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眾所周知,在各種出行工具中,安全係數最高的就是飛機,雖然經常聽到飛機失事的訊息,但實際上飛機失事的概率是最低的有時甚至可以達到百萬分之一。
發生事故的可能性如此之低,主要是因為飛機故障的後果是災難性的,因此,飛機的發展對效能的穩定性和可靠性有非常高的要求。
飛機設計是乙個龐大的系統專案,需要數千名設計師的協作,通常需要長達十年的時間。
從演示到總體設計,從製造組裝到飛行試驗,從量產到交付,每個環節都需要進行各種測試,以確保設計的飛機在不同環境和載荷下具有良好和足夠的穩定性和飛行質量。
在眾多的飛機結構效能試驗中,“鳥擊試驗”是必須進行的飛機試驗之一。
為什麼?
一方面,如果飛機在空中,如果遇到鳥擊,情況通常會更加嚴重,至少會被迫返回飛機,飛機會被摧毀,人會喪生。
另一方面,根據國際民航組織不完整的統計資料,鳥擊的頻率非常高且非常普遍全世界每年有超過 20,000 起鳥擊事件。
2024年,美國波士頓上空發生彗星客機墜毀事故,大量椋鳥被吸入發動機,導致其中三颱發動機失去動力,最終導致飛機墜毀,62人遇難。
鳥撞到飛機造成的危害非常大,不要把飛機當成龐然大物,但是在飛行過程中,遇到相反方向飛的鳥時,飛機會變得極其脆弱。
為什麼乙隻小鳥這麼厲害?
飛機一般是薄皮結構,大部分機身、機翼等面板厚度約為 3 公釐䏧。
雖然飛機的整體承載能力很強,但鳥擊是區域性撞擊某一點,其破壞力非常高,尤其是在飛機高速飛行時。
通常乙隻 1 公斤重的鳥與一架以每小時 500 公里的速度行駛的飛機相撞,產生約 20 噸的衝擊力。
一群鳥,即使是麻雀大小,也會撞毀飛機的發動機,尤其是速度更快的戰鬥機,當被鳥擊中時,風險更大。
正是因為“鳥擊”是飛機的主要事故之一,其造成的危害也越來越大,所以“鳥擊實驗”是飛機模型中必須開展的一項重點工作。
鳥擊危害如此之大,那麼在地面上應該如何進行鳥擊實驗呢?
在航空航天工業強度研究所,工程師將模擬飛機結構與鳥類的撞擊,然後根據測試資料評估結構抵抗鳥類撞擊的能力。
他們通常的做法是用雞代替鳥進行測試,這也是乙個普遍的規則,當然,這個潛規則不是隨意設定的。
那麼,為什麼要用雞而不是鳥來做實驗呢?
以雞代替鳥的主要原因是雞和鳥具有相對相當的機械效能,在飛機的結構強度測試中,不同的衝擊部件對鳥有不同的要求。
以一架大型客機為例:
機頭、機翼和擋風玻璃等結構需要具有抗 18公斤的擊鳥能力。
扁平尾翼和垂直尾翼的結構需要反36公斤的鳥擊能力。
因此,在鳥擊試驗過程中,不是簡單地用雞代替鳥,而是對雞的重量有嚴格的要求。
為了在試驗中達到最佳效果,雞肉的重量必須為:1.8 公斤正負 20 克範圍檢查稱重完成後,將“測試雞”裝入乙個特殊的蛋盤中,綽號“鳥蛋”。
根據要求,工作人員必須在半小時內完成測試,否則雞的身體會變得僵硬,影響測試結果。
鳥蛋》製作完成用一套“空氣炮”裝置進行了實驗通過氣體的推進,“鳥蛋”被發射並擊中飛機的目標結構。
“空氣炮”是一組以壓縮空氣為動力的發射器,由壓縮空氣驅動,製成類似圓柱體的“雞蛋”,沿著槍管加速到所需的速度,然後撞擊飛機結構進行測試。
在裝載“蛋”的同時安裝了高速攝像機,用於記錄鳥撞上飛機的那一刻的破壞效果。
例如,如果“鳥蛋”擊中飛機的擋風玻璃而沒有破壞擋風玻璃,則飛機設計的這一部分將被認為是可以接受的。
鳥兒撞飛機,它一般位於飛機的前部、天線罩、擋風玻璃、機翼前緣、尾翼前緣和發動機。
一旦飛機在空中被鳥擊損壞,飛機就會返航,嚴重時還會導致緊急降落。
除了被鳥類擊中外,飛機還被輪胎碎片、冰雹、礫石和消費級無人機等異物擊中。
這些異物的碰撞會對飛機的飛行安全造成較大的威脅,設計人員在開發過程中必須高度重視。
在開發測試中,通過對結構進行“鳥擊試驗”,可以驗證結構選擇、選材方法、結構設計方法、工藝設計方法等。
結構定型後,需要通過驗證試驗來證明飛機結構的防鳥擊設計是否滿足相關設計要求。
“鳥撞飛機”是乙個全球性問題雖然反覆的“鳥擊試驗”並不能完全避免事故,但資料和經驗可以讓飛行員更好地應對和確保飛行安全。