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飛機為什么要做鳥撞試驗

時間:2022/1/8閱讀:1511
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顧名思義,鳥撞就是飛鳥與高速運動的物體之間的撞擊,“鳥撞"更準確的說法是“撞鳥",一般是高速運動的交通工具撞擊到飛行的鳥類。鳥撞飛機是一種突發(fā)性和多發(fā)性的飛行事故,一旦發(fā)生,存在著造成災難性事故的風險,直接威脅到人們的生命安全。

一般情況下,鳥撞飛機的作用過程具有瞬時性、破壞性等特點,破壞威力極大,粗略估算,一只1公斤的飛鳥以500千米/小時的速度撞擊到飛機上,最大撞擊力可達到20噸以上,該量級的撞擊力相當于約10輛家用小汽車的重量,與飛鳥直接撞擊的結(jié)構(gòu)往往會發(fā)生局部大變形甚至破壞,嚴重時會導致飛機失去完成任務的能力。

更可怕的是,當發(fā)動機吸入群鳥或與大質(zhì)量飛鳥發(fā)生碰撞后,可能會導致發(fā)動機葉片甩出,甩出后的高能碎片可能會擊穿發(fā)動機機匣,損毀發(fā)動機。因此,國際航空聯(lián)合會將鳥撞飛機定為A類航空事故,是危及飛機運營安全的一大重要因素。

目前,飛機結(jié)構(gòu)抗鳥撞設計,通常采用仿真分析和試驗相結(jié)合的方法。在結(jié)構(gòu)設計初始,用仿真分析對虛擬樣機的抗鳥撞損傷能力進行評估,根據(jù)評估結(jié)果進行初步抗鳥撞結(jié)構(gòu)設計,然后生產(chǎn)試驗件進行試驗驗證,再根據(jù)試驗結(jié)果完善結(jié)構(gòu)設計,最終達到結(jié)構(gòu)抗鳥撞設計的目的。這樣可以最大限度地降低飛機在抗鳥撞方面的結(jié)構(gòu)設計成本,同時可減少試飛過程中由鳥撞帶來的安全問題。

為了減少鳥撞危害,一般有兩種手段:一種是避免飛鳥出現(xiàn)在飛機起飛著陸的區(qū)域附近,如機場內(nèi)一般都布置了各類驅(qū)鳥設施,但百密難免一疏,高空飛行的飛鳥仍無法驅(qū)趕。另一種手段就是提高飛機的抗鳥撞能力,通過對飛機關鍵結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)(如機頭、機翼、發(fā)動機等)進行抗鳥撞設計,確保飛機在遭遇可能的嚴重鳥撞后仍能在限定條件下安全完成飛行。

決定鳥撞飛機嚴重性的主要因素有鳥的重量、撞擊速度和撞擊飛機的部位等。對于飛機的不同部位,其對鳥撞的承受能力在飛機研制規(guī)章中有明確的規(guī)定。如在大型客機研制中,需要證明其機頭、機翼具有承受1.8公斤的鳥撞擊的能力,尾翼具有承受3.6公斤的鳥撞擊的能力。

那么,怎么通過試驗驗證飛機的抗鳥撞能力呢?開一架完好的飛機撞擊飛行中的鳥明顯是不現(xiàn)實的,機智的工程師們想出了一個很好的解決方法——通過空氣pao進行地面模擬試驗。

顧名思義,空氣pao就是一門以空氣作為動力的“大炮",它利用壓縮空氣驅(qū)動做成炮彈狀的鳥(簡稱鳥彈),沿著炮管加速至要求的速度后撞擊飛機的考核結(jié)構(gòu),工程師事先在相關部位布置應變片、加速度計等傳感器,通過試驗數(shù)據(jù)采集儀器記錄傳感器的數(shù)據(jù),一般還會布置高速攝影機,記錄試驗件受飛鳥撞擊的結(jié)構(gòu)破壞過程,最后結(jié)合試驗結(jié)果,評定飛機結(jié)構(gòu)設計是否滿足抗鳥撞的要求。

航空工業(yè)強度所就擁有能進行鳥撞試驗的空氣pao,我國目前在研的多款新型飛機都在這里進行了鳥撞試驗。只有通過鳥撞試驗驗證的飛機,翱翔藍天時才不懼怕鳥的撞擊。


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