探秘西安研發(fā)大飛機(jī)實(shí)驗(yàn)室：用活雞做鳥(niǎo)撞實(shí)驗(yàn) —— 文章正文2015-11-11

　　11月2日，我國(guó)自主研發(fā)的C919大型客機(jī)首架機(jī)在上海下線。獨(dú)立承擔(dān)該機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)和抗鳥(niǎo)撞試驗(yàn)的西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院研發(fā)團(tuán)隊(duì)的師生們，在本校航空館分享了成功的喜悅。作為支撐研發(fā)團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室更是創(chuàng)立了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。11月3日，記者走進(jìn)這些實(shí)驗(yàn)室，探秘研發(fā)中那些鮮為人知的故事。
　　
　　NF-6增壓連續(xù)式高速風(fēng)洞為翼型設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供技術(shù)手段
　　
　　NF-6增壓連續(xù)式高速風(fēng)洞，是西工大自主研制的我國(guó)第一座連續(xù)式高速翼型風(fēng)洞，為我國(guó)翼型設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供技術(shù)手段。該風(fēng)洞有兩個(gè)可更換使用的試驗(yàn)段，第一段為亞洲最大的專(zhuān)門(mén)用于翼型實(shí)驗(yàn)的二元試驗(yàn)段；第二段可作為全模和半模實(shí)驗(yàn)的三元試驗(yàn)段。
　　
　　“在C919大飛機(jī)的研發(fā)中，我們承擔(dān)翼型和機(jī)翼設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的超臨界翼型。”西工大航空學(xué)院教授、博導(dǎo)，該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人高正紅說(shuō)，項(xiàng)目的絕大部分實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證在NF-6增壓連續(xù)式高速風(fēng)洞進(jìn)行。
　　
　　風(fēng)洞的作用是模擬空中飛行環(huán)境和飛行狀況，對(duì)理論設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。“為了提高試驗(yàn)精度和效率，我們針對(duì)C919翼型特點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)了模型支撐裝置。”西工大航空學(xué)院教授、博導(dǎo)高超說(shuō)。實(shí)驗(yàn)集中在第一試驗(yàn)段進(jìn)行，模型往支撐系統(tǒng)安裝是最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，安裝精度直接影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，要在高0.8米、寬0.4米、長(zhǎng)3米的空間里安裝模型，200多個(gè)傳感器要和模型連接，保證測(cè)壓管路不漏氣并暢通?！　?br />
圖片來(lái)自百度圖片
 　　在空氣不流通的試驗(yàn)段，要安裝一個(gè)模型，實(shí)驗(yàn)員穿著緊口衣褲，需爬行13米才能到達(dá)模型支撐點(diǎn)，在這里翻身都很困難，僅靠有限的現(xiàn)場(chǎng)光和頭燈、手電筒作為工作光源，不能在試驗(yàn)段和模型上留下包括汗跡在內(nèi)的任何異物，稍不注意就會(huì)出錯(cuò)，此項(xiàng)工作夏天氣溫高難度最大。每次試驗(yàn)10個(gè)人各司其責(zé)，在不同的條件下，從初步設(shè)計(jì)到多輪優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，模型需要反復(fù)拆裝幾十次，經(jīng)過(guò)上千次實(shí)驗(yàn)優(yōu)化改型最后確認(rèn)。“風(fēng)洞的來(lái)流速度控制是最重要的指標(biāo)，它直接影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我國(guó)目前在用的高速風(fēng)洞的馬赫數(shù)控制精度只達(dá)到0.002，在C919翼型實(shí)驗(yàn)中，我們的馬赫數(shù)控制精度可達(dá)到0.001，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。”高超說(shuō)。
