- 飛機結構載荷/環境譜
- 蔣祖國 田丁栓 周占廷
- 1746字
- 2018-12-30 12:49:34
1.5.1 國外發展概況
用飛—續—飛載荷譜進行飛行模擬試驗,可追溯到20世紀60年代初期。從1959年到1961年,瑞士Federal飛機工廠(F+W)根據飛行實測結果,用飛—續—飛載荷譜進行了商用飛機P3機體飛行模擬試驗的嘗試。在整個20世紀60年代,人們也曾進行過一些探索性工作,不過那時主要局限于用飛—續—飛載荷譜進行材料的疲勞性能研究。例如,1969年, Ronay報道了用飛—續—飛載荷譜研究高強度鋼的疲勞特性結果,Imig和Illg用飛—續—飛載荷譜研究溫度對鈦合金缺口試件疲勞壽命的影響等。
20世紀70年代開始,引起人們對飛—續—飛載荷譜和飛行模擬試驗的廣泛重視。1970年,荷蘭宇航實驗室(NLR)在對F-28機翼疲勞試驗時施加了飛—續—飛載荷譜。1969年到1973年,西德工業設備經營有限公司(IABG)對F-104G進行了全機飛—續—飛載荷譜的飛行模擬試驗。1972年,荷蘭疲勞權威J.Schij ve發表了權威性論文“飛機材料和結構的累積疲勞損傷”,該文在綜述飛機材料和結構的有關疲勞問題的同時,對飛—續—飛載荷譜和相應的飛行模擬試驗進行了全面的理論分析,并強調指出,對飛機結構應該編制飛—續—飛載荷譜和進行飛行模擬試驗。爾后,美國、英國、澳大利亞、日本等西方發達國家都在逐步采用飛—續—飛譜對試件、元件、部件和全機進行飛行模擬試驗。就部件和全機而言,例如,英國皇家航空研究院(RAE)1973年對協和號飛機和鷹式飛機、澳大利亞航空研究實驗室(ARL)于20世紀70年代中期對幻影Ⅲ飛機機翼、日本防衛廳技術研究本部1974年對中型運輸機C-1、1975年對高級教練機T2等,都是編制飛—續—飛載荷譜進行飛行模擬試驗。至于用試件或元件進行飛—續—飛載荷譜研究和試驗的例子就更多了。
不僅如此,在西歐一些國家各自研究的基礎上,彼此進行合作,還研究出了標準的飛—續—飛載荷譜。對以陣風載荷為主的運輸機,荷蘭NLR和西德操作強度實驗室(LBF)于1973年研究出了運輸機標準的飛—續—飛載荷譜TWIST。對于以機動載荷為主的戰斗機,荷蘭NLR、西德LBF、西德IABG和瑞士F+W四個單位合作,于1975年研究出了戰斗機標準的飛—續—飛載荷譜FALSTAFF,并已用于評定飛機疲勞性能的某些專門研究中。
美國在這個領域里的研究是集大成者。首先,美國的有關軍用規范和軍用標準,如美國國防部于1974年公布的損傷容限規范MIL-A-83444、于1975年頒布的飛機結構完整性大綱MIL-STD-1530A,以及1975年頒布的耐久性規范MIL-A-008866B等,都要求承包商提供飛—續—飛載荷譜,并進行飛行模擬試驗。為了滿足規范要求,自20世紀70年代以來,無論是新設計飛機,或者是使用中的現役飛機,戰斗/攻擊型飛機如F-14、F-15、YF16、A-4;轟炸/運輸型飛機如B-1、B-52D、C-5A、C-141;空中警戒指揮機(AWACS)等,都是編制飛—續—飛載荷譜,并進行損傷容限和耐久性評定。
不僅如此,美國在對飛—續—飛載荷譜的編制方面更是有自己的獨到之處,各有關部門形成了各自的一套完整方法,把編制飛—續—飛載荷譜提到一個完全嶄新的水平。
(1)1976年,北大西洋公約組織國家結構和材料委員會組織有關專家編寫的關于戰斗機疲勞設計的指導性手冊中,特請美國俄亥俄州蘭特帕特森空軍基地的A.Landy等幾位工程專家撰寫《疲勞和裂紋擴展分析載荷譜的編制》專論,并且,A.Landy等人還于1976年和1979年相繼發表《美國空軍飛機載荷譜的編制》等文章。這些文章已成為人們編制飛—續—飛載荷譜的指導性文件。
(2)1 9 7 9年,美國得克薩斯州達拉斯伏沃特公司結構壽命管理局工程專家N.H.Sandlin等人,從對載荷(應力)和飛行參數進行回歸分析入手,提出了編制具有飛—續—飛性質的戰斗機飛行載荷譜FLESPEC的一整套方法。
(3)1 9 7 9年,美國加利福尼亞埃爾塞貢多的洛克韋爾國際公司技術處成員A.G.Denyer報道了編制具有變后掠翼的新型超音速戰略轟炸機B-1飛—續—飛載荷譜的最新方法。
美國在以上幾方面從不同角度和不同機種所提出的編制飛—續—飛載荷譜的方法,目前在世界上也是一流水平,是當時這一領域內的最高成果。
20世紀70年代到80年代初,是國外飛機載荷譜領域蓬勃發展的時期,從20世紀80年代到21世紀初,國外飛機載荷譜領域進入了一個穩定發展時期。1998年10月30日,美國國防部頒布了聯合使用規范指南《飛機結構》。該規范規定了分別編制耐久性設計使用載荷譜和損傷容限設計使用載荷譜要求,并明確規定耐久性設計使用載荷譜反映設計使用分布內的嚴重使用情況,損傷容限設計使用載荷譜反映設計使用分布內的基準使用情況。這意味著美國飛機載荷譜領域在21世紀開始又進入了一個新的發展時期。