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武器装备·澳大利亚皇家空军“鹰”Mk.127教练机完成历时14年的疲劳试验

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本文摘要:(由ai生成)

澳大利亚皇家空军的“鹰”Mk.127教练机完成了历时14年的全尺寸疲劳试验,该试验确保其结构的安全性和耐用性,并支持全球运营商的结构完整性检查。尽管BAE系统公司已有早期型号数据,但专为澳大利亚研制的版本需要新测试。澳政府投资1170万澳元建造测试中心。试验表明该机型具有足够的剩余疲劳寿命,支持其服役至2040年代后期。

据aerospacetestinginternational网站2021年1月18日刊文,澳大利亚皇家空军(RAAF)的“鹰”Mk.127教练机已完成全尺寸疲劳试验(FSFT),该试验由澳大利亚国防科学技术集团(DST)、BAE系统公司和澳大利亚国防适航局合作开展,试验计划于2006年2月启动,2020年6月5日正式结束,历时14年。试验地点为位于澳大利亚墨尔本渔人湾(Fishermans Bend)的国防科学技术集团,疲劳试验时长达到50000个飞行小时,相当于“鹰”Mk.127教练机的5个完整寿命周期。

“鹰”Mk.127教练机的全尺寸疲劳试验计划是根据澳大利亚皇家空军的预计作战需求制定的,试验样机的机体结构被施加了实际作战使用环境中可能承受的全部载荷。另据BAE系统公司透露,50000飞行小时是目前全球现役“鹰”教练机服役寿命许可的5倍。

1、澳大利亚皇家空军的需求

2000年,首批33架“鹰”Mk.127教练机进入澳大利亚皇家空军服役,结构试验样机也是合同约定的交付物。合同中规定了全尺寸疲劳试验计划,作为BAE 系统公司、澳大利亚国防科学技术集团和国防航空安全局航空工程部(DAVENG-DASA)之间的一项商业协议。

虽然BAE系统公司拥有“鹰”系列早期型号的大量疲劳试验数据,但专为澳大利亚研制的“鹰”Mk.127在几个关键参数上有所不同,例如:机身长度增加了60厘米(23.6英寸),重量增加20%,再加上澳大利亚皇家空军特殊的飞行剖面,导致有必要进行新的全尺寸疲劳试验。

为完成全尺寸疲劳试验,澳大利亚政府在采购预算内拨款1170万澳元,国防科学技术集团建造了H. A. Wills结构与材料测试中心(H. A. Wills是澳大利亚飞机疲劳试验的先驱者),测试中心于2004年8月正式落成。

BAE系统公司介绍,“鹰”Mk.127教练机供应合同包含技术转让,全尺寸疲劳试验和位于DST的试验设施都是技术转让的一部分。

由于目标是为服役中的“鹰”Mk.127教练机提供10000个飞行小时运营许可范围内的疲劳载荷谱,因此,必须对机体结构进行50000飞行小时的疲劳试验,以确保所有监测结构和非监测结构均获得充分试验,且试验结果不会随着时间改变。

2、疲劳试验概述

2006年2月,全尺寸疲劳试验启动之初,由于“鹰”Mk.127获得了3000个小时的作战使用临时许可,尽管最终目标是验证10000小时的完整寿命,但首先是为3000个小时进行试验等效性分析。

根据全尺寸疲劳试验合作合同,DST代表BAE 系统公司负责执行试验程序。作为主承包商,BAE 系统公司负责试验台的设计、试验载荷和载荷谱的开发、审查计划执行过程中的所有检测项和试验信息,并制定进一步的措施。

BAE系统公司还负责分析并分析试验中出现的问题,以及为RAAF现役的“鹰”Mk.127教练机机队制定后续建议,此外,还负责试验样机的维修设计,提供试验许可数据,以及和DAVENG-DASA共同主持联合技术评审会议(JTRM)。

DST负责日常试验程序运行,以及按BAE系统公司的指示完成试验样机的计划内和计划外检查,其他职责包括记录试验程序中的所有数据以及执行BAE 系统公司要求的维修。

DAVENG-DASA代表澳大利亚军事适航当局,提供了关键测试文档、试验样机和服役机队行动的授权,并与BAE系统公司共同担任JTRM主席。

试验样机由BAE系统公司位于英国的Brough工厂制造,并于2003年5月运送到澳大利亚。试验样机是第25架“鹰”Mk.127,出厂前安装了326个应变计,到达DST的试验中心之后又加装了另外259个传感器,还装有符合生产标准的挡风玻璃和驾驶舱盖,以允许施加驾驶舱增压载荷。试验样机是符合生产标准的、具有机翼和尾翼结构的“鹰”Mk.127完整机身。

3、测试方法

试验样机安装在H. A. Wills结构与材料测试中心的专用试验设备中,试验设备能维持稳定的试验环境,并提供足够的液压油和压缩空气。试验控制室内装有控制系统,可以清晰地看到试验过程。

部分飞机结构件可使用等效替代方法进行试验,还对部分结构件进行简化,用于引入载荷而无需对它本身进行力学分析。按照惯例,测试中会忽略所有非结构性的零部件。

BAE系统公司透露,首先将试验样机安装在试验台上,仅在驾驶舱的后部固定支撑,以应对垂直和横向载荷,通过虚拟发动机来应对垂直、横向载荷及阻力。试验过程中,对试验样机施加各种载荷工况,包括气动载荷和惯性载荷,但不包括发动机载荷,虚拟发动机上的反作用力代表发动机载荷,驾驶舱后部的反作用力为零。

试验通过83个液压千斤顶将载荷施加到试验机体上,每个液压千斤顶均装有泄压阀以防止过载,使用压缩空气系统模拟驾驶舱增压载荷和油箱压力。所有加载装置均由同一个电子控制系统控制,包括83个液压千斤顶、6个独立的气压系统和1个襟翼驱动器控制系统。

襟翼控制系统的测试较为特殊,尽管试验样机的襟翼不是真实的,但控制系统的功能是完备的,能够在机身运动50°的状态下控制襟翼循环收放。

安全功能是控制系统不可或缺的一部分,以保护试验样机避免意外过载。如果系统检测到任何异常情况,例如回路中的压力下降,就会缓慢地消除负载并停止试验。控制系统还配有应急电源,即使在突然断电的情况下,仍能够以受控的方式停止试验。

仿真和建模在试验过程中发挥了重要作用,完整的飞机有限元模型可用于开发试验载荷并分析试验结果,实体有限元建模也可用于辅助分析。

4、结果与结论

(1)“鹰”Mk.127教练机完成了长达50000飞行小时的全尺寸疲劳试验,帮助澳大利亚皇家空军的“鹰”Mk.127教练机获得必要的运营许可。但BAE系统公司没有透露全尺寸疲劳试验过程中发现的具体问题,以及对在役机队的潜在影响。

(2)BAE系统公司和澳大利亚国防适航局共同主持年度联合技术审查会,审查试验进度和试验中的重大发现及其潜在影响。

(3)全尺寸疲劳试验的结果和数据除了与澳大利亚皇家空军共享外,还将支持全球所有“鹰”教练机运营商的结构完整性检查。

(4)试验结果表明,“鹰”Mk.127具有足够的剩余疲劳寿命,以确保澳大利亚皇家空军的机队能够服役到2040年代后期。

来源:航空简报

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首次发布时间:2024-06-14
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