用飞行载荷实测结果修正静强度试验载荷技术探究

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1、用飞行载荷实测结果修正静强度试验载荷技术探究摘要：主要研究利用飞机的飞行载荷实测结果修正静强度试验载荷，但由于国内尚不具备对机翼等部件施加60%以上的限制载荷进行校准试验，因此首先利用飞机进行静强度试验的机会，获得飞行载荷测量应变计电桥响应与载荷的关系，确保飞行载荷实测结果可靠，进而研究如何修正静强度试验载荷。关键词：飞行载荷；风洞；静强度试验1概述任何新机都追求重量轻、性能好和寿命长的目标。飞机飞行载荷的预计与实测验证技术是减轻飞机结构重量，确保飞行安全的根本措施。由于受风洞试验结果、飞行中结构气动弹性及复杂流场等的影响，准确地预计严重

2、受载情况下的飞行载荷是困难的。随着航空事业的发展，尽管风洞及风洞试验技术在不断地发展，理论计算方法在不断深入研究，然而世界各航空发达国家无一不重视飞机飞行载荷的实测验证，他们充分利用飞机的飞行载荷实测结果，来验证风洞试验结果和理论计算结果，通过综合分析，修正风洞试验结果,改进理论计算方法，并将飞行载荷实测结果用于修正静强度试验载荷。2国外研究情况国外航空发达国家从四十年代就开始了飞机飞行载荷的测量技术研究，到六十年代以后，对飞行载荷的研究与应用更为重视。从那时起，所有新机均严格进行飞行载荷实测,并验证原来的飞行载荷设计结果，从而不断改进飞

3、行载荷预计方法，改进载荷计算软件，并不断改进飞机强度规范中有关飞行载荷的条文规定。前苏联的Mn「23、Mh「25、Mhf29、Mur-31.Cy24.Cy27.Cy30.Cy37飞机，美国的F14、F15、F16、F18、BT、B-2、X31、F22等飞机，欧洲的狂风飞机等都进行过严格的飞行载荷实测验证。航空发达国家新机研制所使用的载荷预计技术及载荷软件，是在以往多架型号飞机上通过载荷实测验证并加以充分改进的，它们可以按照最小设计重量准则设计飞机，研制出像F-22那样的第四代战斗机。在国外各版本的飞机强度和刚度规范中，都将飞机飞行载荷预计

4、与实测验证放在非常重要的地位。在美国军标及前苏联的有关强度规范中都明确要求“测量飞行及地面操作载荷，以便证实结构设计载荷的分析并在严重载荷状态下验证飞机结构的完整性”[1][2]；“要求在为研究飞行受载情况而改装好测试仪器，并经校准的试验机上进行静载荷和动载荷测量”[3]；要求“测量飞机主要承载翼面上的弯矩、剪力和扭矩的展向分布”，'‘测量外挂物与飞机挂架之间连接处的载荷”，根据实测结果“表示出随翼展、载荷系数、马赫数或速度以及高度而变化的飞行载荷数据，并将这些数据修正至设计载荷系数”[2]；要求对于各种对称机动和非对称机动的载荷分析，“

5、应考虑诸如大气数据系统误差、控制系统滞后、耗油顺序、作动器性能及装配的容差，并经飞行载荷实测数据证明”[3]；要求“在80%的飞行载荷测量阶段完成后2个月，100%的飞行载荷测量阶段完成后1个半月提供飞行载荷测量分析报告”[1];要求'‘将飞行试验测得的载荷与飞机设计的载荷作对比”，“识别出新的严重受载情况”。要求“考虑由分析、模型试验及全尺寸测试所能得到的任何受载情况”：3]o3国内目前研究情况我国飞机飞行载荷实测验证技术刚刚起步，在“十五”以前，飞机设计所用的载荷预计技术均未经飞行载荷实测验证，在这样的情况下要想研制出结构重量系数28

6、%,5000飞行小时使用寿命的四代机是非常困难的。只有开发好飞行载荷预计与实测验证技术，通过载荷预计-实测验证-改进预计-实测验证反复的良性循环，才能有效地进行飞机结构强度的设计与验证。要使一架新机设计得重量轻、性能高、寿命长，其预计的飞行载荷和地面载荷必须准确可靠。如果没有可靠的飞行载荷预计技术，往往使飞行载荷和地面载荷设计得过于保守。过于保守的设计载荷，必然导致过剩的安全余量进而导致过份地增加飞机结构重量。即使飞机强度计算得再准确，结构设计得再合理，静强度试验结果与设计符合得再好，仍然解决不了飞机结构增重的问题。飞机静强度试验在新机研

7、制中占有重要地位，飞机静强度试验的载荷准确与否直接影响静强度试验的结果。在国外航空发达国家，新机的静强度试验普遍利用飞行载荷实测结果修正飞行载荷的预计结果，获得了重大效益。在美国的军用飞机强度和刚度规范即我国GJB67.9-85中规定，静强度“试验载荷的大小与分布应尽可能与真实的载荷与分布相一致。初期静强度试验应以分析和可用风洞试验数据求得的载荷大小与分布进行。如果飞行和地面载荷实测中测得的载荷不同于初期的试验载荷，就应适时地以飞行载荷实测数据来修正初期试验载荷和设计载荷的大小和分布”[1H2]。直到目前为止，我国飞机静强度试验载荷一直使

8、用飞行载荷预计结果。在”十五”期间，开展了飞行载荷预计与实测验证技术研究，并且在多种新研改进型号飞机上进行了飞行载荷测量。在此基础上，开展用飞行实测结果修正静强度试验载荷结果的研究成为可能。4