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【趣聊航空】
正如人有生老病死,飞机也有寿命一说,而飞机的寿命不仅关系飞机结构的完整性,更直接关系着飞行人员的生命安全。飞机的使用寿命是指机体结构的寿命,常用的衡量指标有三类:飞行小时数、飞行起落数和日历年限,以最先达到的指标作为飞机的“退役年龄”。飞行小时数和飞行起落数反映了使用中交变载荷对飞机造成的疲劳损伤,所以也称为疲劳寿命。日历年限则反映的是飞机在服役环境下,能够满足使用功能的持续日历时间,所以也称为日历寿命。
飞机寿命的依据是预估该机型在未来使用中的受载荷情况,通过对整架飞机或者主要部件进行疲劳试验和损伤计算的办法来确定,其中的花销往往比购买整机还要贵,需要消耗巨大的人力物力。经过缜密的推导和大量的试验计算得出的飞机寿命,其安全性是足够可信的。但同时也需要知道飞机的寿命也并非绝对,疲劳试验本身有一定分散性,一两架飞机的试验寿命不等同于全部飞机的情况,特别是军用飞机在实际使用中由于任务性质的不同、气候条件的变化、飞行员操作水平的差异等,使其承受的载荷作用不尽相同,即便是同型号的不同单机每飞行一小时或者起落一次实际疲劳损伤并不完全一样。所以,飞行小时数或飞行起落数的累加并不能准确表达出每架飞机实际的疲劳损伤情况与具体程度。
其实,飞机寿命受到诸多因素的共同影响。
一是飞机的设计理念与技术。为了满足日益发展的使用安全性、可靠性和经济性需求,近百年飞机结构已由静强度设计、动强度设计、疲劳/安全寿命设计、破损安全设计、耐久性/损伤容限设计演进到可靠性设计。以运输机为例,设计理念与技术的进步使飞机的使用寿命从3万小时发展到6万小时、8万小时甚至10万小时;日历寿命从相应的15年、20年增长到25年甚至更长时间。
二是结构的疲劳损伤。飞机“衰老”的主要原因就来自于结构疲劳。飞机每飞行一次都会重复受到载荷的作用,飞机结构也受到疲劳损伤。当疲劳损伤累积到一定程度,飞机结构上就会产生裂纹,当裂纹扩展到危及飞行安全时,飞机也就不能再使用而宣布到寿。
三是结构的腐蚀损伤。飞机的服役环境对飞机的损伤是一个渐变的过程,它与日历时间紧密相关,环境中的温度、湿度、日照、盐碱度等等因素对飞机结构材料的腐蚀和老化有着不同程度的影响。另一方面,受腐蚀的结构材料抗疲劳性能也会进一步下降,进而也会影响飞机的疲劳寿命。
四是结构的偶然损伤。试验计算出的飞机寿命是在理想使用条件下得出的,而实际飞行使用中有许多偶发事件,例如碰撞、冰雹、雷击、撞鸟、使用维修不当等。由于此类损伤随机性较强,所以在飞机整个使用寿命期内都应该进行严格的损伤检查,否则会严重影响飞行安全和飞机使用寿命。
达到使用寿命的飞机也并不意味着一定发生破坏,是出于安全性和经济性的角度不再适合继续承担原来的任务,那么这些退役的飞机又去了哪里?
其实飞机的“退休生活“也非常丰富,有的走进了博物馆、院校用于展览、教学,例如位于北京航空航天大学学院路校区内的航空航天博物馆就陈列了30余架国内外珍贵实体飞机;还有的被改造成了主题乐园、餐厅,成为地标性建筑,比如成都的成飞公园,凭借特色战机一跃成为航空主题教育基地。
状态较好的飞机经过大修或延寿甚至会重新走上工作岗位,比如一些客机可以调整为货机重返蓝天;确实不能再继续使用的飞机也会被回收、拆解,将飞机上的状态较好的设备翻新,作为航空备件用于其他飞机;即便是废料也会经过处理进入工业循环,重新被制成日用品,说不准面前的你手里拿的可乐罐就是来自于某架飞机的蒙皮呢。
审核:郁大照(海军航空大学)
撰稿:杨 斌
策划:吴玉良 周坚毅 宋雅娟 肖春芳监制:张 翼 战 钊
编辑:宋雅娟 肖春芳
出品:中国科协科普部 海军航空大学 光明网