施荣明：歼-8飞机炮击振动故障排除和油管破裂整机烧毁分析

导读：2023年11月13日，仿真秀很荣幸采访到了原中国航空工业集团沈阳飞机设计研究所副所长施荣明先生。通过《施荣明-从飞机结构设计到振动强度专家的转型之路》文章向大家介绍了施荣明先生在沈阳所成为飞机结构振动强度专家的故事。而这篇文章，我们为大家带来两段施老讲述的，关于歼-8飞机振动故障排除的精彩故事。希望能够引发从事结构振动设计与试验的研发工程师和学习者的共鸣。

一、歼8飞机炮击振动故障分析与处理

 

 

这个问题非常严重，不单单是飞机试验无法通过，而且航炮也装不上去了。

施荣明带领振动强度团队做了很多分析，研究出现故障的原因。

第一个原因是这门炮的载荷确实比较大。

按照设计协议，航炮单发后坐力数值最初是60000N，1971年试验大纲中确定单发、连发后坐力最大值不超过80000N，结构静强度就按照2倍安全系数160000N设计。但在实弹打靶中，测得最大连发后坐力已达到120000N，许多满应力设计部位的材料已经进入塑性区，一些应力集中部位（如孔边、下陷、焊缝等）尤其严重。在多次炮击高应力重复荷载作用下，发生了低周疲劳破坏。

 

第二个原因，就是炮击导致系统的整体动态响应大。

因为航炮是安装在其支持结构上的，在炮击载荷作用下，飞机结构会产生动响应，这一响应与结构的动力特性有关。在相同动载荷作用下，不同当量刚度的支持结构产生的响应也不一样。

如果要用试验测试不同当量刚度的支持结构的响应，工作量和耗费的时间都无法接受。所以在这里就用到了动响应分析的仿真计算软件。通过数值计算发现，在炮击载荷作用下，动态响应随着支持刚度的增加，呈增加-下降-增加-下降的非单调曲线。

 

（表格、图片截取自公开出版物《飞机结构振动设计与试验》，施荣明 编著）

航炮最初的支撑设计，恰好处于第一阶频率对应的广义刚度上，此时结构的动态响应非常大，所以导致了航炮附近承力结构的破坏。

最终，虽然我们找到了改进的方法，但空军机关为了保险起见，还是采取了更换航炮的办法，采用了双管-23航炮，增加了缓冲簧系统，使航炮的后坐力减小到原来的28%，且连发载荷不叠加；另一方面对航炮的支持系统进行结构动力学设计，使系统得到最佳响应值。最终歼8全天候型飞机配装的23-3航炮，匹配曲线的响应值处于低谷附近，成功解决了这一故障问题。

二、油管破裂整机烧毁——共振的危害  

 

（1）液压导管的总应力为动应力和静应力之和。在发动机运行的特定条件下，液压导管上的总应力水平较高，有一处应变片已达到292MPa，且动应力占总应力的92%。可知液压导管破裂的主要原因是动应力造成的损伤较大，致使导管寿命较低。

 

 

 

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6、如何改进，使试件能满足设计要求？

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（完）