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促C919磨炼“筋骨皮”中国大飞机严控质量展雄姿

2019-11-07 17:31:50 | 来源: 匿名 | 

C919首飞地点

2017年5月5日,c919大型客机的101架飞机升到空中,以高昂的姿态翱翔天空。在空中飞行了近1.5小时后,它平稳着陆,并成功实现了首次飞行。在欢呼雀跃的人群中,有一群人虽然没有直接参与c919飞机结构的设计和制造,但他们从确保飞行安全的角度审查报告、批准大纲和见证试验,并为c919飞机首次包机的发布提供技术审查结论。

C919测试场地

2017年7月12日,c919飞机在2.5g机动平衡条件下进行了极限载荷静态试验。该团队成员与设计和测试人员一起见证了测试。他们屏住呼吸,仔细观察测试过程,以判断测试结果的有效性。当c919飞机的2.5g静态试验按照批准的试验大纲进行并通过3秒极限载荷试验时,拉紧的绳索松开,持续两个多月的试验考核工作终于结束。

C919测试场地

2018年12月30日,c919飞机进行了最大垂直力极限载荷试验。当设计和测试人员不顾节假日熬夜排除测试中的故障和解决测试中的问题时,团队也参与了整个过程,冒着寒风和寒冷,在测试现场与设计和测试人员战斗,直到测试成功完成。

该团队是c919飞机型式认证的结构强度专业评审团队。

自c919飞机于2010年10月28日申请型号合格证以来,上海飞机适航性考试中心成立的c919飞机型号资格考试小组已经开始了相应的考试工作。作为评审组的13个专业专题小组之一,结构强度专业评审组主要关注c919飞机机身结构、系统结构和客舱内饰,并以ccar-25为适航标准,按照《飞机型式认证程序》进行评审工作。在过去的九年中,结构强度专业评审小组坚持标准,实事求是,在验证实践中发展迅速,努力确保c919飞机结构强度适航认证的安全性。

确定审批依据,构筑安全底线

批准的基础是c919飞机在型号批准过程中必须满足的适航标准,以达到可接受的安全水平。这也是c919飞机必须满足的最低安全要求。它包括适用于中国民航的适航规章、环境保护要求和补充安全要求,即特殊条件等。

验证依据是否确定得当,特别是c919飞机新颖独特的设计是否能够被识别,是否能够制定适当的特殊条件,直接关系到模型设计的适航性,也将考验评审人员的专业水平。

在确定c919飞机的批准依据的过程中,c919飞机结构强度专业评审小组将c919飞机的结构强度与中国民用航空法规《运输飞机适航标准》(ccar-25)和《持续安全改进》(ccar-26)进行比较,并逐一判断申请人梳理的不适用条款理由是否有效,最终共确定了114条适用条款。通过对c919飞机设计的详细技术知识,对ccar-25适航条款的深入研究,并借鉴类似机型的经验,最终编制了11份特殊条件草案。

因此,c919飞机必须满足的结构强度适航性要求包括材料、制造方法、结构保护、载荷、静强度、紧急着陆条件、疲劳和损伤容限、气动弹性稳定性、客舱安全等方面。其中,ccar25.603要求用于故障对飞机安全有不利影响的部件的材料必须符合批准的材料规格,以确保采购的材料符合设计中的性能要求。Ccar25.613还要求材料的强度性能必须基于试验或经验,以确保飞机结构因材料性能偏差而失效的可能性降至最低。

Ccar25.605要求飞机的制造方法必须确保能够生产出始终处于良好状态的结构。新的制造方法必须通过测试进行验证,需要严格过程控制的过程必须符合批准的过程规范。这一要求确保了由于制造方法的不稳定性而导致飞机结构失效的可能性最小化。

Ccar25.305要求结构必须能够承受有限的载荷,而不会产生有害的永久变形。在任何载荷达到极限载荷的情况下,变形不得妨碍安全操作。该结构必须能够承受极限载荷至少三秒钟而不损坏。

Ccar25.571规定了飞机主要结构部件的疲劳和损伤容限评估以及广泛疲劳损伤的要求。这项规定背后的故事是,在1953年5月至1954年4月的11个月里,三架彗星客机在空中解体,摧毁了这些飞机并造成人员死亡。事故分析表明,两起空难的原因是密封舱结构疲劳开裂。1988年4月,阿洛哈航空公司的一架b737飞机飞往陆璐火奴鲁鲁。由于广泛的疲劳损伤,机身上部5.5m长的蒙皮从飞机上脱落,导致一名乘务员飞出机舱死亡。

这些适航要求充满了对生命的崇敬。它们就像一层又一层的网和盾牌。他们从不同的学科和角度为c919飞机在结构强度领域建立多重安全保证,并拦截目前公认的可能对飞机安全产生不利影响的结构失效因素。因此,可以说,一旦c919飞机在批准的基础上满足适航要求,飞机就会有一个坚固的机身,这可以为飞机的空中飞行安全和紧急着陆时机组人员的安全提供保障。

