探秘西安研發大飛機實驗室：用活雞做鳥撞實驗

　　[提要]　　在C919部件鳥撞試驗中，採用現殺活雞代替真鳥進行試驗，考慮生物污染大，不宜在校園進行，部分試驗會放在西工大鐵錨實驗室進行。試驗也不是一帆風順的，2014年7月,在西工大鐵錨實驗室做實驗時，鳥彈都上膛了，正給空氣炮充氣時，遭遇雷擊，造成數據採集器板卡燒毀。

　　沖擊動力學試驗室的主要功能:1、為材料動態力學性能測試（航空金屬材料及復合材料的動態力學性能），為數值仿真提供材料性能輸入，提高仿真計算的准確與可靠度﹔2、動態沖擊試驗，主要是航空結構的抗鳥撞試驗。原文配圖：實驗現場。

　　11月2日，我國自主研發的C919大型客機首架機在上海下線。獨立承擔該機機翼設計和抗鳥撞試驗的西北工業大學航空學院研發團隊的師生們，在本校航空館分享了成功的喜悅。作為支撐研發團隊的實驗室更是創立了多項世界紀錄。11月3日，華商報記者走進這些實驗室，探秘研發中那些鮮為人知的故事。

　　NF-6增壓連續式高速風洞為翼型設計和驗証提供技術手段

　　NF-6增壓連續式高速風洞，是西工大自主研制的我國第一座連續式高速翼型風洞，為我國翼型設計和驗証提供技術手段。該風洞有兩個可更換使用的試驗段，第一段為亞洲最大的專門用於翼型實驗的二元試驗段﹔第二段可作為全模和半模實驗的三元試驗段。

　　“在C919大飛機的研發中，我們承擔翼型和機翼設計，採用先進的超臨界翼型。”西工大航空學院教授、博導，該項目負責人高正紅說，項目的絕大部分實驗與驗証在NF-6增壓連續式高速風洞進行。

　　在C919設計驗証階段，西安鉑力特激光成形技術有限公司利用金屬3D打印技術解決了飛機中央翼緣條(3.07米的鈦合金部件)的制造工作。加工該部件傳統工藝一稿需要6個月，三至四稿就需要2-3年的驗証周期。“我們做用了15天，2個多月加工就可完成。”資料圖：C919下線現場。

　　風洞的作用是模擬空中飛行環境和飛行狀況，對理論設計進行驗証。“為了提高試驗精度和效率，我們針對C919翼型特點，重新設計了模型支撐裝置。”西工大航空學院教授、博導高超說。實驗集中在第一試驗段進行，模型往支撐系統安裝是最關鍵環節，安裝精度直接影響實驗數據准確性，要在高0.8米、寬0.4米、長3米的空間裡安裝模型，200多個傳感器要和模型連接，保証測壓管路不漏氣並暢通。

　　在空氣不流通的試驗段，要安裝一個模型，實驗員穿著緊口衣褲，需爬行13米才能到達模型支撐點，在這裡翻身都很困難，僅靠有限的現場光和頭燈、手電筒作為工作光源，不能在試驗段和模型上留下包括汗跡在內的任何異物，稍不注意就會出錯，此項工作夏天氣溫高難度最大。每次試驗10個人各司其責，在不同的條件下，從初步設計到多輪優化實驗，模型需要反復拆裝幾十次，經過上千次實驗優化改型最后確認。“風洞的來流速度控制是最重要的指標，它直接影響實驗數據的准確性，我國目前在用的高速風洞的馬赫數控制精度隻達到0.002，在C919翼型實驗中，我們的馬赫數控制精度可達到0.001，達到國際先進水平。”高超說。

　　在C919大飛機鳥撞試驗中用現殺活雞代替真鳥

　　沖擊動力學試驗室的主要功能:1、為材料動態力學性能測試（航空金屬材料及復合材料的動態力學性能），為數值仿真提供材料性能輸入，提高仿真計算的准確與可靠度﹔2、動態沖擊試驗，主要是航空結構的抗鳥撞試驗。飛機在研制過程中，要取得適航認証必須做抗鳥撞試驗，且適航局的人員要親臨現場目睹試驗全過程。

　　“C919飛機舷窗、機頭、機翼、尾翼、垂尾等離散源撞擊實驗，都是我們做的。”西工大航空學院教授、博導，試驗室負責人李玉龍說，試驗報告可以肯定或否定產品結構設計，並提供結構優化改進建議。

　　在西工大沖擊動力學試驗室，陳列著大小不同的機翼鳥撞后試驗件，試驗室最大的高速氣炮管長10米，內徑150毫米，還有試驗台和靶架、數據採集器、超動態應變放大器、高速攝像機等設備。做鳥撞試驗時，用氣炮發射明膠彈體（模擬鳥體）沖擊試驗件。將試驗件安裝在靶架上，用氣壓控制速度，模擬飛行被鳥撞上時的狀況。試驗時需要測試彈體速度，記錄撞擊時的應變、位移等數據，並對試驗過程進行高速攝像，“試驗時彈體速度精確度要求在正負3%，而我們實際控制在1%左右。”試驗室湯忠斌博士說。這樣的試驗室全國高校僅此一家。

　　在C919部件鳥撞試驗中，採用現殺活雞代替真鳥進行試驗，考慮生物污染大，不宜在校園進行，部分試驗會放在西工大鐵錨實驗室進行。試驗也不是一帆風順的，2014年7月,在西工大鐵錨實驗室做實驗時，鳥彈都上膛了，正給空氣炮充氣時，遭遇雷擊，造成數據採集器板卡燒毀，試驗被迫延遲一個月。

　　用3D打印C919飛機3.07米部件

　　金屬加工，傳統的方法是鑄造、鍛造、機加、焊接，而金屬3D打印是用微積分原理，將三維模型剖分成面，面分解成線，隨后在數控系統控制下，用激光做熱源，將金屬粉末材料按照一定路徑熔化“堆積”。

　　在C919設計驗証階段，西安鉑力特激光成形技術有限公司利用金屬3D打印技術解決了飛機中央翼緣條(3.07米的鈦合金部件)的制造工作。加工該部件傳統工藝一稿需要6個月，三至四稿就需要2-3年的驗証周期。“我們做用了15天，2個多月加工就可完成，大大縮短了設計驗証制作周期。”鉑力特總工程師趙曉明說。最終得到“其性能略好於鍛造件”的高度認可，力學性能通過了“五項性能測試”。除了C919，鉑力特還利用金屬3D打印技術為國產各類飛機制造近3000個零部件，其中絕大部分已裝機使用。