“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个大气压左右,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。”
去年5月13日,在人们的见证下,C919大型客机顺利完成了增压舱增压试验,为静力试验开了一个好头。不过,比增压舱增压试验本身更为重要的,是试验数据对强度计算方法的验证。
“我们可以对飞机所有部位的严重工况进行计算机模拟分析,得到飞机设计是否满足强度要求的结论。但在真实试验中,不可能做那么多的静力试验,既浪费经费又浪费时间,只能挑选最严苛工况进行试验,对关键部位进行考核。而适航当局是否认可模拟计算结果,就要依靠试验数据‘说话’。”赵峻峰说,做完增压舱增压试验后,立刻把试验数据拿来和强度计算数据进行比对,最后试验数据与计算结果吻合度较高,这就证明了自己设计的强度计算工具的有效性,对后续开展C919大客机极限载荷静力试验或其他型号静力试验也都非常重要。
我国首款自主研制的支线喷气客机ARJ21,在静力试验时也曾经历过一段考验
在中国商飞公司上海飞机设计研究院,强度团队是一支年轻的团队,里面几乎全是“80后”“90后”。在很多专业领域仍是空白的中国民机产业,这支通过不懈努力和奋斗成长起来的队伍已崭露头角,由原来的三四十人壮大到220多人,也是中国民机研制的宝贵财富。在他们的努力下,C919飞机也已经顺利通过了全机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。而2.5g这个数字,也曾经是一个几乎要把强度团队乃至年轻的中国民用航空工业“压”进深渊的重力。
2009年12月1日,我国首款自主研制的支线喷气客机ARJ21新支线飞机在进行2.5g全机稳定俯仰静力试验过程中,当载荷施加到87%载荷时,龙骨梁后延伸段结构遭遇破坏,结构无法继续承载,试验被迫中止。这就意味着不仅后续20多项静力试验全部无法继续开展,而且正在全面展开的试飞工作也不得不全线陷于停滞。这对已经面临巨大进度压力的新支线飞机项目来说,无异雪上加霜。
作为ARJ21静力试验现场负责人,赵峻峰当时一下子就蒙了。当时负责机身强度的朱林刚也依然清晰地记得那一瞬情景和那一段“黑暗”的时光,“每一个人背负的压力都特别大,压抑得喘不过气来”。这个以“为中国大飞机设计强健脊梁”为使命的年轻强度技术团队,在相当长时间内面临难以在人前“挺起脊梁”的尴尬和窘迫。
2010年6月28日,经过7个月绝地攻坚,ARJ21新支线飞机2.5g极限载荷试验也就是2.5g静力试验终于圆满通过,掌声、欢呼声、喜极而泣声溢满了整个试验现场。
朱林刚说,那是大飞机强度技术团队最刻骨铭心的一段历程,“7个月,在各级领导的带领下,我们把原因分析清楚了,把修正方案找到了,把故障复现了,走了整个质量体系的过程,然后把事情最终干成了。更重要的是,这7个月大家不再仅仅是同事,而是战友。”