某直升机平尾安装角接头断裂分析_李静.pdf
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1、-65-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 7 期航空航天平尾是直升机的主要部件,其作用是产生气动力,平衡主旋翼的升力对飞机重心的力矩,保持直升机的平衡和俯仰方向的稳定性。图 1 为某直升机平尾安装位置和安装形式示意图,平尾通过撑杆、管梁和平尾安装角接头连接在斜梁上。故障情况某型机飞行后地面检测发现平尾安装角接头单耳耳片根部断裂,图 2 为角接头单耳耳片根部断裂部位示意图。发现问题后对相同技术状态的飞机进行普查,发现多架次存在相似的问题,断裂部位一致。角接头断口分析对故障件进行显微镜观察,图 3 为耳片
2、根部断口宏观形貌图。断口为斜断面,断口面呈银灰色,整个断口分三个部分,1#断口为主断口,向内和向两侧扩展到 2#和 3#断口终止。如图 3 所示,观察到明细的放射棱线,2#和 3#断口为瞬断断口。图 4 所示为显微镜下观察断口微观形貌,为疲劳条带,行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度某直升机平尾安装角接头断裂分析李 静李 静中国直升机设计研究所图 1 平尾安装位置和形式示意图图 2 角接头单耳耳片根部断裂部位示意图中国科技信息 2023 年第 7 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-66-
3、航空航天共振影响分析实测载荷分析平尾安装角接头均进行实测载荷贴片,贴片位置如图 6所示。图 7 图 9 角接头应变 2 的部分状态架次实测载荷及频谱图。从图中可以看到,平尾安装角接头应变 2 的大部分时域载荷均以 22Hz 为主,与主旋翼一阶频率(22Hz)一致。根据图 9 中典型工况进行分析可知应变 2 的实测载荷如表 1 所示。表 1 正常重量、正常重心条件下应变 2飞行状态静载()动载()静动比久航速度平飞1571091.4远航速度平飞2692081.3最大巡航速度平飞3542461.4根据统计情况,平尾安装角接头的平均寿命约为H=415.8Fh,考虑 22Hz 高频动载影响情况,则该寿
4、命下前接头的等效动载。角接头在平尾受到航向载荷下(在平尾展长 1/2 处施加920N 航向载荷)的分布如图 6 所示,根据应变贴片图 6 和角接头应力分布图 10 可知:前接头的贴片位置 E01 与 E02并非角接头的危险区域,根据图 10 所示的应力云图,角接头危险区域应力约为 E02 区域应力的 6 倍以上。角接头材料为 7075-T7351,弹性模量为 71GPa,屈服极限0.2=393MPa,平均疲劳极限 393MPa。根据表 1,载荷最大的飞行工况为最大巡航速度平飞,实测微应变值为 354246,按照 6 倍考虑,则对应危险区域的应力为 150104MPa,静载修正后等效动应力为eq
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