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“飞机撞鸟”世界性难题有新打破

2019-07-16 05:05:20 投稿人 : admin 围观 : 31 次 0 评论

  原标题:“飞机撞鸟”世界性难题有新打破

  刘建平 郑真 张阿娇 中国青年报·中青在线记者 孙海华《中国青年报》(2016年04月26日11版)

“鸟撞”现在是世界性难题。西北工业大学供图“鸟撞”现在是世界性难题。西北工业大学供图 李玉龙教授 郭友军/摄李玉龙教授 郭友军/摄

  针对“飞机撞鸟”的世界性难题,西北工业大学李玉龙教授团队通过数年研讨,新近提出一种新的规划理念,获得抗鸟撞研讨范畴的立异性严重打破。

  2015年12月17日,我国水兵东海舰队一架飞机在练习中发作飞翔事端,飞机坠毁,机组人员及时跳伞,事端未形成人员伤亡。音讯发布后遭到社会各方重视。

  经查询,事端本相发表:战机掉落是因为在空中意外遭受鸟撞。在此次事情中,失事发起机进气道内壁存在一条长约80厘米,宽约10厘米的喷发状血迹,并在内部叶片上发现多处软组织残留痕迹。

  经判定,判定为发起机叶片损坏为鸟撞所形成的,所碰击的是一只体重在1~1.3千克左右的成年绿头鸭。

  “鸟撞”是世界性难题

  为什么一只分量至多几公斤、飞翔速度相对缓慢的小鸟,会对比它巨大得多的飞机形成如此大的损伤?

  咱们所说的“鸟撞飞机”,实际上是“飞机撞鸟”,问题的本源就在于飞翔器运转中的高速,而不是鸟类自身的质量。

  依据动量定理,一只0.45公斤的鸟与时速800公里的飞机相撞,会发作153公斤的冲击力;一只7公斤的大鸟撞在时速960公里的飞机上,冲击力将到达144吨。

  高速运动使鸟的损坏力到达惊人的程度,一只麻雀就足以撞毁下降时的飞机发起机。而鸟类的生物特性,决议了它以间隔而非速度作为“是否飞走”的判别基准,但飞机的高速度让它还来不及反响,就变成了“凶手”和献身者。

  “鸟撞”现在是世界性难题。依据国际航空协会计算,1912年以来,鸟撞至少导致63架民用航空器失事;军用飞翔器速度快,鸟撞损害更为严峻,1950年以来文献记载的严峻事端超越353起,至少165人罹难。1992~2008年,我国军用飞机因鸟撞形成20起严峻的飞翔事端、58起飞翔事端征候和210起飞翔问题,导致18架飞机坠毁、12名飞翔员献身。

  一次又一次机毁人亡的空难用“惨烈”“血淋淋”的实际警示咱们,飞机防鸟撞必需求列入人类科学研讨的严重课题了。

  面临频发的鸟撞飞机事端,现在遍及选用的处理办法是驱鸟,常用的有空气炮、录音驱鸟、猎杀、豢养猛禽、仿生航模驱鸟等。尽管自动驱鸟在很大程度上削减了鸟撞飞机事端的发作,但百密一疏,仍不能从根本上处理问题。

  除了驱鸟,第二种办法便是对飞机自身进行“抗鸟撞”规划。

  在抗鸟撞飞机规划上,国际上一般选用两种理念。一种是“以硬碰硬”,通过改进飞机资料,以提高强度来应对鸟撞发作的巨大冲击力。但这种做法对资料的要求很高,既要分量轻又要强度高,会遭到资料技能及本钱的约束。

  二是选用吸能资料。好像海绵吸水,机体资料会吸附冲击力,确保飞机结构不受丢失。这种做法现在在轿车上的使用十分遍及,但对于飞机上使用的研制和遍及程度而言,也是件难事。

  “鸟撞”原理来源于大禹“疏胜于堵”

