HB 7084-1994 民用飞机结构抗鸟撞设计与试验要求.pdf

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1、空工HB 7084-94 1994-10-31发布1995-01-01实施中公司批准市ALU9JVA唯FO肉b句4目次主题内容与适用范围. 引用标准. . 术语飞机结构抗鸟撞设计要求飞机结构抗鸟撞设计目标及抗鸟撞能力分析适航符合性验证试验. . . . . . 技术文件. (1) (1) (1) (1) (2) (4) (8) 中华人民共和国空工业标准民用飞机结构抗鸟撞设计与试验要求1 主题内容与适用范围1. 1 主题内容本标准规定了民用飞机结构抗鸟撞设计与试验要求。1.2适HB 7084-94 本标准适用于新研制的乘员超过19人(不含驾驶员的运输类飞机的风档机、尾翼前缘和其它结构的抗鸟撞设计

2、及试验要求。本标准也适用于现有飞机的改进、改型设计。2 I J目标准GJB 67.9军用飞机强度相刚度规范地面试验GJB 67.12军用飞机强度和刚度规范文件和报告HB 6514 固定翼飞机风挡系统通用规范HB/Z 125 飞机有机玻璃透明件制造工艺说明书CCAR-25 中国民用航空规章第25部3 术语3. 1 穿透速度前进中的飞机与飞鸟相撞，造成结构被击穿，使鸟的尸体戎部分尸体及结构碎片进入座舱或结构内部时，飞机所具有的最低速度。3.2 穿透阻力结构阻止飞鸟穿透的能力。3.3撞击点飞鸟质心前进轨迹与前进中飞机的结构表面的交会点四4 飞机结构抗鸟撞设计要求4. 1 通用要求4. 1. 1 飞机

3、外形设汁应考虑飞鸟对结构撞击的影响，减少撞击损伤。4. 1. 2 叶飞鸟撞击后损坏可能会危及飞行安全的系统相设备，其安装位置应避开易受撞击部位。由于某些原因而不得不布置时，应采用保护装置(如隔板和吸能材料).或采用静不定结构，将该系统初设备置于受保护部位。中国航空工业总公司1994-10-31发布1995-01-01实施HB 7084-94 4. .3 座舱内的设备布置应考虑风挡遭飞鸟撞击后可能发生的变形和破坏。4.2风挡4. 2. , 设计与安装风挡的强度和其它性能应符合HR65140 4.2.2材料民用飞机风挡选用的材料应是高质量的、冲击韧性好并经国家有关部门鉴定的合格材料，选用新的材料需

4、经充分的试验验证。选用进口透明材料，必须是己装机并取得适航许可证的成熟材料.4.2.3 制造工艺有机玻璃、定向有机玻璃风挡的制造应符合HBjZ125，无机玻璃、层合玻璃反复合玻璃风挡的制造按型号专用生产工艺规程。4.3 机、尾翼前缘和其它结构4. 3. , 材料和工艺机、尾翼前缘和其它结构的金属材料及其制造工艺应符合CCAR 25. 603 ,CCAR 25. 6050 选用碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料及其它复合材料，必须经过充分的试验验证，证明材料性能和工艺方法满足CCAR 25. 613. 选用进口纤维及半成品，必须是已经装机并取得适航许可证的成熟材料E4.3.2强度

5、要求机、尾翼前缘和其它结构在限制载荷和极限载荷作用下，强度和变形应满足CCAR 25. 305的要求。4. 4 紧回件选用应满足CCARl 25. 607的要求，符合同家标准、航空工业标准，企业标准回4.5环境条件抗鸟撞结构的环境条件，由专门的型号设计规范规定。5 飞机结构抗鸟撞设计目标及抗鸟撞能力分析5. , 设计目标5. ,. , 风挡风挡及支承结构设汁应满足.a.内层玻璃必须用非碎裂性材料制成sb.位于正常执行职责的驾驶员正前方的风挡玻璃及支承结构，必须能经受住.8Kg (41b)的飞鸟撞击而不被击穿，此时飞机速度(沿飞机航迹相对于飞鸟等于CCARl 25. 335 (a)选定的海平面V

6、c值;C.除非能用分析或试验表明发生风挡破碎临界情况的概率很低，否则飞机必须有措施将鸟撞引起的风挡玻璃静片伤害驾驶员的危险减至最小，必须表明驾驶舱内下列每块透明玻璃都能满足上述要求;2 HB 7084-94 位于飞机正面的;对飞机纵轴倾斜15。或更大的;真某一部分的位置会导致碎片伤害驾驶员的。5. 1. 2 尾翼前缘5. 1. 2. 1 当前缘或翼盒内装有液压、操纵等系统元件而没有保护装置时，则前缘和前梁设计必须保证飞机以CCAR 25. 335(a)选定的海平面巡航速度V，飞行时，飞机与3.6kg(81b)的飞鸟相撞，前缘或前梁不得穿透。5. 1. 2. 2 当尾翼前缘或翼盒内不含液压、操纵

