ICS 49.020 V 36
HB 8662-2022
民用飞机结构适坠性试验通用要求
General requirements for crashworthiness test of civil airplane
2022-04-24 发布 2022-10-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：中国飞机强度研究所、中国航空综合技术研究所。
本标准主要起草人：郭军、刘小川、孙巍、刘秦智。
民用飞机结构适坠性试验通用要求
1 范围
本标准规定了民用飞机机体结构适坠性试验的试验目的、试验项目、试验程序、试验方法、试验数据采集与处理、试验结果分析与评估及试验报告编写等要求。
本标准适用于民用运输类飞机结构适坠性试验，其他飞机可参考使用。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
CCAR-25-R4 中国民用航空规章第 25 部运输类飞机适航标准
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
适坠性 crashworthiness
飞机在发生坠撞时通过结构的变形、发动机和起落架等的应急断离保护机上人员不受致命伤害， 同时客舱变形程度能够保证飞机上的应急撤离设施不失效，并为机上人员提供足够的生存空间的能力。
3.2
仿真假人 artificial test dummy (ATD)
试验过程中模拟飞机乘员的人体模型。
3.3
撞击角度 impact angle
试验件运动方向与撞击台面法向的夹角。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ATD——artificial test dummy，仿真假人;
HIC——head injury criteria，头部伤害判据。
5 一般要求
5.1 试验目的
通过飞机结构适坠性试验，达到以下目的：
a) 考核飞机机体结构的抗坠撞能力;
b) 为验证飞机结构是否满足适坠性要求提供试验依据;
c) 为飞机结构适坠性设计及完善提供验证数据;
d) 对飞机结构适坠性分析结果进行验证。
5.2 试验任务书
试验任务书由试验委托方提出。试验任务书内容一般包括以下内容：
a) 试验名称;
b) 试验目的;
c) 试验考核部位;
d) 试验项目;
e) 试验件及边界条件;
f) 试验件姿态、坠撞速度和加速度控制波形;
g) 试验测试要求和测量点布置等。
5.3 试验大纲
试验大纲由试验承担方依据试验任务书及适航要求编制，经试验委托方认可，适航验证试验大纲还需局方批准。试验大纲一般包括以下内容：
a) 试验名称;
b) 试验目的;
c) 试验依据;
d) 试验项目;
e) 试验件技术状态;
f) 撞击试验方法、测试方法、检测方法和适坠性评估方法;
g) 试验步骤;
h) 试验设备清单及校验批准说明，测试设备及其精度;
i) 试验安全保护及质量保证措施;
j) 试验现场重大问题的处理原则与预案;
k) 试验报告等。
5.4 试验件及支持结构
5.4.1 试验件
试验件应满足以下要求：
a) 研发试验：试验件是符合试验件生产图样和专用技术要求的合格试件;
b) 适航符合性验证试验：试验件符合试验任务书要求，经检验合格，并经过适航制造符合性检查。
5.4.2 试验夹具
试验夹具应满足以下要求：
a) 便于试验件的安装、调整，撞击过程中不干涉试验件变形，夹具对试件边界条件影响最小;
b) 垂直坠撞试验夹具具备试验件悬挂及姿态调整功能，防止碰撞试验件;
c) 水平冲击试验夹具具有足够刚度，在试验过程中不产生影响试验的有害变形。
5.5 试验设备
试验的主要设备包括：
a) 测力平台：用于测试撞击力，误差小于 1%，测力平台最大量程不应超过实际撞击力的 20%;
台面的特性根据飞机着陆的地面决定。
b) 激光位移传感器：用于测量试验件提升高度，误差小于 1%。
c) 全站仪：用于测量垂直坠撞试验中试验件提升高度及试验件姿态角，距离测量误差小于 1mm，角度测量误差小于 2″。
d) 数据采集设备：安装在试验件上的数据采集设备应有抗 100g/100ms 过载的能力，用于采集仿真假人内部传感器数据以及试验件的应变和加速度等。测试采样率不低于 100kHz，误差小于1%。
e) 提升/释放系统：用于提升、释放试验件，提升高度误差小于 5mm。
f) 水平冲击试验台：用于飞机结构水平冲击试验的设备，应能实现速率变化至少 13.4m/s，且最大负加速度必须在撞击后 0.09s 内出现，并且必须至少达到 16.0g 的工况。
g) 高速摄像机：垂直坠撞试验过程中，使用高速摄像机拍摄试验过程中试验件前后、左右及试验件内部情况，记录撞击的全过程。水平冲击试验过程中， 使用高速摄像机拍摄试验件左侧或右侧及试验件内部情况，记录撞击的全过程。高速摄像机应置于有利于清晰拍摄的位置。
