載荷史

載荷史

載荷史又稱載荷歷史數據。結構設計的完善、驗證及其壽命評定的主要依據仍然是飛行載荷,一旦新機進入試飛階段,需要立即開展飛行載荷測量以獲取全機的準確載荷。測量的飛行載荷主要用於本型號載荷譜的編制和壽命的評定。

發展具有自主智慧財產權的三維損傷容限與耐久性關鍵技術,解決複雜載荷傳遞、複雜工況和載荷歷史、腐蝕疲勞、製造質量影響預測等己成為發展先進的損傷容限耐久性預測設計技術以滿足現代結構設計所必須面臨的關鍵科學和技術問題。

基本介紹

  • 中文名:載荷史
  • 外文名:The load history
  • 一級學科:航空航天
  • 二級學科:航空原理
  • 類型:理論術語
  • 載荷:使產生內力和變形的外力其它因素
載荷,飛行載荷的套用,三維損傷容限耐久性預測,

載荷

載荷是直升機進行結構設計和壽命驗證的關鍵性數據。新機研製初期,一般採用工程軟體如CAMRDII計算結構的設計載荷,用於結構尺寸的定義和壽命的設計工作。由於在建立載荷計算理論模型的過程中,很難系統、全面地模擬諸多因素對直升機載荷的影響,如何提高計算載荷的準確性,特別是旋翼系統的載荷,一直是個具有挑戰性的難題。結構設計的完善、驗證及其壽命評定的主要依據仍然是飛行載荷,一旦新機進入試飛階段,需要立即開展飛行載荷測量以獲取全機的準確載荷。

飛行載荷的套用

我國的直升機飛行載荷測量從90年代起步,已完成多個型號的測量,積累了大量的載荷數據,隨著型號研製任務的不斷增長,還將有越來越多的機型開展載荷測量工作。
完成載荷測量的型號已經形成了較為完善的體系。從構型上看,涉及到傳統的鉸接式、先進的球柔性以及星形柔性、蹺蹺板式、涵道式、無鉸式等。世界上常見的主、尾旋翼系統;起飛重量從2噸、4噸、6噸到13噸,基本涵蓋了不同噸位的直升機;在使用功能上,則包含民用運輸,陸、海、空軍用以及多用途等,幾乎覆蓋了直升機所有的使用範疇。
測量的飛行載荷主要用於本型號載荷譜的編制和壽命的評定。如此全面的試飛信息和載荷數據,作為直升機界的一筆巨大財富,在後期新型號的研製中若得不到充分、有效的利用將十分可惜。
飛行載荷至少在以下三個方面可以指導新型號的研製:
1)結構設計初期,參照歷史類似構型的飛行載荷,校核和完善載荷計算模型。如果在研製初期能夠獲得較為精確的設計載荷,大大降低對飛行載荷的依賴程度,那么減少設計疊代的次數、縮短研製周期、實現研製成本的有效控制將成為可能;
2)進入試飛階段,根據歷史數據信息合理最佳化試飛科目,以最小的代價獲取滿足強度分析、驗證所需的各項數據;
3)結構隱藏的設計問題使得試飛具有一定的風險性,通過掌握結構載荷與常見失效模式間的回響關係,在試飛的過程中,可以降低結構失效風險的發生。

三維損傷容限耐久性預測

由於大型飛機結構更為複雜,服役環境複雜多變,壽命要求更長、安全性和可靠性要求更高。一旦發生毀傷事故,經濟損失和社會影響巨大。除了操作失誤,引起的事故外的主要原因還在飛機結構或某些關鍵部件的損傷演化至失效所致。在我國,一方面飛機數量和新型飛機型號以及飛機改型急劇增加,設計和定型試驗任務艱巨;另一方面,隨著時間的推移,越來越多的飛機接近或達到設計使用壽命,飛行安全和保障問題日益突出。
國際航空技術已開發國家早已實施損傷容限耐久性規範,並成為國際適航性條例要求。然而,在飛機結構的三維損傷容限耐久性預測設計方面,現代的CAE技術具有很大的局限性。這主要是由於:1)結構損傷容限分析和壽命預測的CAE技術仍然基於凡十年前發展起來的二維斷裂理論和經驗方法的框架。2)由於研究隊伍嚴重萎縮,國際上的實質性進展非常緩慢,複雜結構的三維裂紋自動插入建模技術還沒有實現。3)結構中三維裂紋從萌生到擴展的自動演化過程還無法很好的模擬。與此同時,現代飛機大量使用複雜三維結構,現有技術與需求的矛盾更加突出。
趙軍華等針對大型複雜工況下飛機結構安全保障的迫切要求,開發一套飛機結構三維損傷容限耐久性可視化虛擬試驗系統及支撐資料庫;對飛機結構進行高可靠度的三維損傷容限耐久性虛擬試驗,顯著提高飛機結構的數位化虛擬試驗能力,顯著拓展全機實驗效用,縮短型號研製周期;發展具有自主智慧財產權的三維損傷容限與耐久性關鍵技術,解決複雜載荷傳遞、複雜工況和載荷歷史、腐蝕疲勞、製造質量影響預測等己成為發展先進的損傷容限耐久性預測設計技術以滿足現代結構設計所必須面臨的關鍵科學和技術問題。

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