静力试验:飞机的体能测试,本论文可用于体能测试论文范文参考下载，体能测试相关论文写作参考研究。
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似惊雷一声巨响,地动山摇.当人们惊恐未定,几分钟之后,又听到一阵响亮的呼喊声、掌声、笑声等
这是怎么啦?原来,这巨响来自那高耸的大厅内.那里正在进行一场扣人心弦的静力试验——飞机“体能测试”.
传统又现代
据史料记载,500多年前,著名的意大利画家、发明家达·芬奇及物理学家伽利略先后做过全尺寸的结构静力试验.虽然那时的试验设施很简单,试验方法也有些粗糙,但相比复杂构件的受力分析与繁杂的计算,静力试验却能直接做到出结论：结构受力下会不会破损,大变形下会不会折断或失稳.
早期的飞机静力试验,采用沙袋和铅块模拟飞机的气动均布载荷,用绳子吊沙袋来模拟集中载荷,虽然看上去有些可笑,但效果却很好.到了上世纪40年代,随着飞机的尺寸越来越大,飞行速度越来越快,一种新颖的飞机杠杆加载系统崭露头角,使全机静力试验的面貌焕然一新.此后,静力试验的方法逐步规范,试验结果更加准确.
现代客机载客越来越多,飞机结构的安全直接关系到乘客的安危.适航条例将飞机的结构强度计算与强度试验分门别类纳入其中,并具体规定了全机静力试验的方法及验证指标.
加载与测试
走进全机静力试验大厅,你一定会惊叹于眼前的场景：一架飞机悬挂在高大、明亮的大厅,机体被大大小小的“∏”形杠杆团团围住.因测试点距离不一,“∏”形杠杆的跨度也有所不同.杠杆之间环环相扣,形成一个钢质的“网”,十分引人注目.
这种沿袭了几十年的杠杆系统,简单又实用,既能真实模拟机身、机翼、尾翼上的均布载荷,也能通过杠杆跨度和间距的差异,模拟出大小各异的作用力.它与液压控制系统、液压作动器组成闭环加载伺服回路,由计算机控制,令作动器输出到“杠杆系统-飞机机体”上各点的载荷与理论计算值达到非常吻合的地步.
成千上万的加载点受力后,机体内产生的应力、应变会是怎样的呢?这是试验最想获取的主要数据.其中的奥妙就藏在那遍布机体的密密麻麻的白色胶带中.实际上,胶带内紧贴机体表面的是能敏感测出应力、应变的电阻应变片.在外力作用下,应变片会产生电信号,并直接反映在计算机上,描绘出一条条多姿多彩的应力、应变曲线,逼真地显示出各个部位的强度、应力等测量结果.
有序而漫长
如同人的体能检测一样,全机静力试验主要是测试飞机结构承受外部负载的能力.其检测项目之多、规模之大、技术含金量之高,令人难以想象.
静力试验中选用的载荷涵盖飞机起飞、爬升、巡航、进场和着陆的全过程,最大载荷常常产生于几种状态的叠加中,需要反复综合权衡.试验中常伴随不可预测的安全隐患,遭遇突如其来的风险.设计师需要从以往的大量经验教训中总结出行之有效的操作程序：先以20%～30%的使用载荷进行预加载,以消除加载系统之间的间隙.然后,逐渐、缓慢地施加使用载荷.在试验过程中,还可能出现很大的局部结构变形.此时,应立即卸载检查,限制最大变形不能超出总挠度的5%,也不能有大于0.2%的残余永久变形.
新研制飞机的首次飞行,充满种种的不测.为确保首飞万无一失,静力试验肩负重任,在选择加载点及加载力大小时需周密考虑.一般情况下,飞机首次飞行不会飞出大机动和大过载,也不会冲出飞行包线之外,通常机体的最大载荷不超过使用载荷的67%.通过全机静力试验考验的现代客机,首飞成功才有保障.
首飞成功后,一个个静力试验项目接踵而至.通常是先易后难,先小后大.一架客机的静力试验项目达20多项,持续时间较长,被戏称为飞机试验中的“马拉松”.其中,2.5 G全机稳定俯仰静力试验是难度最高、风险最大的项目之一.它模拟飞机遇上了突风、紊流的袭击,飞行员情急之下操作过猛,致使飞机承受大于2.5倍的极限载荷.试验除显现这惊险的情景外,还需持续3秒钟.一旦操作不当,极容易失败,前功尽弃.
全机静力破坏试验是最令人惊心动魄的试验.在逐步加载超过使用载荷之后,便进入了扣人心弦的几分钟,载荷一点点地在增加,直至一声巨响的那一刹那.这一刻是祸还是福?加载数据会告诉你.记做到上世纪80年代国产首架大型客机“运十”全机静力破坏试验的加载数据定格为105%.这是一个非常理想的数字.大于它,说明飞机的强度设计偏于保守,机体重量过大；低于它,安全性差.破坏试验虽然耗资巨大,但它是现代客机研制的必经之路.
巧用与多能
看似单一测试飞机机体的强度、应力、应变,但飞机设计师还是从中挖掘出了许多有价值的“宝贝”.在新飞机设计中,设计师常常为做到不到载荷作用下的机翼变形曲线而发愁,因为理论计算数值与实际数值有时相差甚远.而在全机静力试验中,通过加装位移传感器,实测加载作用下一侧机翼的变形曲线,就可以很好地这一设计难题.
借助静力试验,还可以有效地验证“FAR25.283”适航条款.该条款规定：飞机操纵系统在正常的最大飞行载荷下,若出现卡阻、摩擦力过大及过度变形时应不招致飞机出现巨大风险.
飞机舵面的运动性能测试本该在“铁鸟”上进行,但“铁鸟”上的飞机机体因不能加载而无能为力.用一架真飞机进行地面试验,加载也困难重重.一架试验飞机如果在空中作大载荷飞行,也很难遇上舵面卡阻和过度变形这类故障.万一真的碰上了,飞机将面临非常大的风险,飞行员也将无所适从.
然而,借助全机静力试验,上述难题就可以迎刃而解.在大载荷全机静力试验中,只需增加一套动力系统驱动舵面,全行程收上、放下,就能实时观察舵面的一举一动.若舵面运动受阻,也不必提心吊胆,这也是全机静力试验的妙处之一.
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