7、系统的元件时，允许前缘的穿透速度低于海平面巡航速度飞，但由于鸟撞击引起的结构变形，凹陷，穿孔等应不会导致飞行性能严重变坏及不影响结构总体强度，保证飞机继续安全飞行和着陆。5. 1. 3 机翼前缘及其它结构机翼前缘和飞机其它结构设计应满足当飞机在2450m以下的各种高度上以可能有的各种运行速度飞行时，受到1.8kg(41b)飞鸟的撞击，飞机应能完成该次飞行。鸟撞后的结构应能承受可合理预期出现的静裁荷(作为极限载荷考虑)，无需考虑这些载荷的动态影响。允许驾驶员采取纠正动作，如限制机动，避开紊流、降低速度，对于鸟撞引起的破坏，应进行损伤容限评定。5.2抗鸟撞能力分析5. 2. 1 能量比较法能量比较

8、法从能量观点研究飞鸟的动能如果全部被结构吸收，回IJ满足鸟撞要求的结构应有:1/2MV 1/2MV，即Vp V .(1) 式中=V飞机速度，m/s;Vp 穿透速度，m/s，估算方法见5.2. 3; M 鸟质量.kgo5.2.2 其它方法可以采用其它方法，譬如考虑几何和材料非线性的有限元素法分析风挡和机、尾翼前缘的鸟撞问题，但分析方法应有充分的试验作支持，采用的程序必须是经过鉴定的。5.2.3 结构穿透速度的工程估算5. 2. 3. 1 前缘5. 2.3. 1. 1 铝合金前缘对于普通铝合金前缘，前缘半径20，._200mm，蒙皮厚度。93.2mm前缘后掠角O55 .其穿透速度按r式确定=I _

9、/， 850 V p = 55. 78M-)f3COS-2/3如z空(2)rz十30r十1000式中:Vp一一穿透速度，m/s;#一一前缘后掠角.() r 前缘半径，mm;3 HB 7084-94 8 前缘蒙皮厚度，mm5. 2. 3. ,. 2 复合材料和其它金属材料前缘复合材料和其它金属材料前缘穿透速度按公式(2)，只需把蒙皮厚度折算成铝合金蒙皮当量厚度。5. 2.3.2 风挡整体的、层合的和复合的平直风挡，穿透速度按下式估算gvisma=KSe.HH-. . (3) 式中a，b、K为与材料有关的系数，由试验确定s对于硅酸盐玻璃，a =2/3 b =1. 5 K二l07300，取决于体火温

10、度 入射角，仍 与玻璃的形状、工作环境和固定方式有关的系数，由试验确定。6 适航符合性验证试验6. , 试验方法与试验程序6. ,. , 试验方法采用空气炮按预定速度和方向发射鸟弹，撞击安装于夹具上的试验件。6. 1. 2 试验程序a.校准空气炮。正式撞m试验之前，必须采用标准质量的鸟弹撞击模拟靶校准空气炮。在要求速度范围内测定空气炮性能，给出鸟弹发射速度和所需压力之间的关系曲线;b.安装并检查试验件，校准预定弹着点的位置。如果需要模拟平视显示器、E行员/空勤组，贝IJ按其在飞机上的相应位置装好模拟件zC.安装并检查所有测试设备;d.调节试验件的温度，达到试验要求值se.制作鸟弹，记录质量zf

11、.检查发射机构，进入发射程序zg.试验后，检查所有测试设备、仪器状态及记录试验件、模拟件损伤理度。6.2 鸟撞试验技术一般要求6. 2. , 在鸟弹发射过程中，鸟体应有良好包装，并应配备用以保护和支持鸟弹的保护套，以防止鸟体破裂。6.2.2 加速度耍适当，以防加速过程中鸟弹解体。6.2.3 在炮管末端，应有阻止保护套前进的分离装置，仅让鸟弹撞击试件。6.2.4 鸟弹离开炮口后，应保持自由巴行。6.3 试验设备要求6. 3. , 测量设备4 HB 7084-94 6.3.1.1 测量设备选择试验中所有测量仪器须符合GJB67.9第2.1. 6条要求。6.3. 1. 2 测试设备精度要求a.质量质

