ICS 49.020 V 36
HB 8663-2022
民用飞机结构外来物损伤试验通用要求
General requirements for foreign object damage 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。
民用飞机结构外来物损伤试验通用要求
1 范围
本标准规定了民用飞机结构外来物损伤试验的试验目的、试验项目、试验程序、试验方法、试验结果分析和评估、试验报告等。
本标准适用于民用运输类飞机的结构外来物损伤试验，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
外来物 foreign object
飞机运动过程中，撞击飞机表面结构的物体。外来物包括飞鸟、冰雹、轮胎碎片和碎石等。
3.2
撞击角度 impact angle
外来物飞行路径和被撞击物体表面的法向夹角。
4 一般要求
4.1 试验目的
通过飞机结构外来物损伤试验，达到以下目的：
a) 按 CCAR-25-R4 相关条款进行符合性试验验证;
b) 考核飞机机体结构的抗外来物撞击能力;
c) 对飞机结构抗外来物撞击分析结果进行验证;
d) 为飞机结构的抗外来物撞击损伤设计及完善提供验证数据。
4.2 试验任务书
试验任务书由试验委托方提出。试验任务书一般包括以下内容：
a) 试验名称;
b) 试验目的;
c) 试验项目;
d) 试验件及边界条件;
e) 试验考核部位;
f) 试验测试要求、测量点布置要求及必要的说明等。
4.3 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) 撞击试验及测量方法;
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。
4.4 试验件
4.4.1 试验件和支持结构
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。
4.4.2 试验件夹具
试验件夹具应满足以下要求：
a) 便于试验件的安装和调整;
b) 在撞击过程中不得限制试验件变形;
c) 对试验件边界条件影响最小，尽可能地模拟真实飞机的结构支持刚度和连接情况。
4.4.3 试验件安装
试验件安装应与飞机及气炮系统的相对位置一致。试验件上撞击点到炮口末端的距离应大于 10 倍的炮口直径。
安装试验件时，应对撞击瞄准点进行下沉修正，即瞄准点相对撞击点应上移。下沉修正量按公式(1)计算：
式中：
h ——瞄准点下沉修正量，单位为米(m);
g ——重力加速度，单位为米每秒平方(m/s2);
s ——炮口距预计撞击点距离，单位为米(m);
v ——试验大纲规定的撞击物速度，单位为米每秒(m/s)。
4.5 试验设备
试验设备一般包括：
a) 气炮系统：用于发射外来物，其速度误差小于 2%;
b) 速度测量系统：用于测量外来物的飞行速度，速度测量系统误差小于 1%;
c) 电子秤：测量外来物的质量，误差小于 1g;
d) 位移测量系统：推荐使用非接触方法测试动态变形，位移测量系统误差小于 0. 1%;
e) 撞击力、应力/应变测量系统： 撞击力的测试采样率不低于 100kHz，测试系统误差小于 0. 1%;
f) 高速摄像机：用于拍摄试验撞击过程中，外来物及试验件结构的动态变化。试验过程中， 所用高速摄像机的数量，应满足用于监控外来物的飞行轨迹，记录撞击的全过程等要求，高速摄像机应置于有利于清晰拍摄的位置。
4.6 试验环境
试验环境应满足任务书的要求，除非模拟在特定装置下的温度。特殊试验温度工况， 由实验委托方确定(试验环境)。
试验件的环境温度要求由试验任务书规定。使用环境控制设备对试验件的温度进行调节， 试验件温度分布应均匀，可在试验件安装热电偶或采用红外摄像法进行监测。
4.7 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。
5 详细要求
5.1 试验项目
按照外来物的不同种类，试验项目一般包括：
a) 碎石撞击试验;
b) 冰雹撞击试验;
c) 轮胎碎片撞击试验;
d) 鸟撞试验。
5.2 试验程序
试验程序如下：
a) 外来物制作;
b) 安装并检验试验件，校准预定弹着点的位置;
c) 安装并检查所有测试设备;
d) 校准空气炮，正式撞击试验之前，用外来物撞击模拟靶校准气炮发射速度，确保速度满足任务书要求(速度取正差);
e) 调节试验件的温度，以达到试验的要求值;
f) 装填外来物，记录质量;
g) 检查发射机构，进入发射程序;
h) 试验后，检查所有测试设备、仪器状态及记录试验件、模拟件损伤程度;
i) 记录试验数据。
5.3 外来物制作
外来物的制作要求如下：
a) 碎石的外形一般为纵横比接近 1.4 的卵形。具体尺寸需在任务书中给出;
b) 冰雹一般由掺杂着填充物的球形冰块做成，模拟自然冰雹的重量、尺寸和韧性。制作冰弹的模具直径尺寸分别为 12.7mm、20.3mm、25.4mm 和 50.8mm，冰弹直径及重量要求如表 1 所示。
c) 轮胎碎片尺寸一般为：409mm ×53mm ×20mm，可根据任务书需求调整碎片尺寸。轮胎碎片一般可从轮胎上切割制成，或采用与轮胎相同材料制作。
d) 鸟弹的制作分为人工鸟弹和家禽鸟弹。人工鸟弹主要成分为明胶与水， 是其固态混合物，参考密度为 950kg/m3。家禽鸟弹可选择鸡、鸭、鹅等，用柔软、有韧性包装物把鸟体包装， 可用尼龙、棉织物、聚乙烯等对撞击物影响小的材料做包装物。依据 CCAR 25.571(e)、25.631、25.775对鸟弹质量进行规定。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表 2 规定。对于家禽鸟弹， 为了达到规定的鸟弹质量，允许切除或修剪鸟的翅膀和腿，处理时不能大量流血，允许注水或含水量 98%的胶体物质。鸟弹制作完成后应在 1h 内完成鸟弹发射。
表 1 冰弹直径及重量要求
表 2 鸟弹质量及允许偏差
5.4 试验方法
将规定质量的外来物放入弹托，装进空气炮管中，释放压缩空气，把外来物按预定的速度发射并撞击试验件。
5.5 试验过程中的问题处理
试验中如遇异常情况，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，排除故障并经局方同意后方可继续进行试验。
6 试验数据的采集
试验过程中，一般应采集以下数据：
a) 撞击速度;
b) 撞击点位置;
c) 撞击力、应力/应变;
d) 结构动态变形;
e) 高速摄像数据;
f) 现场照片。
7 试验结果的分析与评估
对试验前后的试验件进行检查，并记录试验过程中试验件的变形和破坏情况，作为评定试验的依据。提供的文件应包括以下内容：
a) 试验件目视检查记录;
b) 试验件无损检查报告;
c) 速度测量记录;
d) 撞击力、应力/应变测量记录;
e) 撞击位移测量记录;
f) 高速摄像记录;
g) 现场照片。
通过以上试验，记录数据判定试验是否满足任务书及大纲要求，提供试验结果数据，评估结构抗外来物撞击的能力。
8 试验报告的编写
试验报告一般包括以下内容：
a) 试验名称、时间、地点、目的和依据;
b) 试验件及其支持方式;
c) 试验考核部位;
d) 试验测量设备;
e) 试验过程及程序;
f) 试验现象;
g) 试验测量项目;
h) 试验检查结果;
i) 测量设备的标定情况，试验的测量方法;
j) 测量数据、数据处理方法和数据处理结果;
k) 应变及位移随时间变化曲线;
l) 试验结论;
m) 试验现场处理的质疑单、技术单、照片、高速摄影录制的试验过程的完整录像(以电子版形式作为报告附件提供)。
