У меня простой вопрос. Зачем нам нужны тесты на изгиб крыла, что мы можем из них извлечь и как это может помочь нам в развитии продукта?
Самолеты транспортной категории, в которую входит большинство самолетов для коммерческих пассажирских перевозок, должны соответствовать правилам FAA в 14 CFR Part 25 . Вот некоторые соответствующие выдержки:
Конструкция должна выдерживать предельные нагрузки без разрушения.
Структурный анализ можно использовать только в том случае, если структура соответствует той, для которой, как показал опыт, этот метод надежен. В других случаях должны быть проведены обосновывающие испытания до уровней нагрузки, достаточных для проверки поведения конструкции.
Предельные нагрузки — это абсолютные максимальные нагрузки, которые конструкция должна выдерживать без разрушения. Эти нагрузки будут возникать крайне редко и приведут к необратимому повреждению конструкции, но с неповрежденной конструкцией самолет все равно сможет безопасно приземлиться.
FAA не будет сертифицировать конструкцию, если производитель не сможет доказать, что конструкция способна удовлетворить эти требования. Одним из вариантов является использование компьютерного моделирования. Современные методы анализа очень эффективны. Однако анализ бесполезен, если вы не можете показать, что он также надежен. Такие конструкции, как крылья, чрезвычайно сложны. Как только материалы становятся необратимо деформированными, поведение меняется, и анализ становится еще более сложным.
Поэтому, если вы не можете доказать, что вычислительные методы будут работать, вы должны провести проверку структуры. Усталость также трудно предсказать, поэтому самолеты, как правило, подвергаются многократным циклам нагрузки на протяжении всего срока службы со специальными испытательными стендами, чтобы понять, как будут работать детали.
Когда крыло Боинга 777 было испытано, оно вышло из строя на 4% сверх требуемой нагрузки. Это показывает, что даже ограниченные возможности анализа (по сравнению с сегодняшним днем) были очень точными, но единственный способ узнать наверняка — это протестировать. Анализ всегда будет иметь некоторую погрешность. Если бы анализ был неверным на несколько процентов, крыло не выдержало бы испытания.
Таким образом, анализ 777-го оказался надежным, но только в том случае, если они были протестированы. Если новый дизайн значительно отличается, это добавляет некоторую неопределенность в анализ. Будет ли он по-прежнему надежным в новом случае? Единственный способ узнать наверняка — протестировать.
Это гарантирует, что теоретические предположения верны на практике.
Поэтому это спасает нам жизнь.
Вычислительные модели хороши ровно настолько, насколько хороши предположения, сделанные вами при настройке модели. Физический мир в целом и механическое поведение вашего крыла довольно сложно описать математически. Даже если мы освоим математическое описание, мы сможем описать только то, что знаем о мире. Хороший пример — ньютоновская механика, она была выведена в то время, когда мы ничего не знали о релятивистской механике. Теперь мы знаем, что ньютоновская механика не является полной картиной, но мы также знаем, когда она достаточно хороша. Инженеры все время делают одно и то же, например, сталь или алюминий — линейный материал (напряжение против напряжения)?
Поэтому хорошей инженерной практикой является проверка и проверка ваших математических моделей. Чем хуже последствия отказа, тем больше испытаний проводится. Вот почему детали самолетов тщательно тестируются, помимо правил.
Полное испытание крыла самолета — это самый конец режима механических испытаний. Он начинается с задействованных материалов, проходит через отдельные компоненты и их соединения и заканчивается на уровне узлов и крыла в целом.
Рон Бейер
фут