12、量测量设备精度为1.8g. b.角度测量试验件安装角度(俯仰角、偏航角)测量精度为o.2500 c.温度测量温度测量系统精度为士3C。d.速度测量速度测量系统精度为士2%。e位移测量位移测量系统精度为+5%。撞击力，应力/应变测量撞击力，应力/应变测量系统精度为士10%。6.3.2 高速摄影机鸟撞试验过程中，建议用二台高速摄影机，用于清晰地记录鸟撞的全过程，高速摄影机应置于有利于清晰拍摄的位置，试验场地有合适的光源布置。高速摄影机的最低拍摄速度按下式选定=F 1000 + 16. 393V . .) 式中=F摄影机拍摄速度，帧/8V 鸟撞速度，m/s。6.3.3 彩色/黑白照像机用于记录撞击前

13、及撞击后的试验件状态，应能获得高质量的清晰照片。6.4 试验环境6.4. 1 试验件的环境条件鸟撞试验件的环境条件应符合飞机型号设计规范，或由试验任务书规定，6.4.2 试验件及周围的温度、湿度控制使用环境控制设备对试验件及周围空间进行调节，以达到符合要求的均匀温度场和湿度;可以将安装好的试验件置于环境箱内，实施环境控制，箱内应是均匀的温度场和湿度，拆除环境箱后立即进行撞击试验。6.4.3 大气环境条件下的撞击试验允许在当地大气环境条件下进行鸟撞试验，但必须能对不考虑环境条件下的鸟撞试验结果作出评估。6.5试验件6.5.1 试验件和支持结构抗鸟撞试验件及其支持结构，应是符合本标准第4章及构件生

14、产图样和专用技术条件要HB 7084-94 求的合格的全尺寸装机生产件。透明件可不苇虑光学性能要求。6.5.2 试验件安装与调整6. 5. 2. 1 试验件安装试验件安装要尽可能地模拟真实飞机的结构支持刚度、连接情况相与飞机的相对位置。风挡可安装在真实的或模拟的机身段件上，也可安装在试验台架上，座舱内可安放空勤组人体模型。机、尾翼前缘应带有一段相邻结构。试验件t撞击点到炮口末端的距离应大于10倍炮口直径。6.5. 2.2 试验件姿态调整6. 5. 2. 2. 1 风挡根据风挡在飞机上的安装情况，由试验任务书规定下列一种安装姿态za.炮管轴线相对于机身轴线。俯仰角.0偏航角sb.炮管输线相对于机

15、身轴线。俯仰角，150偏航角。6.5.2.2.2 机、尾翼前缘炮管轴线相对于顺气流翼剖面弦线。俯仰角，0偏航角.6.5.3 试验夹具试验央具设计应便于试件的安装、调整，撞击时央具对试件影响最小，不妨碍速度测量系统和摄影系统的工作。6.5.4 紧回件试验件安装所用的紧固件，尽可能地与真实结构相同。6.5.5 试验件数量试验件数量为3-5件，或由试验任务书规定。6.6 撞击点选择6.6.1 风挡风挡上的撞击点要考虑到风挡、支承骨架及连接情况，一般从下列几点中选择:&结构刚度最大的点;b.结构刚度最小的点;C.最大变形点;d.有代表性的边缘点ge.每块风挡支持件的中心。撞击点的位置和数量由试验任务书

16、规定。6. 6. 2 机、尾翼前缘6 机、尾翼前缘撞击点的弦向位置在翼型的前缘线上，展向位置从下列各点中选择za相邻两前缘翼肋的中间点?b.两段前缘对缝处，C.前缘蒙皮与骨架连接处pd.前缘上问IJ度最小点。其位置和数量由试验任务书规定。HB 7084-94 6. 7 鸟弹及保护套鸟弹由鸟和包装物构成。6. 7. 1鸟按鸟弹的质量要求，选择鸡、鸭、鹅等家禽，于使用前一小时致昏或闷死，或采用闷死后快速冷冻，在低于18C的温度下储存不超过30天，使用前在室温F解冻，试验时体内温度达到土5.5 C 0 6. 7. 2 包装物包装物用于防止撞击前鸟变形或解体。包装物应柔软、有韧性，便于把鸟包装成圆柱体

17、，对撞击物影响小，尼l址、棉织物、聚乙烯均可做包装物。6.7. 3 鸟弹形状鸟弹应包装成长度/直径近似等于2的正圆柱体。6.7.4 保护套保护套用以保护和支持鸟弹，它需与鸟弹及炮管贴紧。保护套用轻质木材或聚乙烯泡沫塑料制造。6. 8鸟弹试验的质量控制6. 8. 1 鸟弹质量鸟及包装物在使用前应测定质量，鸟弹、鸟及包装物的质量及允许偏差按下表。鸟弹质量及允许偏差kg 鸟弹鸟鸟质量最大偏差包装物最大质量1. 800士0.045. 800 。1800.180 3.600士0.0903.600 0.360 O. 360 为了达到规定的鸟弹质量，允许切除或修剪鸟的翅膀和腿，允许注底或含水量98%的肢体物

