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虚拟实验护航保障安全飞行

日期:2020-04-15编辑作者:政治焦点

你所不知道的 飞机虚拟实验

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热点背后

近日,114架ARJ21-700飞机在南通完成最后的试飞,并通过中国国家民用航空总局的认证成功交付成都航空公司,成为中国商用航空公司向成都航空公司交付的第9架ARJ21-700飞机。

实习记者 于紫月

多年来,国内的飞机一个接一个地飞出巢穴,进入蓝天。随着越来越多的人选择乘飞机旅行,我们不禁要问我们的飞机是否安全。飞机是否足够坚固如何考虑飞机结构的强度有鉴于此,《科技日报》记者近日采访了中国飞机强度研究所计算结构技术与仿真中心副主任聂晓华。

近日,ARJ21-700飞机114架机在南通完成了最后一架次交付试飞任务,通过中国民航局认证,顺利交付成都航空,成为中国商飞公司向成都航空交付的第9架ARJ21-700飞机。

不管是几公斤大小的无人机,还是载有数千名乘客的大型客机,不管是军用战斗机还是民用运输机,每架飞机都会有一个专门的研究小组在一天前进行严格的强度测试。能够承受载荷和环境的结构。飞机结构强度试验是飞机研制中必不可少的环节。

这些年,一架又一架国产飞机飞出“巢穴”,飞向蓝天。随着选择乘坐飞机出行的人越来越多,我们不禁想问,我们乘坐的飞机是否安全?飞机的强度是否足够?对于飞机结构的强度又是如何考量的?科技日报记者带着这些疑问,近日采访了中国飞机强度研究所计算结构技术与仿真中心副总师聂小华。

进行飞机强度试验不容易,大型飞机进行强度试验时,机翼的最大载荷可达数百吨,机头变形可达几米。在地面进行强度试验时,需要通过数百个加载通道对飞机施加载荷,以模拟空中的载荷状态。聂晓华说,同时,还布置了数千个传感器来测量飞机的装载状态,但是这个实验对于确保飞行安全是必要的。

结构强度实验保障安全飞行

据报道,在飞机设计制造过程中,为了保证结构强度满足要求,需要依靠大量的积木甚至整个飞机试验来完成强度设计的验证和评价。整个试验过程不仅需要巨大的财力和物力,而且稍有不慎就会导致结构意外损伤和破坏,具有风险高、周期长、成本高等特点。

“不论是小到几公斤的无人机,还是大到载客上千人的大型客机,不论是军用战斗机还是民用运输机,每一架飞机在上天之前都会有专门的研究团队对其进行严苛的强度实验。”聂小华告诉记者,结构强度是指结构承受载荷和耐受环境的能力,飞机结构强度实验是飞机研制中的必要环节。

近年来,随着计算机技术的发展,人们开始探索如何将真实的实验环境和实验物体的物理特性转化为数字和公式,并将它们输入计算机,建立数字模型,模拟真实过程。从此,虚拟实验技术应运而生。

进行飞机强度实验却不是件容易的事情。一架大型飞机进行强度实验时,其机翼上承受的最大载荷高达几百吨,翼尖变形可达好几米,在地面进行强度实验时,需要通过几百个加载通道将载荷施加到飞机上以模拟空中受载状态,同时要布置数以千计的传感器测量飞机的承载状态。“但这项实验是确保飞行安全所必须完成的。”聂小华说。

虚拟实验技术是集大数据、计算力学和强度理论、实验数字化和虚拟现实技术于一体的综合性技术。它采用现代数字建模、虚拟仿真、增强现实和数据挖掘等技术,在数字空间中完成强度研究、设计和验证,在虚拟环境中对飞机结构强度进行评估和验证。对物理实验,优化和降低物理实验的工作条件,逐步取代一些物理实验,降低实验风险,缩短实验周期,节约实验成本。

据悉,在飞机的设计和制造过程中,为了保证结构强度达到要求,需要依靠大量积木式乃至全机实验来完成强度设计的验证与评估工作,整个过程不仅需要耗费巨大的财力物力,稍有不慎还会在实验中出现非预期的结构损伤和破坏,其风险大、周期长、成本高。

记者了解到,国外一些大型飞机公司已经开始利用虚拟实验技术对实验进行充分的分析和预测,并在实验过程中评价实验和分析的一致性,从而有效地控制实验周期和风险。

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