批准批准计划并指定验证路径。

批准计划(cp)是由型式证书申请人制定的计划,在该计划中,合格验证方法用于表明产品符合批准基础。这是适航认证和模型鉴定的技术路线图,必须经过审查小组的批准。根据《飞机型式认证程序》的要求,只有当评审员和申请人就认证计划达成一致时,才能进行具体的制造符合性检验、试验见证等活动。这样做的目的是使双方有一个共同的基础,即按照这个计划进行,并且结果应该显示出一致性。

c919飞机结构强度专业共计划了20个批准计划。验证计划是否制定得当,不仅关系到适航符合性证据和符合性指示的完整性,还关系到验证成本和证据收集进度。因此,无论是申请人还是审核人都不认真对待验证计划。在计划审批过程中,c919飞机结构强度专业审查小组严谨细致。在正确理解规章制度和c919飞机设计特点的基础上,评估每个适用条款的符合性验证思想对于每个验证对象是否正确和完整,并判断所使用的符合性方法是否合适。经过几轮审核,所有20个审批方案都已得到审核组的批准,每个方案都体现了审核代表的智慧和辛勤工作。

面对新技术迎接新挑战

c919飞机结构设计采用了一些新材料、新工艺和新设计来实现结构重量优势,这也给结构强度验证带来了很大挑战。面对挑战,c919飞机结构强度专业评审小组从适航条款的实质性要求出发,结合c919飞机新技术的特点,及时、充分地研究新技术,明确了符合性验证的实施路径和评审关注点,并接受了评审实践的检验。典型案例有:

c919飞机是国内第一架将复合材料应用于后机身和尾翼等主要承载结构的民用飞机。结构强度审查小组缺乏复合材料结构的完整审查经验。为此,评审小组从材料、制造方法、损伤威胁评估、混合结构热应力、构件验证规划等方面收集和研究了大量复合材料的指导材料和其他材料。,并通过国内外专家咨询、专题研究等不断验证评审方法和积累的评审经验。最后,经过与设计研究团队的反复沟通,明确了评审思路和要点,有力地推动了验证和评审工作。它还为过程识别和构件验证规划中的模型设计和验证提供了有用的信息,提高了设计和验证的标准化程度。

c919飞机在一些门结构中采用了添加材料(3d打印)的技术,领先世界。由于3d打印技术是一个特殊而复杂的过程,如何检验和判断该过程是否能稳定地产生一个始终完整的结构是检验中的难点和重点。评审小组深入了解了制造过程控制的特点、制造缺陷和添加剂制造技术对性能的影响,与设计小组反复讨论,提出了相关符合性方法的问题总结,提出了3d印刷材料、工艺和结构验证的具体要求,并指出了符合性验证的方向。

c919飞机使用承重弯曲挡风玻璃。这一设计特点给风挡极限强度和安全性的验证和检查以及风挡丢失后驾驶舱压力的快速释放带来了挑战。没有经验,也没有案例可循。审查小组对规则制定过程进行了深入研究,挖掘出规则背后的基本要求,并提出了c919飞机风挡应满足的详细要求和具体方法。

面对新技术的应用,每个问题的解决或推广都涉及到结构强度专业评审团队的学习和勤奋,离不开COMAC设计团队的合作。

确保流程和结果的有效性

一致性验证试验是在模型一致性检验中最直接、最接近实际情况的产生一致性证据的验证方法。其结果的有效性直接关系到验证结论。根据批准的计划,c919飞机结构强度专业有431项适航符合性验证试验,包括材料级试验、过程验证试验、载荷风洞试验、部件级试验、全机静态试验、全机疲劳试验、地面共振试验、地面模态耦合试验、颤振试验、载荷试验等。

评审符合性验证试验和选择重要试验进行见证是评审的关键工作。在高度关注的全机2.5g机动平衡极限载荷试验和最大垂直力极限载荷试验中,评审小组与指定的适航工程代表一起,判断试验方案的合理性、试件配置对模型设计的代表性、试件过渡段的考虑、试件的约束、试验载荷工况的选择, 测试加载点和加载模式、测试设备及其精度、测试步骤、测试记录、测试成功或失败的标准等。 逐一见证测试,确保测试过程和测试结果的有效性。

见证实验的过程也是丰富考试代表知识和积累经验的过程。2017年驾驶舱门的防弹测试给了我们一个“教训”。在测试过程中,发现设计细节(由一定厚度的钢板屏蔽的孔)无法抵抗子弹的穿透,测试失败。起初,每个人都认为这种设计不成问题,因为这种厚度的钢板已经单独测试过了,以防止子弹穿透。根据一般逻辑,使用这种厚度的钢板作为屏蔽孔应该没有问题,但是忽略了边界条件的影响。这项试验告诉我们,在适航审查中,我们必须注意相关条件的存在,以支持正确的结论。一旦情况发生变化,结论也会逆转。

2018年9月30日,总书记习近平在接见中国英雄船员时指出:“伟大来自平凡,英雄来自人民。做好每一项普通工作都是非同寻常的。”2019年7月22日,民航总局局长冯林正在“提高适航性认证能力,促进国内民用航空器运营”研讨会上指出,“弥补适航性不足板,提高适航性认证能力”是建设民航强国的重要责任。目前,c919大型客机的发展正处于型号鉴定的关键阶段。c919飞机结构强度检查小组将牢记秘书长的指示,做好各c919飞机结构强度在普通位置的适航检查工作。它不会忘记“人民航空为人民服务”的初衷,牢记自己的使命,组成适航短板,为蓝天飞行的c919飞机的安全而努力,为建设一个强大的民航国家而贡献力量!

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