非洲國際快遞-解密新舟700（二）：新舟700飛機結構長壽命設計
| 作者：飛時達北京國際快遞公司 | 2021-10-02 閱讀數：1455 |
【編者按】新舟700飛機，是新舟系列渦槳支線飛機的最新產品，定位于承擔800公里以內中等運量市場的區域航空運輸業務，能夠適應高原高溫地區的復雜飛行環境和短距頻繁起降。據最新消息，新舟700飛機預計于2020年1月總裝下線。作為我國完全自主研發的新一代支線渦槳飛機，新舟700依托的關鍵性技術有哪些？又實現了哪些重大的突破和創新？11月22日起，民航資源網推出系列報道，解密新舟700背后的“硬核技術”。系列報道第二篇，帶您解析新舟700飛機結構長壽命設計。
輕重量、長壽命、高可靠性結構設計技術是飛機運營安全性、經濟性的重要保障，是現代民機設計的關鍵技術之一。長壽命與輕重量是結構設計的一對矛盾，長壽命結構不能以犧牲重量為代價，需要綜合權衡。而實現結構長壽命，需在飛機研制和運營的全壽命周期中，綜合考慮材料、設計、工藝、使用和維護等諸多因素，運用耐久性和損傷容限設計技術全面分析評定，給出設計和使用具體要求。
為了參與國際競爭，除了滿足適航規章要求外，新一代渦槳支線飛機新舟700結構設計，要求其設計壽命指標達到世界先進水平。從概念研發階段開始，設計團隊就全面貫徹抗疲勞設計思想，采用抗疲勞設計和工藝措施，開展多輪分析和大量研發試驗，從而為實現長壽命結構提供了保證。
頂層規劃，全壽命周期控制
結構使用壽命控制工作貫穿于飛機整個研制和使用全壽命周期，需要有全面、詳細的頂層規劃和控制方案，否則難以實現長壽命的安全使用。在新舟700飛機研制初期，設計團隊結合民機研制流程，全面規劃了初步設計、詳細設計、試制與驗證、批量生產等階段飛機全壽命周期內相關工作，制定了耐久性和損傷容限設計控制大綱。從材料選擇、結構布置、細節設計、防腐設計、維修設計等影響使用壽命的各個方面進行了詳細要求，針對各類結構規定了具體設計、評定準則。與多位國內外知名行業專家進行了廣泛交流，跟蹤研究了適航規章要求的變化，對最新廣布疲勞損傷有效性限制要求進行深入研究，制定了相關設計控制要求和評定流程方法。
精細設計，全面詳細分析
影響結構使用壽命的因素有很多種，需要從各個方面進行系統的考慮。在新舟700飛機結構設計過程中，設計團隊根據受載情況確定出結構疲勞敏感區域，選用抗疲勞和損傷容限性能優異的材料，并對這些區域提出了總體應力水平控制要求。新舟700飛機機身截面是由不同半徑的上、下圓弧加中間小圓弧過渡構成，該過渡區結構和受力非常復雜，是以往同類飛機最薄弱的部位，在試驗和使用中經常出現裂紋，就該問題，設計團隊在飛機概念設計階段進行了重點研究，通過分析發現上、下圓弧交點及過渡圓弧半徑對該區域應力分布有很大影響，為此以交點位置和半徑為可變參數，建立900多套細節模型尋找應力變化規律，最終確定了機身截面最優過渡參數，之后又對該區域結構進行了細節優化，并開展了等直段疲勞和損傷容限試驗研究驗證。由于出現疲勞裂紋的部位都在結構幾何發生變化的細節位置點，如開孔、缺口、臺階等，而這種細節點在飛機結構上是數以萬計的，如一塊機身壁板上就多達數百個，分析團隊針對每一個這種細節點都開展了詳細的分析。由于分析工作量巨大，分析團隊編制了一系列可批處理的計算輔助工具，極大提高了分析效率，并保證了分析質量。
制造細節控制，采取多項強化措施
制造過程對結構使用壽命也有非常重要的影響，合理選用工藝措施可以極大地提高結構壽命。在新舟700飛機結構設計中，對制孔工藝、鉚接工藝、倒角、光潔度等都在結構數模中進行了明確的標注和要求，并由專業團隊對影響壽命的細節進行逐一詳細審查。對壁板類鉚接結構，如機身壁板、機翼壁板，廣泛采用自動鉆孔鉚接工藝，提高鉚接質量；對重要的承力結構，如機翼下壁板蒙皮、加強框、重要接頭等，還采用了噴丸強化工藝；對主要傳力結構的連接孔，如翼梁與壁板連接、機翼對接等，采用開縫村套冷擠壓工藝。這些工藝措施將對提高結構抗疲勞性能起到很大作用。
開展大量積木式試驗研究驗證
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