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五十五载航空志 创新驱动展新颜 强度结构团队:为飞机打造强劲的体魄
  • 来源:中国航空报
  • 发布时间:2016-11-24
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  如果说总体气动为飞机注入魂魄,发动机为飞机安上了“心脏”,那么强度结构就是为飞机打造强壮的筋骨。在中航工业一飞院大运飞机研制中,强度结构团队就是以创新的精神、创新的技术,为大运飞机强筋健骨,使可爱的“胖妞”拥有了一幅搏击蓝天的强壮体魄。

  为了让“胖妞”拥有一副足以抗击各种压力、载荷的强壮身躯,一飞院强度团队煞费苦心,开展了大量技术攻关,使“胖妞”从脚下(起落架)到身躯(机体)都强壮无比。

  “胖妞”的一双“大脚”——多轮多支柱式起落架,是大型飞机在大重量和复杂机场环境下起飞和着陆的基本保证,也是保证大型飞机设计成功的一项关键技术。但是,由于国内此前从未研制过如此大型的飞机,针对多轮多支柱式起落架的研究较少,基础薄弱,而掌握该项核心技术的欧美、俄罗斯等国家,都将其列为技术机密,对外实行严格的技术封锁。在此背景下,一飞院强度团队自主研究,探索出一套大型飞机多轮多支柱式起落架强度设计及试验验证方法,使大运飞机的起落架满足了强度设计要求。“胖妞”的这双“大脚板”,不仅支撑起了她庞大的身躯,还有力推动了我国多轮多支柱式起落架设计技术的发展,填补了国内在大型飞机多轮多支柱式起落架强度设计及试验验证方面的空白,荣获了2015年中航工业科学技术奖一等奖、国防科学技术进步奖三等奖。

  为了使“胖妞”拥有强壮的身躯,强度团队勇于探索,大胆创新,摸索出一套适合大型运输机的强度设计与计算方法。在强度分析中,他们引进国外先进的技术思路和工作模式,在国内率先设计研发了大运飞机强度自动化平台,形成大运研发过程“三天一轮载荷,七天一轮强度”的分析计算和校核能力。在验证“胖妞”强度的大型试验——全机静力试验中,强度团队更是呕心沥血,通过技术攻关和技术创新,攻克了多项技术难关,使这项国内规模最大、耗资最多、技术难度和风险最高的地面验证试验圆满完成。中航工业副总经理耿汝光在试验现场激动地表示:“在我国航空史上,还从来没有哪个型号能在一架试验机上完成这么多、这么复杂的工况试验。”强度团队出色的设计和试验,不仅使“胖妞”拥有了强壮的身躯,也标志着我国大型飞机强度设计技术取得了跨越式的进步。他们研发的大运飞机强度自动化平台荣获2011年中航工业科技技术奖二等奖、2012年国防科学技术进度奖三等奖;他们的全机静力试验技术更是荣获2016年度国防科学技术进度奖一等奖。

  强度团队为“胖妞”注入了强健的筋骨,而结构团队则为“胖妞”铸就了丰满的血肉。

  结构团队负责设计“胖妞”的机身、机翼、尾翼等机体结构。由于“胖妞”身躯太过庞大,各种结构错综复杂,不仅技术难度超过以往任何型号,工作量也是呈几何级数增加,如果再用常规的设计思维和加班加点、通宵达旦玩命干的劲头,已无法满足设计周期及设计品质的要求,因此,创新成为完成研制任务的唯一出路。

  为了在紧迫的周期内完成极其复杂的结构设计任务,一飞院结构团队积极探索能够提升研制效率的先进技术。他们在机身结构设计中大胆探索,采用国际先进的“拓扑优化”技术,在飞机数字化模型的基础上,通过数学方法对错综复杂的各类结构进行优化求解,在最短的时间内找到最优的结构布局。同时,他们积极探索3D打印(增材制造)技术在飞机研制生产上的应用,以解决大型复杂结构件的加工制造问题。目前,零件级、部件级的拓扑优化已在飞机设计中得到大量应用,而拓扑优化与3D打印的联姻,则在国内首次实现了大型整体高强、高韧钛合金激光成形主承力结构件的装机应用,大大提高了型号的研制效率。同时,在机翼设计中,他们从机翼布置到有限元分析,从参数优化到设计发图,将数字化的“智能设计”手段贯穿于设计全流程,使大运飞机的机翼在重量最轻的前提下完全满足设计要求,被业内赞为“精品机翼”,并受到了使用部队的高度赞誉。在大运飞机交付部队后,空军飞行员在接受央视采访时自豪地说:别看这架飞机这么大,但它飞起来像鸟儿一样轻盈,说明它有很好的飞行品质。

  一飞院强度结构团队一系列的创新之举,不仅为“胖妞”打造了强健的体魄,使她能够搏击风雨、翱翔蓝天,同时也大大提升了我国飞机智能设计的水平,使我国飞机研制水平迈入世界先进行列。