为什么要做静力载荷试验,静力载荷试验步骤

运-20是大型运输机,它最重要的工作就是装载重型武器装备和物资,有说法称,像C919那样的客机,其地板主要是搭载客人,而运-20,它的地板则要承受住主战坦克的压力。因此，这给运-20的结构是不是结实可靠提出了极高的要求，而要解决这个问题，主要靠的是静力试验和破坏性试验。

航空工业强度所阎良厂区俯瞰

由于结构设计的高度复杂性和巨大工作量，使其成为运-20型号全线保“后墙不倒”的关键。结构强度试验是飞机整个研制过程中第三棒，全机地面工程试验又是飞机首飞前的重点试验项目之一。结构强度攻关进行得异常惨烈，团队几百号人从一个黎明到下一个黎明，从一的安全，这像三座大山一样压在试验团队的头上，全机地面静力试验还没开始先给了一个下马威。

2010年夏天，大运飞机后机身刚度试验，整个西安正处于最炎热的九月份，而当时的试验厂房还是一个由铁皮搭建的临时工棚，整个的通风设施也不是很好。正值中午的时候，整个试验厂房里面的平均温度达到了40℃以上，而飞机上面接近试验厂房顶棚的位置温度已接近50℃，在这样的环境下，人就是什么都不干，在里面待上几分钟也是大汗淋漓。为了检查整个结构损伤，试验人员穿着连体工作服和防滑胶鞋，带着安全帽、安全带，借助高空升降车升到飞机十几米的高空进行检测作业。现场的环境也相当复杂，整个飞机上布满了机载设备和测量设备，以及导线、油路油管等，留下的检测空间非常有限。检测基本上是半蹲或者半趴的状态，有时还要钻进飞机狭小的密闭空间进行内部测试，整个感觉人一天都是湿的，汗顺着安全帽的系带往脖子里灌，连体工作服被汗水浸透了黏在身上，非常不舒服。在这样的检测环境下，从早上九点进入厂房，一直到下午七点，走出试验厂房，整个一天的时间都在飞机上爬上爬下，进行检测。结果成功发现了试验件里面隐藏的结构损伤，为后续整个结构的修理和设计改进提供了非常宝贵的信息。

2011年，试验团队进行大运飞机的平稳强度试验，刚好是那一年的三九第四天，天气也比较阴沉，加上试验基地处于秦岭山区里面，室外温度-8℃。由于试验场地的限制，试验必须在室外进行，在当时那种特别寒冷的环境下，给检测工作带来了很大的困难。首先在做超声波检测的时候需要在附件表面喷上一层水，在当时那个环境下，水一喷到表面上马上结成了冰，超声探头与附件一接触马上就碰在了一起，检测就没法开展。怎么办？这边催得特别着急，那边又不具备条件，最后决定采用盐水进行试验，结冰现象才有所改善。由于试验件面积比较大，整个检测工作在寒风中持续了四个多小时才完成。等到整个检测完收拾仪器的时候，试验人员握着探头的手都冻僵了，钻心地疼，而且每一个人的袖口都打湿了，结成了硬梆梆的冰块，在这种状态下为大运的平稳试验画上了圆满的句号。

运-20整机静力试验

大运后机身五门结构试验是2012年完成的一项全尺寸大部件结构研发性试验，也是作为后期全机静力试验的重点试验技术的探索和研究。专项试验具有很大的风险和难点，直径约6米，长度约20米，将近20吨的试验件要固定到承力墙上，对试验要求很高，需要设计人员的设计必须正确且精准，不能有一点差错。机身冲压试验，高速高压，高压气体高速流动产生的啸叫声震耳欲聋，可以看到机舱内明显的膨胀变形，以及滑动和滚动。后机身五门结构设计形式是大家头一次遇到，面对几百个位移测量，数千个地面测量，上万个控制参数，试验团队不仅圆满完成了试验任务，并且还研究出许多新的试验技术，申报了国家专利。

就在大运研制同一时期的另一个战场，用于静力试验的大运002架机，从西飞移位到航空工业强度所，首飞前的各项试验也在紧锣密鼓地展开，它们是决定大运是否能够按期首飞的另一个不可或缺的重要环节。

时任所长孙侠生表示：“后边能不能保证进度就看我们的了。不能因为我们的原因，耽误了大运的首飞节点，啥叫后墙不倒？有人说后墙是不倒，但底下带着轱辘，我们不能做带着轱辘的后墙，强度所就靠住这个承力墙了，这就叫后墙不倒。”

