战斗机全机疲劳试验技术发展概述

在战斗机的设计与研制过程中，结构强度始终是一个重点关注的问题。疲劳强度决定了飞机的安全性、耐久性和可靠性等重要指标。全机疲劳试验是验证飞机结构疲劳强度是否满足设计要求的重要手段。本文介绍了国内外全机疲劳试验技术的发展现状，综合分析了我国的全机疲劳试验技术；总结了新型战斗机全机疲劳试验技术成果，包含试验载荷谱、载荷边界模拟、动力系统、数据处理、损伤检测和监测等多个方面，并给出了全机疲劳试验技术的发展规划和建议。该研究可为其他飞机疲劳试验提供重要的技术支撑。     

大型民用飞机全机系统地面综合验证试验平台研究

由于大型民用飞机采用了多种新理念、新功能和新技术,给机载系统综合验证增加了复杂性和难度。为了提高机载系统综合验证能力,从全机地面综合试验验证具体需求出发,借鉴国内外飞机系统集成验证经验,提出了桌面仿真、硬件在环实时仿真与物理试验一体化的全机系统地面试验验证平台方案,详细研究了机载系统试验件、硬件在环实时仿真、测试设备与驱动设备、综合试验管理系统等技术方案和特殊要求,为进行实际工程合理、有效的全机系统地面综合验证试验提供技术参考。     

C919飞机全机静力试验技术

介绍了C919大型客机全机静力试验的目的及任务需求，分析了试验特点和难点。从试验飞机支持、试验加载及控制、试验测量及监控、损伤检测及状态监测等方面制定了总体技术实现方案，验证结果表明试验系统可靠，技术实现方案满足任务要求。试验中采用了多项创新技术：试验综合加载平台设计技术优化了多系统集成，加快了试验准备速度，降低了试验准备风险；约束点误差转移控制技术将约束部位误差转移至非重点考核部位，提高了关键考核区域试验精度；机身双层地板双向加载技术优化了机身加载及扣重设计，改善了局部载荷的加载精度。技术成果为后续型号试验提供了较高参考价值。     

全机静强度虚拟试验技术研究及应用

地面试验是目前验证飞机结构性能和品质最重要的手段,全机地面静强度试验载荷高、变形大,飞机结构有可能发生非预期破坏,试验系统也存在意外故障风险,这些对试验设计与实施带来巨大挑战。对飞机结构静强度虚拟试验技术进行了系统研究,建立了试验物理系统数字化、结构力学行为虚拟化及试验过程虚拟物理融合化技术,形成了物理与虚拟试验双线并行、互动融合新模式。将虚拟试验技术在大型飞机全机静强度试验中进行了应用,飞机变形误差1%,应变误差小于10%,有效提升了全机静力试验的可靠性和安全性,缩短了试验周期,为飞机研制发挥了重要作用。     

基于地板结构的机身双层双向加载技术

以民机结构试验机身垂向加载方式为研究对象,分析对比了3种加载方案（蒙皮胶布带加载、客舱地板单层加载、客舱和货舱双层地板结构加载）。结果表明双层地板结构加载方案能够更真实地模拟机身框结构内力分布,更适合作为全机结构试验机身加载方案。在此基础上提出了基于地板结构的机身双层双向加载技术。通过开发一种机身载荷施加策略及配套的加载装置设计技术,解决了固定杠杆比加载系统实现不同工况机身有效加载的问题,并通过全尺寸模拟试验,证明加载装置末端节点载荷分配误差小于1%,加载装置设计满足试验使用要求。该技术被成功应用于某型在研飞机全机静强度适航验证试验,提高了试验质量与效率,并可为同类试验提供技术参考。     

综合载荷环境下高超声速飞行器结构多场联合强度试验技术

针对当前高超声速飞行器结构综合环境强度验证技术的迫切需求,开展考虑气动力、高温、噪声及机械振动等载荷的多场联合强度试验设计,提出了多系统集成方法,给出了多载荷联合加载解耦方法与控制策略,基于行波管建立了多场联合试验平台,对平台关键环境影响因素进行了分析,给出了具体的解决途径,最后基于该试验平台完成了某舵面构件的气动力/高温/噪声/振动多场联合试验,得到了联合载荷作用下结构应变、加速度及位移等响应的时域与频域变化特征,试验表明,多场联合环境下结构的响应水平较高,结构更容易发生破坏,通过该试验验证了多场联合试验技术的可行性及有效性,可为复杂载荷环境下高超声速飞行器结构的地面强度试验验证提供有力的技术支撑。     

