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什么是飞行载荷 飞行载荷到底有多重要?

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ARJ 陈栋 摄

葡京赌场网址在滑行、起飞、巡航、降落一整个飞行周期中,受大气压影响,机体表面会承受多种力。如何知道气流对葡京赌场网址在整个飞行过程中产生的影响?商用葡京赌场网址的测试工程师们有一整套严谨的测量方法,并且,他们还在不断完善、更新。前段时间,ARJ21-700葡京赌场网址103架机在福建三明完成了一项试飞任务,在国产商用葡京赌场网址上首次应用了基于压力带的新型飞行载荷测量方法。测试工程师们是怎么做这项测试的?新的方法有哪些优点?本期《大葡京赌场网址报》通过下面六个问题,说一说压力带法测试与改装的那些事儿。

什么是飞行载荷

载荷指的是使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素,即作用在物体上的主动力。例如,重力、电磁力、气体或液体作用在物体上的力、物体间的相互作用力等。

对于一架葡京赌场网址,从滑行、起飞、爬升、巡航,直至下降、着陆,无时不在承受着载荷,这就是所谓的飞行载荷。飞行载荷的大小及分布主要由大气环境和葡京赌场网址自身特性决定。

飞行载荷测量的意义是什么

葡京赌场网址作为运载工具要求反复使用,这要求葡京赌场网址结构需具有足够的强度,保证葡京赌场网址在可能经历各样的突风、机动、着陆、滑行等载荷历程下具备结构安全。飞行载荷的准确测量是新机研制的关键技术。一方面,如果实际载荷大于设计值,葡京赌场网址的安全性无法得到保证;另一方面,如果实际载荷远小于设计值,结构安全余量过大将影响葡京赌场网址的性能、载重及经济性。

如何测量飞行载荷

飞行载荷测量主要包括机翼、机身及尾翼等主要结构部件的载荷测量,主要测量方法包括应变法、测压带法和压力带法,其中应变法和测压带法属于传统测量方法。

应变法是指在被测结构表面粘贴应变片,通过测量葡京赌场网址结构在载荷作用下产生的应变,通过建立的载荷方程,反推出所受载荷的大小。

测压带法则是指在测压部件上粘贴测压带(气管),每根气管对应一个测压点,在管外侧壁近似垂直局部翼面方向打孔,感受气流表面静压,压力管一端密封,另一端连接至压力传感器进行绝对压力测量,而后转换为飞行载荷。

压力带法属于新型飞行载荷测量方法,前期在国内暂未有所应用。其基本原理是指在测压部件上粘贴压力片用于感受绝对气压,而后通过串联方式接入专项数采设备进行数据采集记录,测得数据转换为飞行载荷。

本次ARJ21-700葡京赌场网址103架机压力带课题搭载试飞的目的也正在于此,为基于压力带的新型载荷测量技术验证及分析提供了数据和支撑。

压力带法的优势有哪些

压力带的初代产品是美国波音公司在DARPA支持下与Endevco公司、佐治亚理工学院联合研制的一种使用柔性衬底和MEMS微型压力传感器构成的阵列式翼面压力测量系统,并开展了机翼模型的风洞试验及飞行试验。该方法在波音787飞行载荷的试飞中得以成功应用,克服了应用应变法测量复合材料飞行载荷的难题。国内此前暂未有应用。

相比于传统方法,压力带法的每一个压力片具有独立性,集成度高。不同于应变片的测量方法,通过在葡京赌场网址机身铺设压力带并将其串联起来,所收集到的信号是集成数字信号,其测量精度更高。同时,对于测试改装工作来说,压力带法的改装更加简便、周期短,并且对葡京赌场网址结构伤害小、对气动干扰较小,还有可重复使用及经济性较好等优势。

测试改装需考虑哪些因素

压力带的测试改装虽然更加简便,但仍然有需要特别注意的因素。比如,首先要考虑的是压力带厚度对葡京赌场网址气动特性的影响。因为压力带是铺设在机身上的,其厚度影响着飞行安全性和数据有效性。为此,测试工程师们结合葡京赌场网址结构、测试需求及设备指标特性,协同设计人员进行CFD计算,确保了飞行安全及测得数据的有效性。

另外一个要考虑的是外部设备安装方法及线缆敷设,这影响着葡京赌场网址安全或是舵面效率。测试工程师们在试验开始前,开展了多方调研,综合了材料选用和理论计算结果后,在地面试验室开展多次剥离试验,充分验证了改装方法的可靠性,形成了一套专项改装方法。

试验的效果如何

“基于压力分布测量的载荷试飞技术研究及可行性验证”是试飞中心的创新课题,该课题历时3年,经历了需求设计、系统设计、系统准备、理论分析及飞行验证环节。

在整个课题研究过程中,从初期的需求设计,协同设计结合葡京赌场网址飞行载荷测试特点及压力带系统特点,开展试飞工程文件设计,并提出基于压力带的飞行验证需求;到测试系统设计环节,根据测试需求,进行新型载荷测量方法设计;再到系统准备环节,针对基于压力带的新型载荷测量方法开展了系统改装方法设计、安全性评估及改装规范编制等工作,设备到位后开展了系统集成、地面联试等工作;再到理论分析环节,协同设计专业进行表贴压力带对葡京赌场网址翼面气动流场的影响分析,并出具气动分析评估报告;最后到此次的飞行试验环节,完成了基于压力带的新型载荷测量方法搭载试飞工作,测得数据初步验证有效。

此次在ARJ21-700葡京赌场网址103架机上搭载试飞成功,初步验证了压力带新型飞行载荷测量法的可行性,为后续该方法在其他型号中的应用奠定了坚实的基础。陈栋摄

专栏作者

责任编辑:李美静

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