用創新打造直升機疲勞設計的生命—— 記直升機所強度設計室動強度組

文 蔡培 韓景昌

在直升所活躍著這樣的一組人，他們在旋翼及起落架靜強度、全機疲勞、空測等領域自由馳騁，被譽為直升機壽命的設計者，他們不僅為我國多個直升機機型進行了疲勞設計并為之定壽，保證了在役直升機的飛行安全，有力地加強了我空中力量，而且還產生了顯著的社會、經濟和軍事效益。

疲勞斷裂是國際公認的難題。它取決的因素多，如材料、設計、工藝、試驗、使用情況等等都會對使用壽命產生影響，造成疲勞斷裂，影響直升機安全。近年來，動強度組不斷轉變設計理念，把提升技術創新能力擺在突出的位置，由疲勞定壽到疲勞設計，邁出了跨越性的一大步，使直升機的安全壽命得到大幅度的提高，解決了多年來困擾部隊正常使用的壽命問題，并將疲勞設計在我國研制的大型航天載人離心機和風力發電機等領域的疲勞定壽中應用和推廣，產生了巨大的經濟效益。

直升機疲勞定壽工程始于直8。那是一項非常具有開創性的工作。試測數據準確與否，直接影響飛機的飛行安全。為此，動強度組攻關團隊夜以繼日地刻苦攻關，用了三年時間，完成了從制定技術方案、疲勞試驗、載荷測量、載荷譜編制到壽命評定的全過程。

技術創新是永恒的主題，疲勞技術也在不斷發展。為擺脫受制于人的被動局面，獲得自主發展的主動權，動強度組依靠技術攻關和創新不斷突破疲勞設計的關鍵技術。在CMH的國際合作中，該組成功將直升機疲勞工作從疲勞評定轉變為疲勞設計。此后，在項目研制過程中，疲勞設計技術日趨成熟。該組通過進行大量開創性綜合分析對比研究，準確把握疲勞核心環節，著力突破制約直升機疲勞技術發展的瓶頸技術，采用理論分析、實踐檢驗相結合的設計理念，開創性地引入打樣設計載荷和多載荷多點協調試驗法，進行主槳轂中央件、支臂等關鍵件疲勞設計、驗證工作，為結構設計、驗證提供了有力依據。通過疲勞設計，直升機中央件等多個部件疲勞壽命提高了數十倍。

在多年的實踐中創新，在創新中發展，動強度組在實踐中發展了一套先進的標準全范圍S-N曲線評定技術，并在大量分析飛行實測數據的基礎上，尋找規律、總結經驗，提出一套充分反映直升機動部件實測載荷分布的頻數加權帶置信度水平的實測載荷譜國際首創編譜方法，解決了直升機載荷譜編制技術關鍵，還采用壓縮低周保載時間和全范圍損傷等效的機體結構加速疲勞試驗譜編制方法，解決了飛行任務剖面確定和實測載荷處理、載荷等效和載荷驗證等技術難點，其加速試驗技術也使得疲勞試驗周期也由正常8年2萬多試驗機時縮短到2年不足4000試驗機時，減少了6年的試驗周期。

在對多種直升機的疲勞設計過程中，該組取得了多個創新成果，其疲勞設計的Sizing-load載荷法、復合材料槳葉強度一體化設計方法、載荷實測數據處理的動/靜載荷分離編譜技術、飛行載荷實時監控技術、多載荷協調模擬疲勞試驗設計、著陸裝置疲勞設計與試驗技術等數十項技術在國內處于領先地位。該組提出的在相近成熟機型、結構的基礎上，進行疲勞性能和載荷橫向對比分析，確定結構尺寸，通過采用打樣設計載荷確定復雜關鍵件疲勞試驗的方案在實踐過程中得以驗證。這套理論為多個機型疲勞設計成功發揮了獨到的作用。

天道酬勤。目前，動強度組擁有了一支高水平的科研設計隊伍。這支老中青結合、以青年科技骨干為主的僅有23人的技術團隊卻擁有5名研究員、4名高工、6名所級技術專家和若干名室級技術骨干。近年來，該組取得以兩項國防獎為代表的一批科研成果，在各型號中先后有20人次立功。該組在工作中形成了10余本企業標準，有些已上升為航空行業標準，甚至成為國標、軍標。這對于提高直升機疲勞技術水平、實現直升機產業跨越發展具有十分重要的意義。