民机全机疲劳试验综合加速技术研究与验证

民机全机疲劳试验关系到适航取证和服役使用，为缩短疲劳试验时间，从载荷谱简化和试验过程提速两方面进行综合性加速技术研究。对细节疲劳额定值(DFR)法改进使之适用于全寿命区间后，基于改进DFR法提出了以损伤比为判断标准的载荷谱等损伤折算方法，通过小试验件验证了载荷谱简化方法的正确性，并将其应用于全机疲劳试验。载荷谱简化后各任务段的总循环次数大幅减少，采用简化谱的后机身试验损伤结果与原谱全机试验基本相同，说明了该方法适用于全机试验。在试验设计和实施阶段，提出了快速载荷处理的载荷整体平衡优化方法和缩短每循环加载时长的分段等速率加载优化方法，载荷处理结果误差均满足设计要求，优化后的平均每日起落数由48提高到90。     

民用飞机集成验证试验平台规划研究

在现代大型民用飞机的研发过程中,为了保证飞机的飞行安全,开展民用飞机地面模拟试验是飞机成功研制的重要保证。通过对飞机的试验需求进行分析,指出了全机级集成验证试验平台建设的原则,对铁鸟综合试验台、航电综合试验台和电源综合试验台的规划进行了说明。通过试验件互联、试验设备互联及试验接地技术,将不同的综合试验台连接起来,形成了全机级集成验证试验平台架构。     

5G技术在全机疲劳强度试验中的应用研究

随着航空装备需求的不断发展,新材料、新工艺不断涌现,飞机结构强度试验与验证技术面临诸多新的挑战。作为网络化与智能化关键手段之一,5G 技术将有利推动强度试验技术的创新与变革。首先,简要介绍当前全尺寸飞机结构强度试验技术现状及发展趋势,同时深入研究全机强度试验未来发展需求,提出基于5G 技术的全机结构强度试验新模式;然后,基于5G 技术在全机强度试验技术发展中的特点和优势,构建试验核心场景与5G 技术生态关联矩阵,规划基于5G 的典型试验场景;最后,以某型机疲劳强度试验为平台进行试验巡检和监测场景中基于5G 技术的试验系统研制和应用验证。结果表明：基于5G 技术的智能化设施能显著提升试验水平,对全机强度试验智能化发展具有重要意义。     

大型无人机主结构耐久性试验加载技术

为验证某大型无人机主结构的疲劳寿命是否满足设计指标要求，探寻主结构的疲劳薄弱部位，为结构设计改进及制造工艺改进提供试验依据，进行全尺寸主结构耐久性试验。针对该型号无人机先进布局设计及结构设计所带来的试验机约束、载荷优化、载荷谱编制、精确加载等试验加载方面的难点，进行相关试验加载技术的对比与分析以及新技术的系列验证，由此提出大型无人机主结构耐久性试验的多功能支持夹具设计、无人机机体结构载荷优化、综合载荷与扣重的载荷谱协调编制、新型拉压垫弹性体应用、作动筒专用扣重装置设计等新的技术。经过该试验机半倍疲劳寿命的阶段性试验验证，可以表明各项技术合理可行，稳定可靠，确保了试验正常运行。     

电气化飞机电力系统智能化设计研究综述

能源危机和环境问题推动了绿色航空的发展，飞机电气化是绿色航空的主要实现手段，已经成为航空技术发展的重要方向。本文介绍了飞机电气化的发展历程，阐述了电气化飞机电力系统的关键技术及其研究现状，分析了先进飞机电力系统设计的关键技术，指出了飞机电力系统综合化、智能化的发展特点。在分析飞机电力系统设计存在的问题的基础上，文章初步提出了电气化飞机电力系统智能化设计平台的理论框架、功能和特点，分析了支撑电力系统智能化设计平台的关键技术，指出了航空智能化设计的研究方向。     

民用飞机辅助动力装置排液验证试验方法研究

民用飞机辅助动力装置(APU)排液验证试验涉及APU 系统、总体布置及气动外形设计、APU 舱结构和后尾锥结构等多个专业,属于整机集成验证问题,是国内外民机取证过程中的共性难点。对民用飞机APU 排液验证试验方法进行了研究,给出了APU 排液地面试验和飞行试验时相关测试改装、试验方法的技术要点以及试验结果的符合性判据。     

