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[摘 要]静力试验中，常见的机身支持形式有对称式支持、单侧支持、起落架三点支持和机身卡板支持等，本文针对各种支持形式介绍了夹具设计的细节。
[关键词]机身 静力试验 支持形式
中图分类号：TB330.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0246-01
1 引言
近代科学技术的发展，特别是计算机辅助技术和有限元的应用，已使结构的几何构型和强度计算进一步精确。但对于复杂几何形状和复杂环境条件的结构强度计算问题，只能建立在某些简化条件的基础上进行。但通过近代的试验技术（包括仪器、设备、方法等）却能够为人们揭示设计结构在实际使用条件下存在的本质问题，并能够发现计算方法所不能揭示的现象。
一架飞机的设计和改型是否合理，要经过地面试验和飞行试验来检验。飞机静力强度试验就是飞机地面试验的一部分。静力强度试验的主要目的是：鉴定飞机结构的设计静强度，并为验证强度和刚度的计算方法以及结构的合理性提供必要的数据和资料。所以静强度试验是研制的飞机能否试飞和设计定型的先决条件，是飞机研制过程中的一个重要环节。而结构试验的支持方式将直接影响到试验成本和试验精度。
2 试验支持形式
飞机机身静力试验时，由于飞机类型、结构形式、考核目的的不同，试验支持形式也有所不同，常见的支持形式有：对称式支持、单侧支持、起落架三点支持和机身卡板支持等。
不论采用什么支持形式，总的要求是尽量模拟真实的支持条件，就是说，首先必须保证连接的传力承力要求，其次还要考虑设备成本和试验周期。在夹具上进行试验，如何模拟真实的支持条件和如何进行夹具设计是直接影响试验质量和安装工作量的重要问题。
下面分别针对不同的支持形式进行介绍。
2.1 对称式支持
机身对称式支持，就是将试验飞机的中外翼和外翼拆除，设计机身对称式夹具将机身支持在静力试验的支持高度上。
飞机机身静力试验时，要求飞机通过左右两侧的机身-机翼对接接头支持固定。我们可以模拟各框机身-机翼对接接头的真实形式，并通过一根横梁将各框接头按照真实的位置分布进行定位固定。横梁分别与设置在飞机两侧的四根立柱通过地脚螺栓对接，固定在试验室的承力地轨上。
设计对接接头时，应完全模拟机翼接头的真实形状与尺寸，并要保证各接头的相对位置。为了保证横梁的强度与刚度，通过连接板将两根槽钢面对面焊接起来，形成一个盒形构件。需要时可以在槽钢的腹板、开口处焊接加强板，以提高横梁的强度。
试验装配时，先将飞机放置在机身托架上，用吊车将横梁吊起，横梁上的接头与飞机机身各框接头对接好后，再将横梁连同飞机机身固定在两侧的立柱上。飞机固定简图见1。
2.2 单侧支持
某型飞机为了考核飞机机翼接头、起落架安装接头和机身刚架的强度，必须采用单侧机身-机翼对接接头支持固定。
夹具设计时，可以采用2.1介绍的对称式支持的横梁设计方案实现飞机与夹具的对接，但单侧的支持无法克服飞机机身、机翼、起落架接头受载后产生的巨大附加弯矩。为了平衡飞机的附加弯矩，节约试验成本、节省试验周期，可以在此基础上利用试验室的通用设备进行改装。如图2所示，利用通用设备搭建一个龙门架，将横梁通过四个三角形的加强件与龙门架相连成一体，连接部位应选择在横梁主要承力区域的两侧。试验时，为了防止立柱滑动，每个立柱都要在其受力的反方向拉保险，并用压梁顶住立柱底部。
2.3 起落架三点支持
起落架三点支持方式，就是将试验飞机前起落架、主起落架的机轮轴固定在支持平台上，使机身水平基准线处于试验高度。
