中航AC352直升机复合材料尾梁试验成功(图)

　　像爬云梯一样攻坚——AC352直升机尾梁试验纪实

　　AC352直升机是中法合作研制的先进中型多用途直升机，按照共同投资、共同研制、共担风险、共享市场、共享收益的“五共”原则，以1∶1对等投资，依据国际最新适航标准研制。该机型中方商业代号为AC352，法方的代号为EC175，最大起飞重量7吨，可乘坐16人，可广泛用于搜索救援、通用运输、医疗救护以及近海海域作业等领域。

　　2013年，该型机继完成雷击、鸟撞、中机身部件级等几项强度取证试验后，尾梁强度试验又顺利完成。中航工业直升机所作为此次试验的技术责任方，从2009年成立技术攻关团队，前后历经4年终于顺利完成。

　　成功的喜悦

　　5月29日下午4时许，中国飞机城西安阎良区，AC352直升机尾梁试验正在进行中。

　　50%、100%、150%，随着加试载荷逐级增加，试验现场所有人的心都悬到嗓子眼，大家都紧紧地盯着试验件，话筒里传来的声音显得分外响亮。

　　当加试载荷达到任务书要求的预定载荷时，试验件开始发出“吱吱”的声音，这种声音也随着载荷的增大变得越来越剧烈，每增加1%的力，都让所有在场的人捏了一把汗。

　　随着“嘭”地一声巨响，试验成功了！中国民航局适航审查代表在试验厂房内宣布：AC352直升机尾梁静力、疲劳试验满足适航要求！

　　此次试验是国际合作的典范案例，试验在中国民航局(CAAC)和欧洲航空安全局(简称EASA)按各自适航程序共同监控下进行，直升机所强度专业取证攻关团队圆满实现了又一个重要的研制目标。

　　直升机所强度设计研究室主任助理吕乐丰博士表示：“这就好像爬云梯，我们一直往上爬啊爬，中间还跌回原点，现在终于顶着压力，费劲地爬到了顶端，那一瞬间心情真的难以形容。”

　　曲折中的坚持

　　2012年8月，在尾梁上完成了90%试验项目后，进行最后一项极限载荷试验时却以失败告终。

　　首次试验之后，直升机所强度室副主任汪洋带领两位技术骨干查丁平和吴艳霞，着手尾梁结构技术改进的各项分析工作，从制造、工艺、强度计算和试验方案的各个方面，分析可能存在的技术问题。

　　分析发现，尾梁作为蜂窝夹层结构，在承受飞行和着陆载荷时，可能发生总体失稳和局部失稳两种失效模式，从技术角度来说，分析其总体失稳的难度非常大，精度相对较低；而在分析局部失稳时，由于控制结构重量等原因，选用计算参数时(按照欧直的经验，与制造工艺水平相关)并不保守，导致理论计算的许用值较实际值偏高。

　　查清原因之后，强度试验团队与欧直相关技术人员进行了多轮研讨，最终确定了最优的新尾梁结构的改进方案。“开始第二次试验的压力是相当大的，进度上不能耽误欧直适航取证计划，技术上又是对我们能力的考验，这次试验不允许半点闪失。”吕乐丰讲到。这一次，为了最大化地利用试验件，降低试验风险，节省成本，技术员提出了利用尾梁的对称结构特性，在试验件的一侧进行损伤容限的疲劳试验，而在另一侧进行极限载荷静力试验的创新方案。

　　2013年5月，他们决定再一次发起冲击！“直升机起飞过程中，扬起的飞石有可能撞击复合材料所制造的尾梁，且由复合材料制造的尾梁不可避免会存在那些肉眼看不见的缺陷。”吴艳霞介绍。按照适航要求，在直升机设计之初，为避免潜在的缺陷或损伤降低直升机的飞行安全寿命与强度性能，最大限度提高可靠性，民用直升机需要在关键件的危险部位预置冲击、刮伤和腐蚀等多种缺陷后，再进行确定定检周期的疲劳强度试验，最后确定结构的剩余强度。

　　试验的第一步是在尾梁的关键位置做一次预置冲击损伤，这使得尾梁试验风险进一步提高，也是AC352直升机尾梁静力试验中对结构考核最为严酷的一种受载情况。

　　然而拦路虎又一次出现了。

　　“我们需要冲击出一个2毫米深度的凹坑。”吴艳霞说。为了在尾梁上冲出2毫米深度的凹坑，试验人员在样品上进行了反复的预冲击以评估冲击所需的能量。料想不到的是，由于试件和实际结构刚度的差异，当试验人员用该冲击能量在试验件上制造缺陷时，凹坑深度却达到了2.46毫米！

　　直升机所科研团队第一次面临这样的技术难题。如果冲击的深度超过2毫米，缺陷制造比预计的大，也就意味着后续试验的风险程度更高。面对试验第一步出现的高风险，AC352直升机强度设计团队没有退缩。针对冲击试验出现的高风险，他们积极应对，统筹之后制定了应对策略：通过加密试验检测要求频率，及时分析测试数据是否发生变化，并做好试验出现异常后的处置方案，一步步保证试验顺利进行。带明显可检缺陷的尾梁通过了2000小时定检周期的考核！

　　此后，强度设计人员通过即时对比分析试验结果和计算结果，确保尾梁静强度设计载荷试验和破坏试验得以顺利完成。本次尾梁试验的成功完成，赢得了欧直同行的认可，提升了强度设计在国际合作项目中的地位。（陈昱　汪璐璐）