  针对这一世界性难题,西北工业大学李玉龙教授团队立异性地提出了一种新的规划理念。其理念的中心便是“以引导能量替代对立能量”,“就像大禹治水,‘堵’是下下策,‘引导’才是良方。”李玉龙教授形象地说。

  实际上,正是从大禹“疏胜于堵”的理念获得启示,团队想到通过改进机身结构的办法来应对鸟撞,而不是单纯改动强度和资料。

  李教授是这么解说的:“鸟作为一个软体,在高速碰击的过程中,表现出的是一个液态的状况,就像水打在一块板子上相同,既然是这样的流体,那么咱们就能够把它引导得更合理。”

  以尾翼为例,这儿最需求维护的是主梁,因其背面附有重要的器材设备。李教授和团队在尾翼内置了一块三角形的蒙皮,用与活鸟平等质量的硅胶模块,以644km/h的速度进行冲击试验。当尾翼遭到碰击,蒙皮变形成像刀片相同的利器,将冲击物飞开,然后涣散冲击发作的动能,确保机身无缺。

  “难就难在,现有的研讨很难考虑到这个视点。”李教授表明,另一个难点,在于添加结构的一起,却不能改动机翼的本来分量,否则整个机身的气体动力学结构都会改动。这就需求在削减机翼其他部分分量的一起,提高强度。

  从理论到完成使用,需求一系列的试验验证。试验不只能够验证理论,一起许多的试验数据也能够进一步批改和丰厚理论。李教授说,许多时分,试验下来的成果和理论料想存在很大的误差,看似简略的原理背面,却是整个团队废寝忘食、接连多年的探索——速度、结构上任何一处纤细的改变,导致的成果将截然不同。团队从前一连提出几种构型,都存在必定的问题。

  为了进一步加速研制功率与试验成功率,团队选用“仿真试验”与“实际试验”相结合的办法。通过多年重复验证,团队仿真试验的成果总算与实在试验简直彻底符合!进一步验证了李教授所提出理念的可行性与有效性。

  2015年夏天,李教授团队研制的“加强结构”现已通过了美国专利认证,本年就要拿到法国专利。并且,这项技能现已使用到了许多军用、民用的飞机上,也获得十分好的作用,其中就包含我国的大飞机C919。

  据李教授介绍,实际上,“鸟撞”的研讨范畴并不限于飞机上,日常交通工具如高铁、轿车在高速运转的环境下,怎么防备飞鸟、高处的落石等都是该范畴的研讨内容。

   “鸟撞”试验体系已得到使用

  除了机翼,飞机上另一个最易受鸟碰击的“重灾区”便是飞机发起机,30%~40%的鸟撞事端发作在发起机上。

  针对发起机结构,十几年来,李教授团队投入许多的精力在试验和实践中,研制出了一套针对“鸟撞”发起机的试验设备,现在现已得到了杰出的使用。

  在与国内航空相关单位的协作中,团队研制出的抗鸟撞地上试验设备——抗鸟撞空气炮,适航精度能到达1.5%~2%(一般水平在3%),确保了炮弹发射精度精确。现在,空气炮已被国内许多航空试验室选用。

  不管抗鸟撞结构,仍是炮弹,都需求依托紧密的测验办法和设备,及许多试验数据。静态试验相对简单,但在冲击状况下,资料的结构特点,如屈服应力、活动应力、损坏应力等要素均会发作极大的改变。怎么做资料动态力学性能测验,才是处理抗鸟撞问题的关键要素。这也正是李玉龙团队的另一张主力:高变形速率、高温环境下的力学性能测验。现在,相关设备已出口美国、澳大利亚等国家。

  据悉,“加强结构”现已在ARJ21-700飞机进步行了验证,现在尚处于适航要求的仿真试验阶段。一旦成功,将会为机身减去10.5kg的分量。

  记者采访结束时得悉:团队的下一步方针,是将机翼的抗冲击力提高到1.8kg,尾翼则要提高到3.6kg,这意味着,对立鸟撞的条件要求更高、更严厉。

  本报西安4月25日电

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