通过模拟真实的前起落架接头、主起落架接头，将飞机支撑在立柱上，如图3所示。设计接头时，应真实模拟飞机前起落架接头、主起落架接头的形状与尺寸，并设计支持立柱。飞机通过三个起落架接头与支持立柱牢牢地固定在试验室的承力地轨上。夹具设计的关键在于要保证各接头的的空间位置与飞机起落架接头一致，支持好的飞机姿态应与试验要求的飞机姿态完全一致，能满足试验要求，不得有抬头、低头或者不能保证平衡等现象。通常，将支持立柱设计成一通用设备，在做另外的型号静力试验时，只需要重新设计起落架接头即可，这样，既节约了试验成本，又节省了试验周期。
2.4 机身卡板支持
无人机、轻型飞机通常采用机身卡板固定支持。由于机身挂点处的承力较强，所以在机身前、后挂点处各设置一个卡板，每个卡板通过螺栓固定在压梁上。
试验时，通过地脚螺栓将两根压梁支持在设置在飞机两侧的立柱上，从而将飞机固定在试验室的承力地轨上。为了增加夹具的强度与刚度，在机身两侧前、后卡板之间设置了一个纵向角铁，将前、后卡板连成一个整体。飞机在夹具上的固定见图4。
卡板的形状和尺寸与所设置部位机身相匹配，以便更好的紧固支持飞机。卡板缘条宽度越宽，与飞机机身的接触面越大，对飞机的支持力越大，从而能更好的支持飞机。但是，卡板缘条也不宜太宽，应根据所设置处的机身结构进行确定，以避免结构破坏。另外，卡板的卡边始终要保证其与飞机机身的外表面紧密接触，否则容易松动，难以有效的支持飞机。卡板与机身接触面粘贴一层橡胶垫，由于橡胶的弹性，不仅可以使卡板与机身贴合的更好，还可以保护机身，避免机身受损。上下卡板对接处应留有间隙，否则易出现对接处已经相碰而卡板与机身的接触面还未很好贴合的情况。我们可以根据真实尺寸计算出上下卡板的对接距离，设计一个衬套套在双头螺栓上，就可以解决这个问题了。
3 结论
实践表明，以上飞机机身静力试验的支持形式基本上可以满足各机型的机身静力试验要求，经济、实用，安装方便，试验精度较高。机身固定夹具配合其他静力试验夹具，可在同一架飞机上完成所有的机身、机翼等各部件静力试验，因此节约了研制成本、节省了研制周期，能产生较大的经济效益，具有较大的实际应用价值，这几种飞机机身静力试验支持形式可以给研究机身试验的各位同仁提供一点参考。
[关键词]机身 静力试验 支持形式
中图分类号：TB330.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0246-01
1 引言
近代科学技术的发展，特别是计算机辅助技术和有限元的应用，已使结构的几何构型和强度计算进一步精确。但对于复杂几何形状和复杂环境条件的结构强度计算问题，只能建立在某些简化条件的基础上进行。但通过近代的试验技术（包括仪器、设备、方法等）却能够为人们揭示设计结构在实际使用条件下存在的本质问题，并能够发现计算方法所不能揭示的现象。
一架飞机的设计和改型是否合理，要经过地面试验和飞行试验来检验。飞机静力强度试验就是飞机地面试验的一部分。静力强度试验的主要目的是：鉴定飞机结构的设计静强度，并为验证强度和刚度的计算方法以及结构的合理性提供必要的数据和资料。所以静强度试验是研制的飞机能否试飞和设计定型的先决条件，是飞机研制过程中的一个重要环节。而结构试验的支持方式将直接影响到试验成本和试验精度。
2 试验支持形式
飞机机身静力试验时，由于飞机类型、结构形式、考核目的的不同，试验支持形式也有所不同，常见的支持形式有：对称式支持、单侧支持、起落架三点支持和机身卡板支持等。
不论采用什么支持形式，总的要求是尽量模拟真实的支持条件，就是说，首先必须保证连接的传力承力要求，其次还要考虑设备成本和试验周期。在夹具上进行试验，如何模拟真实的支持条件和如何进行夹具设计是直接影响试验质量和安装工作量的重要问题。
下面分别针对不同的支持形式进行介绍。
2.1 对称式支持
机身对称式支持，就是将试验飞机的中外翼和外翼拆除，设计机身对称式夹具将机身支持在静力试验的支持高度上。
