飞机飞行载荷实测技术分析
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摘 要：飞机飞行过程中需要进行外栽荷测量，以此判断结果的可靠性，判断飞机飞机过程中的受载情况，并分析结果的正确性，以此优化飞机的飞行结构。本文分析了应变法与压力法两种测量技术的运用原理、适用范围、适用范畴等，应变测量法主要校准地面加载方式下的飞机机身、机翼、起落架、尾翼等部件，压力分布测量法使用压力带在襟翼、机翼、缝翼等翼面上按照气流方向设置静压孔。应变法主要运用于飞机各部件载荷研究，压力法主要运用于飞机外表面气动力载荷分布情况的测量。应变法实施较易，测量精度较高，压力法运用较为复杂，处理难度较大，经济性不足。进而研究地面载荷标定试验与试飞数据处理两种载荷数值处理方式，为飞机的安全飞行提供数据依据。
关键词：飞机飞行 载荷实测技术 应变法 压力法
中图分类号：V217+.32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）12（a）-0002-02
1 飞机飞行载荷实测技术
飞行载荷实测的进行是在飞机整个飞行包线范围下对飞机的各种受载情况进行研究的技术，包括应变法与压力法两种测量技术。
1.1 应变测量法
应变测量技术运用中主要采取地面加载方式对飞机机身、机翼、起落架、尾翼等部件进行校准，研究应变计电桥响应与测量部件载荷之间的关系。机翼剪力、弯矩、扭矩，机身扭矩、弯矩，活动面较链力矩、垂直与水平方向上尾翼剪力、弯矩、扭矩等数值均可通过应变计电桥响应以及飞机实际飞行过程中的参数等数值而得到[1]。
1.2 压力法测量法
压力分布测量法运用过程中使用压力带在襟翼、机翼、缝翼等翼面上按照气流方向设置静压孔。在飞机飞行时，运用测压设备测量绝对静压基准与压力孔压力之间的差值。压力带安装过程中要求沿多个展向剖面进行，要求其中翼面静压能够较为均匀地分布。
积分压力分布数据可通过气动载荷测算得到。这一测量方式具有一定的适用性，难以将其用于襟翼等结构，压力分布测量法则对此进行了一定补充。
飞机各部件载荷可采用应变法进行测量，飞机外表面气动力载荷分布情况则运用压力法进行测量[2]。从实施情况上判断，应变法实施较易，具有较高的测量精度，压力法运用中由于测压改装施工情况较为复杂，具有大量的数据，处理难度较大，经济性较为有限。因此在飞机各部件载荷测量过程中更多地运用应变法。在实际测量过程中要求对飞机机翼等测量对象进行载荷标定试验，以此在应变电桥输出码与输人载荷之间建立数值关系。将得到的分析结果运用到飞机机翼等测量对象之中，并将这一结果转换成载荷结果。
2 載荷测量电桥
目前在飞机载荷测量中大量运用的方式为电阻式应变片，具有较广的测量范围，精度与灵敏度较高，具有较好的频率响应效果。运用过程中首先要求将应变片贴在关键部位与截面的正确位置之中，使其构成惠斯顿电桥，在测试过程中一般具有以下几种表现。第一，四个桥臂均具有效应变片的全桥。第二，相对与相邻桥臂中的半桥应变片均有效。第三，一个桥臂中属于具有与效应变片的单臂桥。
若采用全桥4个应变片均参与工作的方式，能够达到较为良好的温度补偿效果，能够提升测量电桥的抗干扰能力与稳定性，灵敏度较高。在运用过程中一般扭矩桥与剪力桥设置+45°/—45°片，拉压桥与弯矩桥则使用0°/90°片。
3 地面载荷标定试验
部件在飞行中主要受载状态的测量即为地面载荷标定试验，要求地面加载试验飞机，记录应变电桥与施加载荷，对数据进行回归分析，在应变电桥输出与结构载荷数值之间建立回归关系，即为测量得到的剖面载荷方程。运用应变法测量飞机结构载荷，以此判断测量剖面的剪、弯、扭等载荷数值，完成载荷地面标定试验之后再进行载荷试飞[3]。
4 载荷数值处理
载荷数值处理过程中要求同时进行地面载荷标定试验数据处理与试飞数据处理两种处理方式。
4.1 地面载荷标定试验数据处理
要求分析加装的应变计电桥桥响应特性，并完成载荷标定试验，选择载荷方程的应变计电桥，要求分析电桥的数据重复性、敏感性、有效性、线性。加载载荷在达到一定强度数值之后，应变电桥逐渐改变为无效电桥，不敏感电桥中值变化不大，非线性区指的是不是线性变化区域，在三次重复测验之后均不重复的曲线则重复性不好。
研究中测量剖面的剪力、弯矩、扭矩，得出载荷方程。测量之后得到应变数据样本，回归分析之后建立载荷方程，采用多线线性回归分析方式，首先建立回归方程，并估计方程中的各项参数数值，对回归方程中的各项回归系数进行假设检验并进行预测分析，包括显著性检验与方差分析等。
4.2 试飞数据处理
对收集到的相关数据进行试飞数据处理，采用预处理与二次处理。要求将收集到的参数码值转化为物理量，据此得出飞行起落中不同参数所需要的时间，以此进行有效性检查，针对其中不合格的数据坚决予以报废。同时组织补飞或重飞，对其进行有效的误码检测，并对其进行进一步的处理分析。
二次处理中需要运用到计算关键部位应力、应变净变化量、应变初值、各剖面载荷、关键部位应力等，并判断应力水平与载荷数值。实际严重受载工况条件下，得到的实际试飞数据一般比理论上最大值要小，不同研究数值具有足够的安全余量。
载荷工况特征主要包括多点加载、单点加载、分布加载等形式，分别具有不同的运用作用，在校验载荷方程方面主要运用分布加载工况，电桥特性分析层面主要是通过单点加载工况实现，载荷方程的建立层面主要是由多点加载工况实现。
5 结语
飞机在真实的飞行条件下受载情况可以通过载荷试飞得到，应变法运用中结合地面载荷标定试验对各个数据建立载荷方程，将各项数值代入之后得出剖面载荷与关键部位，以此计算极限状态下过载、极限动压、过载等数值，据此判断飞机结构安全性。据此判断飞机结构振动特性、承载特性等，建立载荷数学模型并验证，分析并修订地面试验数据以及强度理论计算，对飞行试验结果进行进一步验证分析，关注飞机飞行过程中可能出现的负荷情况，并对其采取及时有效的应对措施。
参考文献
[1] 张海涛，张鹏程，李亚南.基于应变法飞机起落架舱门载荷实测研究[J].现代机械，2018（1）：83-86.
[2] 曹准，张青华，张俊国，等.飞机水载荷测试中的承力地板施工技术[J].建筑施工，2019，41（1）：106-109.
[3] 王泽峰，谢强.某涵道式尾桨直升机垂尾载荷实测研究[J].工程与试验，2018，58（1）：24-26.
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