近年來，中國高鐵發展日新月異，改變著人們的出行方式。當你乘坐著高鐵，體驗著一日千里的便捷，贊嘆中國速度時，一定很難想到，地上跑的高鐵跟天上飛的飛機有一段割不斷的情誼，更與航空工業飛機強度研究所(以下簡稱強度所)有一段不解之緣。

　　強度所是我國唯一的航空強度研究和驗證中心，主要開展飛機結構強度技術預先研究，為新機研制和改進、改型提供強度設計與分析關鍵技術和軟件，承擔飛機結構地面強度鑒定與驗證實驗，代表國家對新研與改型飛機結構強度進行驗證實驗并給出強度結論。如今強度所不僅為飛機研制提供技術支撐，同時將航空強度技術延伸應用于軌道交通領域，為高鐵研制保駕護航。

　　高鐵近年來一直保持著高昂的發展勢頭，其便捷性和舒適性也一直為旅客所稱道。中國鐵道科學研究院集團有限公司首席研究員趙紅衛介紹，1978年，我國鐵路線路里程只有5.2萬公里，到2018年已經發展到12.7萬公里;高鐵發展更是迅猛，我國高鐵運營里程已達2.7萬公里，占世界高鐵運營里程的66%。另外，我國還具備了全套完備的技術體系，實現了從“追趕”到“領跑”的關鍵性轉變。

　　初次牽手

　　高鐵設計師為了實現車體“輕量化”，采用了鋁合金材料，新材料在車體上應用亟需進行疲勞性能評估。強度所跟鋁合金材料早就是“老熟人”了，飛機機體有大量的鋁合金結構件，強度所在鋁合金材料上積累了豐富的疲勞強度分析與驗證技術，創建了全壽命范圍概率疲勞分析方法，該方法成功應用于ARJ21、C919和AG600等型號飛機結構的設計與分析中。2006年南車青島四方機車有限公司與強度所簽訂了“鋁合金A6N01S-T5薄壁型材叢林系列疲勞強度實驗”。強度所金屬強度團隊基于航空材料的疲勞評定方法，完美地分析并評估了鋁合金A6N01S-T5薄壁型材的疲勞性能，為高鐵車體材料的疲勞性能評定提供了準確的實驗數據。航空強度技術在高鐵上的首次應用給高鐵工程師們留下了深刻的印象，航空強度技術與高鐵驗證首次牽手成功。

　　相見恨晚

　　我們在乘坐高鐵往往留意到兩車交會時對面來車一閃而過，相對速度非常高，這時車體需要承受巨大的空氣壓力波，這個壓力波在出入隧道時也會產生。另外，列車高速交會或出入隧道，高鐵列車面臨的氣密性問題也很嚴重。氣密性的好壞乘坐者感受最為直觀，為追求舒適，中國高鐵目前的氣密性指標為車內壓力波動小于200 Pa/秒，這個數值小于飛機艙內的指標，所以坐高鐵耳鳴的人少些。

　　車體上的氣壓載荷及氣密性問題，需要對車體結構的疲勞性能進行驗證。對于整體結構的疲勞評估技術，強度所多年來在多個型號飛機結構的實驗驗證過程中已經建立了整體結構疲勞敏感性分析、裂紋擴展路徑控制技術及實驗驗證技術體系，達到了國際先進水平。高鐵車體結構與飛機結構的諸多相似性，正好讓強度所的整體結構疲勞評估驗證技術在高鐵車體結構的疲勞問題上煥發了新的活力。繼2006年的首次合作之后，強度所金屬強度研究室分別于2008年和2010年相繼承擔了“時速200公里鐵路動車車體氣載疲勞實驗”和“新一代鐵路動車組用鋁合金型材評價用氣密實驗”，實驗過程嚴格依照整體結構疲勞敏感性分析驗證技術體系，實施過程高標準嚴要求，有效解決了車體整體結構的疲勞敏感性問題，為高鐵工程師們上交了一份滿意的答卷。

　　2017年又與中車唐山機車車輛有限公司簽訂協議完成了“吸能裝置靜強度加載實驗”，該項實驗對邊界條件的準確模擬具有很高的要求，對此強度所胸有成竹。強度所在C919飛機結構強度實驗過程中，突破了多種載荷干涉分離、復雜邊界準確模擬和一體化自平衡設計等技術，解決了用壁板代替全尺寸機身段進行設計選型的驗證實驗的技術難題，該技術現已達到了國際先進水平。“吸能裝置靜強度加載實驗”基于復雜邊界準確模擬技術，準確模擬了高鐵結構上吸能裝置的復雜邊界，為高鐵設計師提供了準確的靜強度實驗數據。強度所金屬強度研究室主任董登科在回顧這些實驗時多了幾分激動，他說：“我們目前在不同型號飛機結構完整性評估方面積累的重要技術，例如機翼盒段的復雜邊界模擬技術，機身等直段的一體化自平衡設計技術，都恰到好處地在高鐵車體實驗中得到應用，取得了不錯的效果。航空強度技術能在高鐵領域繼續大展拳腳，我們團隊今后干勁又足了。”他表示航空強度應用領域的擴展延伸，看到了強度技術的新價值，是對航空強度人的肯定和鼓勵，也給了他們很多啟發。

　　共創未來

　　針對高鐵的其他“疑難雜癥”，強度所還有不少“絕活”。攪拌摩擦焊就是其中一例，攪拌摩擦焊具有缺陷率低、節約成本的優點，隨著其工藝的發展和成熟，采用攪拌摩擦焊技術逐漸成為高速列車制造的主流趨勢。中車株機公司引進了國內第一條全攪拌摩擦焊列車產品生產線;2016年，青島四方列車公司采購了52m長的大型數控動龍門攪拌摩擦焊設備，這些新的變化帶來了摩擦焊接強度分析與評估技術的難題。強度所針對飛機結構上的摩擦焊接問題已經構建了摩擦焊接性能及可靠性評估系統，這套評估系統有待在高鐵的研制中再次擦出火花，為高鐵排憂解難。其他諸如高鐵車體的腐蝕防護、結構健康檢測、車體撞擊實驗等諸多方面的問題，航空強度技術都有對癥的妙招。

　　對于未來的合作發展，強度所所長王彬文信心滿滿。“我們瞄準未來400公里時速的高鐵對隔音減振承載結構和車廂儀表減振器的新要求，成立專門團隊，首先研制出適合400公里和高寒高速鐵路列車的高鐵車廂儀表減振器，目前已經做出樣品，將安裝在標準動車車廂上進行測試。這是最近我們軍民融合發展的亮點之一。”強度所所長王彬文如是說，他表示對航空強度技術在高鐵領域的應用充滿期待并且信心十足。

　　航空工業強度所在多年飛機型號驗證任務中，突破了大型飛機長壽命/高可靠性要求的耐久性/損傷容限技術、結構沖擊動力學技術和全機虛擬實驗技術等多項關鍵技術，為多個飛機型號的研制提供了技術支撐，標志著我國大型飛機的強度實驗和研究能力達到了國際先進水平。這些先進的航空強度技術不僅能夠繼續為祖國航空事業貢獻力量，同時也為強度所在軍民融合道路上的發展找到了契合點，期待著在高鐵領域加強深度合作，持續為高鐵安全保駕護航。

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責任編輯：殷鵬飛

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