飞机机身静力试验时，要求飞机通过左右两侧的机身-机翼对接接头支持固定。我们可以模拟各框机身-机翼对接接头的真实形式，并通过一根横梁将各框接头按照真实的位置分布进行定位固定。横梁分别与设置在飞机两侧的四根立柱通过地脚螺栓对接，固定在试验室的承力地轨上。
设计对接接头时，应完全模拟机翼接头的真实形状与尺寸，并要保证各接头的相对位置。为了保证横梁的强度与刚度，通过连接板将两根槽钢面对面焊接起来，形成一个盒形构件。需要时可以在槽钢的腹板、开口处焊接加强板，以提高横梁的强度。
试验装配时，先将飞机放置在机身托架上，用吊车将横梁吊起，横梁上的接头与飞机机身各框接头对接好后，再将横梁连同飞机机身固定在两侧的立柱上。飞机固定简图见1。
2.2 单侧支持
某型飞机为了考核飞机机翼接头、起落架安装接头和机身刚架的强度，必须采用单侧机身-机翼对接接头支持固定。
夹具设计时，可以采用2.1介绍的对称式支持的横梁设计方案实现飞机与夹具的对接，但单侧的支持无法克服飞机机身、机翼、起落架接头受载后产生的巨大附加弯矩。为了平衡飞机的附加弯矩，节约试验成本、节省试验周期，可以在此基础上利用试验室的通用设备进行改装。如图2所示，利用通用设备搭建一个龙门架，将横梁通过四个三角形的加强件与龙门架相连成一体，连接部位应选择在横梁主要承力区域的两侧。试验时，为了防止立柱滑动，每个立柱都要在其受力的反方向拉保险，并用压梁顶住立柱底部。
2.3 起落架三点支持
起落架三点支持方式，就是将试验飞机前起落架、主起落架的机轮轴固定在支持平台上，使机身水平基准线处于试验高度。
通过模拟真实的前起落架接头、主起落架接头，将飞机支撑在立柱上，如图3所示。设计接头时，应真实模拟飞机前起落架接头、主起落架接头的形状与尺寸，并设计支持立柱。飞机通过三个起落架接头与支持立柱牢牢地固定在试验室的承力地轨上。夹具设计的关键在于要保证各接头的的空间位置与飞机起落架接头一致，支持好的飞机姿态应与试验要求的飞机姿态完全一致，能满足试验要求，不得有抬头、低头或者不能保证平衡等现象。通常，将支持立柱设计成一通用设备，在做另外的型号静力试验时，只需要重新设计起落架接头即可，这样，既节约了试验成本，又节省了试验周期。
2.4 机身卡板支持
无人机、轻型飞机通常采用机身卡板固定支持。由于机身挂点处的承力较强，所以在机身前、后挂点处各设置一个卡板，每个卡板通过螺栓固定在压梁上。
试验时，通过地脚螺栓将两根压梁支持在设置在飞机两侧的立柱上，从而将飞机固定在试验室的承力地轨上。为了增加夹具的强度与刚度，在机身两侧前、后卡板之间设置了一个纵向角铁，将前、后卡板连成一个整体。飞机在夹具上的固定见图4。
卡板的形状和尺寸与所设置部位机身相匹配，以便更好的紧固支持飞机。卡板缘条宽度越宽，与飞机机身的接触面越大，对飞机的支持力越大，从而能更好的支持飞机。但是，卡板缘条也不宜太宽，应根据所设置处的机身结构进行确定，以避免结构破坏。另外，卡板的卡边始终要保证其与飞机机身的外表面紧密接触，否则容易松动，难以有效的支持飞机。卡板与机身接触面粘贴一层橡胶垫，由于橡胶的弹性，不仅可以使卡板与机身贴合的更好，还可以保护机身，避免机身受损。上下卡板对接处应留有间隙，否则易出现对接处已经相碰而卡板与机身的接触面还未很好贴合的情况。我们可以根据真实尺寸计算出上下卡板的对接距离，设计一个衬套套在双头螺栓上，就可以解决这个问题了。
3 结论
实践表明，以上飞机机身静力试验的支持形式基本上可以满足各机型的机身静力试验要求，经济、实用，安装方便，试验精度较高。机身固定夹具配合其他静力试验夹具，可在同一架飞机上完成所有的机身、机翼等各部件静力试验，因此节约了研制成本、节省了研制周期，能产生较大的经济效益，具有较大的实际应用价值，这几种飞机机身静力试验支持形式可以给研究机身试验的各位同仁提供一点参考。