【趣聊航空】
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如同預防疾病、延長人類壽命一樣。提高飛機的使用壽命,讓飛機更安全地飛行,一直以來都是吸引無數科研人員為之奮斗的目標。隨著航空科技的不斷進步以及延壽技術的提高,飛機的使用壽命在逐年增加,大齡、超期服役的飛機也越來越多。可以說,延長飛機的壽命已成為一個發展趨勢。那么人們為延長飛機壽命做出了哪些努力呢?
首先是對飛機結構認知的提高而帶來的設計思想的演變,以可靠性為中心思想的提出,把飛機的壽命問題,變成了飛機缺陷的檢測和修理問題,維修的經濟性成為決定飛機使用壽命的主要因素。當飛機接近或超過設計目標后,只要在大量工程計算及實驗數據的支持下,完成必須執行的補充檢查和改裝工作,設計出新的維護方案,確保不出現廣布疲勞損傷,就可以延長壽命限制、繼續安全飛行。
飛機設計出產后,疲勞試驗卻仍在進行。飛機全尺寸疲勞試驗是航空疲勞損傷容限試驗領域最高技術水平的體現,能預測飛機的余壽。也可根據試驗結果,識別飛機哪些部件需要更嚴格的檢查,哪些需要修理和替換,進行“查缺補漏”式的改進,修補設計漏洞或缺陷。有的飛機針對疲勞件或飛機其它重要部件,開展“改頭換面”式的加改裝,針對任務需求或昔日的“瓶頸”“短板”,通過局部改變、更換或改進原戰機的配置、結構、材料、尺寸、形狀、安裝位置等,提高使用性能,延長使用壽命。
1970年以前,我國對飛機壽命的概念還比較模糊,使用中有很大盲目性,機毀人亡的事故時有發生。當時發達國家是每個機種提供5架飛機做實驗,而我國由于經費的限制,只能提供一架。就在這樣困難的條件下,我國飛機結構壽命與可靠性理論的奠基人高鎮同院士主動請纓,硬是用一架飛機的試驗數據得到與五架一樣的安全壽命數值,完成了這個聽起來天方夜譚般的任務。
從上世紀70年代開始,高鎮同院士就和他的團隊采集了400萬億個數據,攻克了技術難關,解決了多個疲勞相關的世界性難題,所以在1993年的時候,我國飛機的壽命就已經從1000多個小時延長到了3000小時,涉及殲擊機、轟炸機、客機、運輸機、直升機等20多種飛機型號,經濟效益達數百億元,為保障部隊的戰斗能力和飛行安全作出了歷史性重大貢獻,軍事和社會效益巨大。目前,我國的戰斗機在此基礎上,壽命已經大大增加。
飛機在研制過程中固然選用了抗腐蝕能力很強的高級材料、優良的表面處理工藝、高效的復合涂層等。但在制造裝配過程中,仍可以利用一些有益手段提高飛機壽命。
由于應力集中是影響疲勞強度的主要因素。因此,減緩局部應力是提高構件疲勞強度的一項重要措施。
例如,殲6飛機前起落架輪叉在接耳根部易產生裂紋,就是由于接耳根部的圓角半徑過小,且外緣的圓弧過渡區過小,形成尖角造成的。針對這一情況,部隊采用了銼修和打磨的方法,工廠將接耳根部圓角半徑加大,并使根部外緣有一定寬度的圓弧過渡面,從而排除了這一故障。
除此以外,提高構件表面光潔度,也是提高構件疲勞強度的重要措施。消除構件上由于加工而殘留的刀痕、防止構件表面人為地造成損傷都可以有效降低構件表面的粗糙度。
要想身體好,平時保養少不了!機務人員的維修、維護是飛機長壽的重要保障。在機務維護過程中,要貫徹各項日常防腐措施,如:防水、通風、清洗、除銹、補漆等等,還要適時進行必要的腐蝕故障檢查,對早期腐蝕故障及時采取針對性防腐修理,更新和加強已腐蝕和損壞的地方,更換已不能修理和防腐處理的結構件,讓早期的腐蝕不能進一步擴大。在大修過程中要進行全面徹底的腐蝕檢查,采用先進的防腐修理技術,恢復和增強飛機的抗腐蝕能力,必要時要作局部的結構防腐設計改進,改善局部小環境,使關鍵部位不失控。
那么,延壽后的高齡飛機能否保證安全飛行嗎?
高齡飛機不見得就不安全。因為飛機不是整體壽命達到就必須退役。很多零部件,包括重要部件,如發動機,起落架,機翼都是可以更換的,所以高齡飛機并非所有部件都是舊的,新換的起落架或者發動機,安全性能并不差。而且飛機都是定期停場檢查,兩三個月做一次小檢,十次小檢做一次大檢,根據不同使用需要檢查時間間隔略有區別,檢查之細、之全也超乎你的想像,所以,即便坐上高齡飛機也不用害怕,他們“老當益壯”著呢。
審核:郁大照(海軍航空大學)
撰稿:楊 斌
策劃:吳玉良 周堅毅 宋雅娟 肖春芳
監制:張 翼 戰 釗
編輯:宋雅娟 肖春芳
出品:中國科協科普部 海軍航空大學 光明網