h) 仿真假人：试验过程中模拟飞机乘员的人体模型应满足 CCAR25.562 b)的要求。使用一定数量带传感器的仿真假人，记录试验过程中人体关键部位的加速度、力和位移等数据。
i) 环境监测设备：用于检测试验的风速、湿度及温度。
5.6 试验环境
试验的环境应符合飞机型号设计规范，或由试验任务书规定。
如果在室外开展试验，应评估环境因素对试验的影响，一般要求当地风速不大于 1.5m/s，湿度不大于 90%。
5.7 试验委托方提供的技术文件
试验前，委托方应根据合同要求，向试验承担方提供所需的配套技术文件及模型等。
6 详细要求
6.1 试验项目
依据 CCAR25 中应急着陆 25.561 总则及 25.562 应急着陆动力要求，飞机结构适坠性试验项目包括：
a) 垂直坠撞试验：采用自由落体方式，将试验件从要求高度投放，撞击试验件，测试试验件响应;
b) 水平冲击试验：将试验件安装在结构水平滑车台上，设置所需冲击曲线，发射滑车台进行冲击验证。
6.2 试验程序
飞机结构坠撞试验应在试验前对试验件进扫频试验。垂直坠撞试验和水平冲击试验按照各自程序进行，两种试验的假人安装步骤一致。
飞机结构垂直坠撞试流程如图 1 所示。
飞机结构水平冲击试验程序如图 2 所示。
6.3 假人安装步骤
如需安装仿真假人，其安装步骤如下：
a) 仿真假人应穿棉质的短袖、短裤及鞋子，衣服的颜色应与安全带颜色有所区别;
b) 仿真假人安放在座椅的中心;
c) 仿真假人的双手放置在大腿上;
d) 用安全带将仿真假人系留在座椅上;
e) 头部和脸部应涂抹适当的染色剂(纸胶带及不同颜色的油性颜料)，用于确定标记头部撞击到座椅或前方固件的位置。
图 1 飞机结构垂直坠撞试验流程
图 2 飞机结构水平冲击试验流程
6.4 试验方法
6.4.1 垂直坠撞试验
垂直坠撞试验采用自由落体方式，试验件由起吊装置提升至规定高度，调整其姿态使其对准撞击平台中心区域;在确认试件高度和姿态无误后，试件由快速释放锁释放，自由跌落以 90˚ 撞击角度撞击测
力平台。
试验应满足以下要求：
a) 根据试验大纲要求进行行李舱内的货物(用沙袋等替代)质量分配及配平，质量误差小于 3%;
b) 试验件提升高度与大纲要求高度误差小于 5mm;
c) 试验件投放试验姿态与大纲要求一致，各个方向角度误差小于 1˚。
6.4.2 水平冲击试验
水平冲击试验设施由滑车台、加速装置、缓冲装置、相应的滑轨以及测试装置等组成。试验件固定安装在滑车台面，通过滑车台的控制设备，沿试验方向给滑车台施加规定的加速度波形，形成需要的冲击波形，完成水平冲击试验。
试验应满足以下要求：
a) 为了同时满足加速度、时间及速度变化量的要求， 首先进行预备性试验，通过初速度、缓冲器的调节，使加速度与时间的波形呈等腰三角形;
b) 加速度波形精度误差小于 10%。
6.5 试验过程中的问题处理
试验中如遇异常情况，应中断试验，关闭气源供气系统，释放推动气体，必要时应拆除试验件。对于适航符合性验证试验，在排除故障并经局方同意后才可继续进行试验。
7 试验数据采集与处理
试验应采集的数据包括：
a) 结构垂直撞击测力平台瞬间的空间姿态;
b) 结构实际垂直撞击平台的撞击速度;
c) 结构垂直撞击时的加速度和动态应变;
d) 测力平台的垂直撞击力;
e) 水平冲击时水平滑车台的加速度响应;
f) 高速摄像记录;
g) 仿真假人测试数据。
试验数据处理主要针对加速度、动态应和力，根据扫频得到的频率，使用相应频率数字滤波的方法。
8 试验结果分析与评估
应通过试验记录数据判定试验是否满足任务书及大纲要求，在判定试验满足要求后，评估结构抗坠撞的能力。根据试验结果，依据 CCAR25.561 及 25.562 进行结构适坠性评估，确定结构适坠能力。
主要判据如下：
a) 头部伤害严重程度采用头部伤害判据(HIC)表征，在可能发生座椅或其他构件触及头部的情况下，必须提供保护措施以使 HIC 不超过 1,000。HIC 按公式(1)计算：
HIC max………………………………
式中：
t1 ——积分初始时间，单位为秒(s);
t2 ——积分终止时间，单位为秒(s);
a (t)——头部撞击总加速度对时间的关系曲线(a 用 g 的倍数表示)。
b) 规定的各种载荷作用下，座椅和舱内物件(及其支撑结构)的变形不应妨碍乘员撤离。
c) 结构损伤不得危害人体生命安全。
9 试验报告编写
试验报告内容一般应包括以下内容：
a) 试验名称、时间、地点、目的和依据;
b) 试验件状态;
c) 试验考核部位;
d) 试验设备;
e) 试验过程及程序;
f) 试验测量项目;
g) 试验检查结果;
h) 测量设备的标定情况和试验的测量方法;
i) 测量数据、数据处理方法及处理结果;
j) 给出加速度、力、应变及位移随时间变化曲线;
k) 试验结论;
l) 试验现场处理的技术文件(照片、高速摄影录制的试验过程完整录像等)。
