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飞机结构鸟撞试验

/aircraft structure bird impact test/
条目作者​黄宝臣黄超广
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​黄宝臣

黄超广

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最后更新 2022-12-23
浏览 111
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在地面试验室环境下,用规定质量的鸡(飞禽)制成“鸟弹”,通过空气炮发射,以设定的速度撞击固定的飞机结构的某一部位,用以模拟飞行中飞机结构遭遇鸟撞情况的试验。

英文名称
aircraft structure bird impact test
所属学科
航空宇航科学与技术

试验目的是验证或确定飞机结构的抗鸟撞性能,从而为飞机结构的抗鸟撞设计和仿真分析提供参数。通常,飞机结构的机头、风挡、机翼前缘、进气道和尾翼前缘等迎面结构需要进行抗鸟撞设计。

飞机结构鸟撞试验是地面模拟试验,准备工作主要包括鸟弹制作、试验件安装、测试系统调试和校验、环境条件监测和控制及试炮等。试验中将采集鸟弹速度、位移、应变(应力)、撞击力和高速摄影等动态数据,并对结构试验件鸟撞前和鸟撞后的状态进行拍照对比。试验设备主要包括空气炮发射系统、试验靶架、环境控制系统、速度测量系统、位移测量系统、应变测量系统、高速摄影系统等,其基本组成如图所示。

鸟撞试验设备示意图鸟撞试验设备示意图

在试验前,通常用聚乙稀薄膜将宰杀后的鸡包裹成长度与直径比为2∶1的圆柱鸟弹。机头、风挡、进气道和机翼前缘的鸟撞试验,其鸟弹质量一般为1.8千克;尾翼的鸟撞试验,其鸟弹质量一般为3.6千克。

试验件应采用合格的全尺寸结构试验件,并通过试验夹具将其固定在试验台架或承力墙上。撞击点通常选择在飞机结构最薄弱的区域或任务书规定的位置和撞击角度,撞击方向为飞机逆航向。

试验时,测量的速度应真实反映鸟弹撞击到飞机结构时的速度;位移测量点应保证获得最大位移量和位置;应变测量点应保证获得最大主应变量和位置;撞击力测量点应保证获得最大撞击力和位置;每秒可达5000帧以上的高速摄像机应保证捕获和记录鸟弹撞击时飞机结构变形、位移和破坏等情况的动态过程。如果试验对试验件有温度要求,则需要启用环境控制系统,保证试验件均匀达到规定的温度。

按试验要求设定鸟撞的撞击速度,可对同一试验件进行多次撞击,直到试验件破碎或达到撞击要求的试验次数。

按飞机研制步骤,在方案设计阶段应进行结构典型件(选参)鸟撞试验,为详细的设计材料选用、结构设计等提供依据;在研制阶段则应进行全尺寸结构鸟撞试验,以验证或确定飞机结构鸟撞指标。两个阶段的试验内容、方法基本相同。

一方面,随着测试和控制技术的不断发展,进行飞机结构鸟撞试验时,对速度、位移、应变和撞击力等的测量会更加精准。另一方面,随着鸟撞仿真技术越来越成熟,鸟撞试验作为选参和验证手段,其试验次数将会减少。

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