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助力歼-8升空,你不知道的歼-8强度设计和试验

兵工科技 2019-08-26 10:01:35
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图注:冯钟越与同事合影,后排左起第四个为冯钟越

图注:冯钟越与同事合影,后排左起第四个为冯钟越

1969年7月5日,我国独立自主设计、研制的歼-8战机首飞成功,开启了我国航空事业的新篇章。歼-8以其优秀的高空高速性能,成为了当时中国空军国土防空作战的主力机型,直至今日,其依然活跃在天空中,守卫着祖国的蓝天。歼-8的成功首飞,离不开研究人员的努力和拼搏,这其中,结构强度研究、试验是歼-8成功首飞中必可不少的重要一环。

冯钟越:歼-8强度研究工作负责人

飞机的结构强度,是飞机设计的基本,关乎着飞机性能的优越与否。在歼-8研制过程中,冯钟越担负歼-8的强度研究工作,是歼-8成功首飞的关键。

冯钟越1952年毕业于清华大学航空系,随后参与了多款战机的强度工作,例如歼教-1、初教-6等,1961年8月,航空研究院成立,冯钟越任歼击机设计研究所强度室副主任(1962年任主任)。当时他的主要任务是摸透(消化)从苏联引进的米格-21飞机,为我国以后自行设计新型歼击机创造条件(也就是后来的歼-8)。

为适应自行研制新机的需要,在消化米格-21飞机强度计算报告的基础上,冯钟越重视引进新技术,亲自参与并组织科技人员抓紧对小展弦比机翼应力分析和影响系数的研究,并以直接刚度法为基础,编制机翼应力变形分析计算程序。此外,他还领导了蜂窝结构、整体壁板和新材料的应用研究和优化设计,为设计新型歼击机作技术储备。这为我国研制歼-8飞机,奠定了基础。

1964年,研究人员开始自行设计我国第一架高空高速歼击机——歼-8飞机。在歼-8飞机设计中,冯钟越负责全机的结构强度和试验工作。为了使歼-8飞机性能优于米格-21,除了克服米格-21航程短、火力弱、不能全天候作战的弱点外,更重要的是提高推重比,增加机动性。在当时发动机已无太多选择的情况下,主要是提高结构设计水平,千方百计控制和减轻飞机的重量,以使飞机既有必须的强度、刚度,同时又重量轻、尽可能提高推重比。所以,这一艰巨的任务,便落在了负责强度工作的冯钟越身上。

图注:歼-8飞机地面静力试验模拟图,静力试验对于飞机结构强度的研究等,至关重要

图注:歼-8飞机地面静力试验模拟图,静力试验对于飞机结构强度的研究等,至关重要

冯钟越从我国飞机设计的实际情况出发,制定了《歼-8飞机强度计算原则》,确定了飞机各大部件的计算方案。他强调要在吸收米格-21飞机成功的计算方法的基础上“推陈出新,有所前进”,充分利用已经取得的科研成果,使歼-8飞机强度计算水平实现新的突破。机翼的设计计算采用米格-21飞机三次静不定解法,用LCVY位移法给出影响系数,校核计算用有限元法,使我国飞机设计采用了有自己特色的、先进的、可靠的分析方法,使电子计算机在我国自行设计的飞机上得到实际应用。机身的强度计算仍采用传统的简化假设。

为确保设计质量和飞机安全上天,冯钟越组织进行了一系列的试验研究工作,经全机静力试验证明,歼-8飞机的强度工作是成功的。钟越为歼-8飞机制定的强度计算原则及做法,后来在其他新机研制中得到借鉴或沿用,为我国歼-8系列飞机以及其他战机的研制,提供了丰富的经验和基础。

中国飞机强度研究所:助力歼-8系列升空

此外,中国飞机强度研究所作为歼-8飞机的参研单位,参与了歼-8飞机的结构强度试验,完成了全机地面共振试验、全机疲劳试验、摆振试验等一系列试验任务,攻克了多项技术难关,为助力国产飞机翱翔蓝天做出了重要贡献。尤其从1980到1988年,强度所历时8年完成了歼-8全机疲劳试验。

全机疲劳试验是飞机结构定寿工作的主要环节和依据。歼-8全机疲劳试验是当时国内规模最大、技术难度最高的试验项目,试验的圆满完成为我国歼-8飞机的维护、修理和定寿提供了重要依据。对改进歼-8系列飞机疲劳薄弱部位设计和工艺,大幅度提高歼-8系列飞机的疲劳寿命,指导歼-8系列飞机的设计和发展,都具有重大意义。

在试验中强度所取得了一系列突破,如设计了国内第一个自行研制的先进大型结构试验通用程序,引入了控制组与子控制组概念;采用了先进的控制方法,开创了国内首次在前馈控制中引入飞机结构柔度影响系数矩阵的先河;成为国内首先实现计算机全数字直接控制全机悬空42点协调加载的疲劳试验。在原航空部组织的技术鉴定会上,鉴定意见指出“歼-8全机疲劳试验的技术与水平在国内处领先地位,达到八十年代国际同类试验的水平”,并荣获国家科技进步二等奖。

图注:中国飞机强度研究所,作为歼-8飞机的参研单位,参与了歼-8飞机的结构强度试验

图注:中国飞机强度研究所,作为歼-8飞机的参研单位,参与了歼-8飞机的结构强度试验

结语

强度研究和试验,使得歼-8成为了一款优秀的飞机,开启了我国航空事业的新序幕;同时在歼-8研制过程中,开创的多种强度计算和试验方法,也为我国以后先进飞机的强度设计和试验,提供了丰富的经验,是我国航空工业发展历程中不可或缺的宝贵财富。

责任编辑:郗延祚
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