　　
　　在C919大飛機(jī)鳥(niǎo)撞試驗(yàn)中用現(xiàn)殺活雞代替真鳥(niǎo)
　　
　　沖擊動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)室的主要功能:1、為材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試（航空金屬材料及復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能），為數(shù)值仿真提供材料性能輸入，提高仿真計(jì)算的準(zhǔn)確與可靠度；2、動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)，主要是航空結(jié)構(gòu)的抗鳥(niǎo)撞試驗(yàn)。飛機(jī)在研制過(guò)程中，要取得適航認(rèn)證必須做抗鳥(niǎo)撞試驗(yàn)，且適航局的人員要親臨現(xiàn)場(chǎng)目睹試驗(yàn)全過(guò)程。
　　
　　“C919飛機(jī)舷窗、機(jī)頭、機(jī)翼、尾翼、垂尾等離散源撞擊實(shí)驗(yàn)，都是我們做的。”西工大航空學(xué)院教授、博導(dǎo)，試驗(yàn)室負(fù)責(zé)人李玉龍說(shuō)，試驗(yàn)報(bào)告可以肯定或否定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并提供結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)建議。
　　
　　在西工大沖擊動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)室，陳列著大小不同的機(jī)翼鳥(niǎo)撞后試驗(yàn)件，試驗(yàn)室最大的高速氣炮管長(zhǎng)10米，內(nèi)徑150毫米，還有試驗(yàn)臺(tái)和靶架、數(shù)據(jù)采集器、超動(dòng)態(tài)應(yīng)變放大器、高速攝像機(jī)等設(shè)備。做鳥(niǎo)撞試驗(yàn)時(shí)，用氣炮發(fā)射明膠彈體（模擬鳥(niǎo)體）沖擊試驗(yàn)件。將試驗(yàn)件安裝在靶架上，用氣壓控制速度，模擬飛行被鳥(niǎo)撞上時(shí)的狀況。試驗(yàn)時(shí)需要測(cè)試彈體速度，記錄撞擊時(shí)的應(yīng)變、位移等數(shù)據(jù)，并對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行高速攝像，“試驗(yàn)時(shí)彈體速度精確度要求在正負(fù)3%，而我們實(shí)際控制在1%左右。”試驗(yàn)室湯忠斌博士說(shuō)。這樣的試驗(yàn)室全國(guó)高校僅此一家。
　　
　　在C919部件鳥(niǎo)撞試驗(yàn)中，采用現(xiàn)殺活雞代替真鳥(niǎo)進(jìn)行試驗(yàn)，考慮生物污染大，不宜在校園進(jìn)行，部分試驗(yàn)會(huì)放在西工大鐵錨實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)也不是一帆風(fēng)順的，2014年7月,在西工大鐵錨實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)，鳥(niǎo)彈都上膛了，正給空氣炮充氣時(shí)，遭遇雷擊，造成數(shù)據(jù)采集器板卡燒毀，試驗(yàn)被迫延遲一個(gè)月。
　　
　　用3D打印C919飛機(jī)3.07米部件
　　
　　金屬加工，傳統(tǒng)的方法是鑄造、鍛造、機(jī)加、焊接，而金屬3D打印是用微積分原理，將三維模型剖分成面，面分解成線，隨后在數(shù)控系統(tǒng)控制下，用激光做熱源，將金屬粉末材料按照一定路徑熔化“堆積”。
　　
　　在C919設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段，西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司利用金屬3D打印技術(shù)解決了飛機(jī)中央翼緣條(3.07米的鈦合金部件)的制造工作。加工該部件傳統(tǒng)工藝一稿需要6個(gè)月，三至四稿就需要2-3年的驗(yàn)證周期。“我們做用了15天，2個(gè)多月加工就可完成，大大縮短了設(shè)計(jì)驗(yàn)證制作周期。”鉑力特總工程師趙曉明說(shuō)。最終得到“其性能略好于鍛造件”的高度認(rèn)可，力學(xué)性能通過(guò)了“五項(xiàng)性能測(cè)試”。除了C919，鉑力特還利用金屬3D打印技術(shù)為國(guó)產(chǎn)各類(lèi)飛機(jī)制造近3000個(gè)零部件，其中絕大部分已裝機(jī)使用。 （來(lái)源：華商網(wǎng)）