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 ICS 49.020 V 36 HB 8663－2022 I 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。 HB 8663－2022 1 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； HB 8663－2022 2 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： hg s / v21()2………………………………………………(1) 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)。 HB 8663－2022 34.5 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 1 g； 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 100 kHz，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。 HB 8663－2022 4 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5 0 .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：409 mm×53 mm×20 mm，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 950 kg/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 1 h内完成鸟弹发 射。 表 1 冰弹直径及重量要求 冰弹直径 mm 质量 g 质量允许误差 12.7 1.0 5% 20.3 4.1 25.4 8.0 50.8 64.0 表 2 鸟弹质量及允许偏差 所用标准鸟质量 kg 对鸟增减质量的最大允许量 kg 鸟包装物的最大允许质量 kg 鸟弹质量允许误差 (鸟及包装物的总质量) 1.80 0.18 0.18 2.5% 3.60 0.36 0.36 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； HB 8663－2022 5c) 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)