基于Mallat算法的飞机电网谐波检测系统

随着电力电子技术的广泛应用,谐波对飞机电网的污染越来越严重,检测、分析和抑制谐波已经成为重要的课题。小波变换具有时-频局部化特性,在电力系统的分析中具有广阔的应用前景。为实现对飞机电网谐波的快速检测、分析,将小波变换方法应用于飞机电气系统谐波检测中,提出了基于Mallat快速算法的谐波检测系统设计方案。实验结果表明,系统采用小波补偿的改进FFT算法进行谐波分析,可以将信号中不同频率的谐波快速有效地提取出来,并进行有针对性的分析,提高了谐波检测效率。     

面向先进战斗机研制的风洞模型飞行试验技术

高机动性先进战斗机气动布局与飞控系统设计面临愈加严峻的流动/运动/控制耦合问题,大迎角飞行以及推力矢量等高新技术应用也使其在研制过程中面临更高的技术风险,风洞模型飞行试验是实现飞行器气动/飞行/控制一体化研究、降低研制技术风险的重要手段。介绍了低速风洞模型飞行试验技术原理及国内外发展现状,对试验技术主要特点及其在支撑先进战斗机研制中的作用、应用范围、应用阶段以及面临的主要挑战进行了分析,为试验技术发展和应用提供参考。发展和应用低速风洞模型飞行试验技术,有利于充分挖掘战斗机的气动性能与控制性能,降低试飞风险,是新一代战斗机研制、新技术工程化应用的重要支撑技术。     

某型民机电源系统发电机控制器一体化测试系统研制

随着多电飞机、全电飞机高速发展,对民机电源系统各控制部件,尤其对发电机控制器（GCU）提出更高的质量要求和测试系统建设需要。为降低测试系统技术输入难度和后续能力扩展费用,提升我国民机系统核心部件的部件级测试水平,首先比对了国内外民机主制造商在部件级测试领域的能力现状,然后详细分析了某型民机电源系统发电机控制器的结构功能、技术指标,最后从该发电机控制器的测试需求出发,提出一种通用化、标准化、模块化的一体化测试系统,通过建立电源系统核心部件功能、性能验证及排故、维修能力,力求覆盖入厂接收检验严格管控、总装地面功能试验高效排故、外场运营维护快速响应多应用场景测试要求,最终实现我国民机测试保障体系的建设目标。     

一种机载配电系统1553B总线设计

以1553B通信数据总线为研究对象,基于数字式控制器（DCU）平台,对一种机载配电系统1553B通信数据总线进行了设计研究。在具体硬件、软件的设计过程中,结合现代数字式控制器DCU的平台,以DSP的F240为核心,以DDC公司的BU-61580协议芯片为基础,实现了机载配电系统1553B的机上通信要求,并通过地面电网联试试验验证了该设计的有效性。     

先进舰载战斗机强度设计技术发展与实践

舰载战斗机是航空母舰上的主要武器,为满足舰面起飞、着舰和停放等要求,舰载机需围绕起落架系统、拦阻钩系统和翼面折叠系统等"特征结构"进行设计。先进舰载战斗机着舰冲击能量是陆基飞机的6倍以上、拦阻带来的水平载荷超过陆基飞机的15倍,因此特征结构的高载荷对强度设计提出了更高的要求。围绕舰载机"特征结构"及"特征载荷",开展了主要的设计工作,包括："特征载荷"计算,即起落架载荷、拦阻载荷和折叠载荷计算;"特征结构"的强度设计及试验验证,包括起落架系统、拦阻系统、翼面折叠系统的动力学仿真计算、静/疲强度分析、折叠翼面的非线性颤振分析以及综合试验验证;"特征载荷"对其他机体结构强度的影响分析,包括着舰载荷对起落架支撑结构强度的影响、拦阻载荷对后机身支撑结构强度的影响、拦阻着舰的全机动力学响应以及着舰载荷与拦阻载荷的共同作用对全机结构强度的影响;体现舰载机"特征结构"强度特点的试验验证方法等。上述研究成果已成功应用于先进舰载战斗机设计中。     

固定翼舰载机的全机落震试验

固定翼舰载机的全机落震是飞机设计和研究的关键技术之一,舰载机应通过在试验室实施的全尺寸飞机落震试验,考核飞机在各边界着舰条件下的强度。飞机起落架和机身各部件应承受巨大的冲击载荷而不产生结构失效,以此验证机体的结构完整性。基于对飞机设计和试验规范的分析研究,本文给出了全机落震试验的分析方法和工程解决措施。