由于全机静力试验成本高、周期长，在进行全机静力试验过程中，大量的试验数据在试验现场无法及时实时观测、分析、做出判断和预测。为了及时在试验现场全面掌握试验测试数据，确保试验安全，强度所开发了试验数据显示与一致性评估软件，建立了一套全机静力试验快速评估系统，有效提高了全机静力试验水平。其主要功能包括：试验数据的实时显示和分析，试验数据与分析数据的实时比较，试验数据的查询、分析、修正和统计，试验数据与分析数据的一致性分析和评估以及三维实时显示。

按照航空业界的惯例，全机静力试验分为首飞前和定型前两种，大运首飞前，只需把飞机加载到设计载荷的67％，即可满足首飞条件。尽管如此，这场静力试验仍然是国内规模最大、技术难度和技术风险最高的试验。一体化框架系统，是大运全机静力试验的关键系统，它加快了试验准备的进度，提高了效率，保证了试验过程中安装检查的安全性，整个大运的全机静力试验，就是在这个框架里完成的。经过近一天的试验，大运首飞前全机静力试验最后一个工况达到设计预期，一次成功。

运-20 02架静力试验机

全机静力试验的最后一项试验，是要把飞机做到破坏，当时设计试验是加载到120％，如果加载到120％极限载荷还不坏的话，这个试验不成功，如果是在100％载荷之前破坏的话也不成功，它有一个值必须在100％～120％。这个试验技术难度非常高，它是目前国内迄今为止试验规模最大、试验件变形最大、试验载荷最大的一项试验。整整一个月，试验团队对各种试验图样包括参数进行了无数遍的检查，基本上每天的工作时间都是晚上加班到凌晨一两点，只能靠时间反复地检查，来确认整个过程，确保试验万无一失。

大运研制验证试验，从2012年5月至12月6日，经过194天的艰苦奋战，强度所顺利完成了大运首飞前13个项目，创新八大关键技术，并为中国的航空型号研制构建了积木式验证体系。

原型机试飞有着不同的分工，包括飞机的结构强度、空气动力学、飞行性能、飞行品质，系统的功能、性能等，以及飞机的极限边界飞行等。

2014年9月28日上午10时27分，大型运输机运20在航空工业强度所阎良新区101厂房，进行着一场2.5g破坏试验，其目的是测试飞机的极限载荷，发挥它的全部潜能，这是继大运首飞成功之后，进入适用领域所要经历的一系列重要测试的开端。

全机破坏试验，除了要做它的静强度验证试验以外，还要进行一个摸底试验，看一看它这个结构到底能有多大的承载能力。航空工业强度所全机静力试验技术主管裴连杰介绍，我们当时设计载荷是加到120％，如果加载到120％极限载荷还不坏的话，我们这个试验不成功，如果是在100％载荷之前破坏的话也不成功，它有一个值必须在100％～120％。

大运要承载2.5g的压力，相当于飞机在飞行时要承担自身总重量的2.5倍载荷，如果飞机的负载能力过低，将会面临巨大的安全风险，如果负载能力过高，则证明在材料和设计上没有充分利用潜能，飞机性能还没有得到充分优化。

运-20的机翼主承力盒段，是全机强度设计和试验的主要麻烦之一

这是国内航空领域迄今为止试验规模最大、试验件变形最大、试验载荷最大、难度最大的一项试验。全机静力试验通过液压作动筒的加压产生拉力和压力，模拟飞机在空中的各种受载情况。在整个加压的过程中，大运飞机上任何一处发生的变化，都将被准确记录下来，以确认飞机在实用条件下的绝对安全。

这个名叫全机稳定俯仰工况破坏试验的项目风险极大，试验系统如果有一点点不可靠，或者系统本身如果到了进入载荷很高状态的时候，恰如一个弓拉满的时候，或者接近拉满的时候，突然一个弦断掉了，或弓断掉了，危害性将是极大的，很可能给试验件造成一个不受控状态的破坏，这个时候必须要做到整个控制系统精准可靠。这是极其震撼的画面，大运跨过了100％的承载底线，并在负载110％时实现破坏，证明了设计制造的完美精确。

在大型运输机的强度试验中，强度所的参研人员昼夜奋战850多天，获得了上万个精确的性能数据，为大型运输机进入实战领域奠定了扎实的基础。