18、质。6.8.2撞击点偏差实际撞击点与预计撞击点之间的偏差，在垂直于鸟弹飞行方向半径30mm的圆柱内。对翼面前缘，其偏差按试验任务书规定。6. 8. 3 试验件安装角试验件相对炮管轴线安装角偏差为士0.50 6.8.4 速度测量预计速度与实测速度偏差为士3%06.9 鸟撞试验结果评定6.9. 1 评定目的鸟撞试验结果评定的目的是通过对电机结构损伤情况评估，确定各试验件的穿透阻力水平，给出试验件选定部位的抗鸟撞能力。6.9.2 评定依据7 a.试验件目视检查报告5b.试验件无损检查报告;c.速度测量报告gd.撞击力、应力/应变测量报告ze.撞击位移测量报告3f.高速摄影记录gg.彩色/黑白照片。H

19、B 7084-94 6.9.3试验结果评定鸟撞试验后，出现下列情况是不可接受的za.风挡鸟部分尸体或玻璃碎片飞进座舱事风挡变形过大，影响空勤人员工作及损坏设备g风挡剩余视野低于50%, 风挡和舱盖骨架破坏。b.凯、层翼前缘鸟部分尸体和结构碎片飞进前缘内部，击毁装于前缘内的系统和设备或使其失效;前缘凹陷、变形、局部破坏，造成空气动力特性严重变坏或结构总体强度严重降低。c.其它结构飞机其它结构受吗撞击后，不应出现影响飞机继续安全飞行的损伤。6.9.4 损伤容限评定除6.9. 3条的严重损伤情况外，对于由鸟撞引起的不会对飞机和空勤人员形成危险的其它损伤，应进行损伤容限评定。6.10 试验安全预防措施

20、a.在鸟撞试验期间，空气炮的操作和维护应有周密的人身安全保护措施sb.试验场内应有防护辱，以保护工作人员和设施免受撞击后飞出的碎片所损伤。7技术条件本标准所指的技术文件包括试验任务书/委托书，试验大纲、设计研制报告及试验报告。7. 1 技术报告编写要求技术报告编写按GJB67. 120 7.2 试验任务书/委托书试验委托单位在向试验单位提出试验要求时，应提交试验任务书/委托书。试验任务书/委托书由试验委托单位制订，经双方确认后，纳入合同书.试验任务书/委托书应包括2a.试验目的s8 b.试验项目;c.试验件数量、状态和配套清单zd.预定弹着点位置Pe.测试要求，f.试验件的安装及连接要求gF环

21、境要求Bh.对试验报告的要求$1.责任规定。7.3试验大纲试验大纲的内容至少应包括2a试验目的和要求;b.试验项目;试验条件gd试验方法。7.4 设计研制报告设计研制报告包括za.研制工作计划报告:b.结构方案论证报告5c.结构选型研究报告zd.鸟撞结构分析报告ge.结构选型试验研究报告;f鸟撞适航符合性报告。7.5 试验报告鸟撞试验报告应包含下列内容zHB 7084-94 a试验件情况试验件情况说明，包括试验件来源，制造厂生产批架号，安装方式，连接及紧固件情况，撞击点位置，如多次撞击，应记录试件撞击历史和损伤情况sb.目视检查记录试件试验前、后的外观检查，包含使用简单光学仪器的检查记录;c.

22、无损检验记录试验后用X光、磁力探伤、萤光检查及超声波检查的记录;d.环境控制条件记录试验期间试验件及周围的温度，加温、冷却方法及监测方法，大气环境温度和相对湿度;e.高速摄影记录高速摄影记录，包含摄影机安放位置与撞击点和背景网格尺寸的关系，鸟撞接触时间及接触面积确定sf.彩色/黑白照片记录记录撞击前、后试验情况sg.应力/应变时间关系记录、撞击力时间关系记录、位移时间关系记录;h.鸟弹情况记录鸟弹制备情况，鸟弹质量及调整情况记录F1.撞击速度要求撞击速度与实测撞击速度记录zj，仪器及精度记录zk.试验结论。9 10 HB 7084-94 附加说明=本标准由中国航空工业总公司第三0一所提出。本标准由中国航空工业总公司六O二所、六四0所负责起草。本标准主要起草人z梁惠钧、吕贤俊、韩克岑、郭昌勋、张斌儒E