连续应力下的“空中客车”

作者：Jörg Beyer

欢迎访问e展厅 展厅 6 液压元件/液力元件展厅 蓄能器, 液压缸, 油缸, 液压泵/泵站, 气液增压缸, ... 全部采用撼神HANCHEN 液压缸 采用撼神液压缸的测试工作台推压任意可能形状的轮廓。 干扰可以引起A340-600 型空中客车的两翼尖运动大于4 米。观察在试验条件下翼展不断地做上下几米的运动时，任何人都瞥见了商业飞机经受的材料应力空中客车经至少完成35000次飞行，为此它甚至将不离开临近Dresden 机场的飞机库。飞机的运动试验来自于94 个Hanechen 液压缸，这些液压缸是形成时间加速试验的核心元件，整个仿真试验要持续18 个月长，相当于一个能用25~30 年飞机的整个寿命期的运动结果。 40 年内的30 种飞机 自20 世纪60 年代Munchner IABG 作为主要承包者以来，已经被试验的飞机从‘龙卷风’到‘空中客车’300、310、320、330 和340。延长试验时间的目的是要提供试验证据证明飞机的机架有足够的使用寿命，并且消除正在验证中的任何可能的薄弱点。需要这些试验的客户包括所有主要的欧洲飞机制造商。IABG 联合Dresdener IMA Materialforschung 和Anwendungstechnik Gmbh 完成当年的试验。设计和建成试验紧花了两年时间。静态试验是在2001年9 月第一次飞行之前不久的2001 年4 月开始的，疲劳强度试验采用了IABG开发的新控制技术以便于在特别短的时间内完成试验。 用Haenchen 的液压缸做试验 从1974 年以来Haenchen 液压缸一直被用于飞机的这些大量动态试验。这些液压缸要用4400L/min 的流量并受高压的几公里长的管路，其中主管路直径200mm。过程计算机以这样的方式协调运动的顺序以至于负载对应‘空中客车’A340-600 的日常的实际飞行。为了这些运动尽可能逼真，所有液压缸都有比例阀驱动，液压缸使用撼神检测试验用专利的浮动环状间隙密封的液压缸。而且，为特殊需要还采用了撼神静压支撑活塞杆导向的液压缸。 不仅在计算机上仿真 校准工程师兼IABG 负责此项目部门经理Klaus Woithe 是如何总结40 多年得到的经验呢，他说：“在这种试验中发现的损坏是每天生活的一部分。”他坚持说“即使用现代计算机建立了模型，仍不能取代动态疲劳试验。”其实，按照通常的规则计算机分析不能按需要的精度重新产生某些在实际中发生的效应。既然飞机现在通常设计成能耐受一定程度的损坏，在机身表面出现几厘米长的破裂并不会危及飞机的安全。在Dresden 对对60 米长翼展和33 长机身的机翼结构进行了验证试验。起落架和发动机的支架的实体模型作为负载组件用作为核心技术的液压技术。 Woithe 说：“飞机可靠性动态疲劳试验中，负载仿真的核心技术是流体技术。这是因为控制、测量和流体技术在这儿并肩作战。”“计算机必须实时完成协议，借助于PLC 经控制回路在实际设置值同负载传感器值比较后才能启动。不只是控制，液压缸也能避免超载。要保证真正实验的先决条件就是采用高品质测试用液压缸。在这方面我们27 年来同撼神HANCHEN 一起已经一次又一次地进行极限测试。然而，到目前为止始终按预定计划运行。我们已经获得良好的成本-性价比。由于强度好，特别是低摩擦，优化的密封，优良的响应特性，低磨损，极快的活塞速度，极低启动力，疲劳强度好和使用寿命长，所以撼神Ostfildem（撼神生产基地）生产的测试用液压缸一直都是成功的。 18 个月—2.5 倍的飞机寿命 为安全起见，所做的试验验证时间已经超过一架飞机的期望寿命的2.5 倍。为了试验材料的疲劳可靠性，所有的飞行阶段都要仿真。这包括起飞和降落以及所有的飞行阶段，在这些阶段‘空中客车’经受负载的变化，即垂直的和水平的阵风和机动飞行。以这种方式甚至在良好气候条件下一个远距离跨越大西洋的飞行可以被压缩成一刻钟或半小时的仿真程序里。在短途、中长途的飞行里，一系列的各种情况的典型的飞行都已被确定，从标准飞行一直到在极端条件下的困难飞行。因为机舱是增压舱所以要借助一个压缩机和两个用于仿真的大型空气室，以便于仿真机舱压力和取决于每次飞行高度的周围环境的压力之差。完成1000 多次的程序，是按这些飞行的种类生成的。不断重复飞行直到达到按照规定的飞行总次数的要求。检查人员不停的检测，全面的不分昼夜检测整个测试结构以及3600 个应变仪和80 个位移传感器有规律的测量来保证损坏一出现立即就探测到。既然飞机制造成能容需一定程度的破损，所以从破裂起点开始就检测这破裂的进展情况直到裂纹达到了临界长度。然后修理破裂处或更换零件。特别是一个构想先进的监测系统确保飞机不会偶然地遭受无意的超载。 浮动环状间隙密封 精度需要要求破坏性的力，如，如液压缸的爬行效应应当避免。例如，在翼尖上恢复力非常低，但是两翼必须同时以670mm/s 的速度运动。在运动过程中机翼向上运动从零位起打2.9m，向下达1.2m。然而，如果液压缸的活塞和活塞杆不能尽可能光滑地运动，柔性结构很容易产生不合逻辑的振动。这种情况下，公差只容许在液压缸工程负载的3%以内；实际上都在2%以内。不合逻辑的振动会导致不希望出现的负载变化，并且会破坏试验结果。为此，既然带HANCHEN 专利的浮动环状间隙密封的液压缸总是具有相同的与压力无关的摩擦，所以它们特别适合应用在飞机的结构试验上。液压缸里面有贯通节流间隙的衬套可以变形，于是产生了百分之几毫米不接触密封间隙。既然泄露会导致很大的液压损失，所以这种技术的先决条件是液压缸加工精度要控制在几微米。与活塞杆用静压支撑导向的（PLZ）液压缸相比，此Servo float（环状间隙密封） R 系列液压缸有成本上的优势。由于Servo float（环状间隙密封） R 系列液压缸摩擦非常低，从而提供了活得很高的位置精度和重复精度的可能性，他们不会出现爬行，而且令人信服的同样适合在特别慢和特别快的运动场合使用。 而且，过去另一个决定选择撼神液压缸的关键因素是稳定性。终归，实验每天运行24 小时，一周运行7 天。

文章内容仅供参考 (投稿) (9/23/2008)