飛機為什么要做全機靜力試驗

王軍朋

許多人認為乘坐飛機是比較危險的，它飛在空中一旦出事，生存幾率會很小。但統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，飛機卻是世界上最安全的交通工具。為何會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？其中的一個重要原因是，每種型號的飛機在研制過程中，都要經(jīng)過嚴格的結(jié)構(gòu)強度地面驗證試驗，以檢驗飛機的設(shè)計和制造是否滿足要求，能否保障飛機的飛行安全。

什么是結(jié)構(gòu)強度地面驗證試驗呢？簡單來說，就是在試驗室中，通過加載設(shè)備模擬飛機在使用過程中承受的各種載荷，通過檢測設(shè)備測量飛機結(jié)構(gòu)的變形、損傷等響應，以確定飛機的結(jié)構(gòu)強度是否滿足要求。

目前，飛機結(jié)構(gòu)強度驗證試驗是按照尺寸由小到大、數(shù)量由多到少、結(jié)構(gòu)由簡單到復雜的路徑，一層接一層進行，通常稱之為“積木式”驗證體系。全機靜力試驗位于“積木式”驗證體系的頂層，要用一架真實尺寸的飛機，用靜態(tài)加載的方式，對其結(jié)構(gòu)的承載能力和強度極限進行全面測試，以驗證飛機設(shè)計過程中其強度和剛度的計算方法是否合理，檢驗制造工藝是否合格，確定結(jié)構(gòu)是否能夠減重或具備更高的承載能力，為改型、改進提供依據(jù)。

全機靜力試驗重點考核主承力結(jié)構(gòu)及部件之間的連接強度，通常分為首飛前、首飛后兩個主要階段。首飛前一般只進行影響首飛安全的試驗項目，首飛后進行全部規(guī)劃的試驗項目，包括限制載荷和極限載荷。有時，為獲取飛機結(jié)構(gòu)的承載極限，會選擇性地進行破壞試驗。

全機靜力試驗是一個復雜的過程，包括試驗設(shè)計、設(shè)備安裝、試驗實施等環(huán)節(jié)。試驗時，需要用計算機協(xié)調(diào)控制各種加載和測量設(shè)備，將飛機在使用中承受的載荷，同步地、由小到大分級施加到飛機結(jié)構(gòu)上，同時測量并記錄各級載荷下飛機結(jié)構(gòu)的變化情況。試驗中，結(jié)構(gòu)如果發(fā)生破壞或局部損傷，試驗系統(tǒng)要及時、準確地記錄破壞發(fā)生的過程和詳細數(shù)據(jù)，以供后續(xù)的試驗分析。

那么，如何判斷飛機結(jié)構(gòu)是否通過了全機靜力試驗考核呢？首先，要通過限制載荷試驗的考驗，即對飛機結(jié)構(gòu)施加飛行使用中可能遇到的最大載荷，飛機結(jié)構(gòu)不應產(chǎn)生有害的永久變形，不能影響飛機正常操作。其次，還要通過極限載荷的考驗，以驗證飛機結(jié)構(gòu)是否有足夠的安全裕度。極限載荷一般為限制載荷的1.5倍。在極限載荷試驗時，飛機結(jié)構(gòu)應能承受極限載荷3秒鐘以上，不發(fā)生結(jié)構(gòu)總體失穩(wěn)或破壞。

全機靜力試驗結(jié)果滿足以上要求，就可以認為該型飛機結(jié)構(gòu)靜強度是合格的，具備了安全飛行的基本條件。