术对该部位的跟踪监测。利用趋势分析、基于时间、空间的滤波和基于幅度和能量分布等多种信号处理方式,以及多参数综合识别技术,对这些关键部位的状态进行了声发射连续跟踪监测,为保证机体部件疲劳试验的顺利进行起到重要作用。

飞机结构强度试验中的声发射应用进展

声发射技术作为一种无损检测技术,在飞机结构强度试验中得到了广泛的关注和研究。本文介绍了声发射技术的基本原理,总结了声发射技术在飞机结构损伤检测研究中取得的成果及应用情况,最后展望了声发射技术在全尺寸飞机结构强度试验领域的发展方向。

目视检测在民用飞机全尺寸结构疲劳试验中的应用

针对目视检测在民用飞机全尺寸结构疲劳试验中的应用,以实际检测为例,介绍了快捷直观、有效可靠的目视检测技巧,以利同行进一步提高目视检测的效率和可靠性。

声发射技术在全尺寸飞机疲劳试验中的应用

过去九年,在对两类三代机的全尺寸疲劳试验中实施了全程声发射监测。采用了以声发射为中心的裂纹综合监、检测方法,对一些关键构件的疲劳裂纹实施早期预报,并用其它无损检测方法加以验证,为试验的顺利进行奠定了重要基础,为确定和延长这两类飞机的机群寿命发挥了重要作用。在对第一类三代机的试验中,发展了过去所用的声发射信号处理技术,在大量获取试验中的声发射信号时,有意识地将信号分成一系列有序的信号子集,分别反映一定的飞机受力(载荷)状态,在此基础上再采用空间滤波等技术获得感兴趣结构位置处的信号子集。对子集再采取基于统计分析原理的趋势分析和相关分析技术,获取监测位置的状态,以及试验机的"健康状态"。这一方法在另一类三代机的试验中再次发挥作用,显示了生命力。最终结果是两类三代机的机群寿命均有50%以上的提高,说明声发射技术具有广阔的应用前景。

大型飞机全机静力试验静定支持与约束技术及其应用

全机静力试验中试验支持与约束方案贯穿整个试验过程,对试验是否能达到验证目的及顺利完成具有很大影响。通过研究提出了全机静力试验静定支持与约束方案设计方法,建立了静定支持与约束理论模型,研制了一套试验静定支持与双向约束装置;并成功应用于某型飞机全机静力试验中。试验中研制的支持与约束系统稳定,能够监控全机试验载荷施加情况,试验结果表明提出的支持与约束技术科学合理,满足试验要求,可为同类试验提供参考。

机场道面平整度评价技术进展及发展方向

分析了目前道面平整度评价中采用的方法、指标及各自的特点,并对其用于道面平整度评价的适用性进行了分析。结合1/4车模型从原理上推导了道面现行评价方法、指标的评价过程,总结其特点并设想了今后的发展方向。分析了机场道面平整度常见评价方法的原理、技术标准、优缺点及不同技术指标之间的换算关系,包括三米直尺法、水准仪法、连续式平整度仪法、递推式纵断面仪法、激光断面仪法、颠簸累积仪法。指出当前的国际平整度指数IRI在机场道面平整度评价中主要存在其所表征的平整度范围与飞机尺度不协调、无法衡量所有机轮下道面不平整情况所产生的耦合效果2个缺点。根据上述情况提出了通过建立飞机全尺寸模型研究与民航客机尺度相适应的机场道面平整度评价体系的技术思路。

飞机结构静强度试验支持方案的确定

飞机结构试验是一个复杂的系统工程。飞机的支持方案是贯穿于整个试验过程的重要环节,它规定了试验件的支持状态,决定了试验结果的质量。本文通过对型号试验支持方案的进展历程和目前的发展动向的介绍,阐述了飞机结构试验支持方案制订的过程和考虑要素。

全机静力试验多轮多支柱起落架支持与加载技术

现代大型飞机体积大、质量大、结构柔性大、飞行任务复杂,主起落架通常采用多轮多支柱结构。因此,大型飞机全机静力试验载荷大、项目多、加载复杂、试验中换装频繁,给试验机支持、起吊及起落架加载等带来较大难题。在以往试验支持与加载技术的基础上进行了技术改进,探索出了大型多轮多支柱起落架飞机静定支持技术方案,发展了多轮多支柱起落架加载技术,形成了一套针对大型多轮多支柱起落架飞机起吊、换装支持技术方案和完整流程,并成功应用于全机静力试验。

飞机实验室低温试验方法研究

为了在实验室内进行飞机整机的低温试验,对低温试验方法进行了研究。通过分析国内外相关低温试验标准和国外飞机实验室低温试验,从试验目的、试验特点、试验条件、试验控制、试验科目、试验步骤、试验中断处理等方面,研究了飞机实验室低温试验方法。应用该试验方法,在国内首次完成了某型飞机的实验室低温试验,试验内容涵盖飞机系统、飞机地面保障设备和飞机地面保障程序,获得了在外场试验难以甚至几乎无法获得的试验数据。研究的试验方法适用于飞机实验室低温试验,将有助于我国飞机低温环境适应性设计。

基于全尺寸飞机的前起落架最大回弹载荷静力试验研究

以全尺寸飞机为载体,进行均匀充气轮胎和跑气轮胎两种工况条件下前起落架最大回弹载荷静力试验研究。试验结果表明,随着载荷的增加,跑气轮胎条件下拉应变、压应变以及左、右轮心的位移基本为线性增长。均匀充气轮胎条件下,结构拉应变和压应变随着载荷增加也基本成线性增长,但在加载百分数超过80%以后,拉应变增幅加大。同时该条件下左、右轮心位移值呈线性增长。与均匀充气轮胎情况相比,跑气轮胎条件下的应变和位移较小。

水陆两栖飞机静强度试验悬空支持技术研究及应用

全机试验支持技术是全机静力试验实施的前提条件。大型灭火/水上救援水陆两栖飞机(简称AG600)静强度试验载荷情况多样、载荷分布复杂,以及其高支柱起落架等独特结构,对全机试验支持技术提出新的要求。本文结合AG600飞机规划的试验项目和考核部位,提出4种支持方式,来解决AG600飞机全机静力试验过程中试验飞机支持问题。

全机静力试验起落架加载技术

起落架加载技术是全机静力试验的核心技术之一,本文对现有的主要3种起落架加载技术进行了分析,通过加载能力及精度的对比,发现随动加载技术具有较高的技术水平,继而提出以高精度的随动加载为基础发展起落架加载技术的方向。

基于面外刚度修正的全尺寸飞机动特性精确高效计算

全尺寸飞机结构的动特性计算时,经常遇到网格数量多、计算成本高、内存占比大以及计算效率慢等问题。为了抑制冗余局部模态,将其排除到所关心的频率范围之外,提出增加壳单元面外刚度的方法,进行局部模态缩减,仅显现主要整体模态;并分别利用典型盒段模型和全尺寸飞机模型对整体模态的计算精度和效率进行验证。结果表明:面外刚度修正方法可以用于全机结构动特性的准确高效计算,全机模型的计算效率提高了100多倍,存储文件空间减小了近10倍,前六阶整机模态频率的最大误差为4%左右。