Giải mã quy trình thử nghiệm độ mỏi khắc nghiệt của Boeing

3 giờ trướcBài gốc

Thử nghiệm độ mỏi kết cấu là một trong những quy trình cốt lõi và bắt buộc trong ngành hàng không, nhằm đảm bảo mỗi chiếc máy bay có thể hoạt động an toàn trong suốt vòng đời dự kiến trước những áp lực khắc nghiệt của hàng chục nghìn chuyến bay.

Tại các cơ sở của Boeing, những chiếc máy bay được đưa vào các bài kiểm tra mô phỏng toàn diện, tái tạo lại các chu kỳ cất cánh, hạ cánh và các vùng nhiễu động không khí. Quá trình này giúp các kỹ sư quan sát cách vật liệu phản ứng với áp lực lặp đi lặp lại theo thời gian, từ đó xác định và khắc phục các điểm yếu tiềm ẩn.

Bên trong phòng thí nghiệm mô phỏng áp lực bay

Để thực hiện các bài kiểm tra này, khung máy bay được cố định vào một hệ thống giàn thép đồ sộ. Các bộ truyền động thủy lực mạnh mẽ sẽ liên tục tác động lực lên các bộ phận quan trọng như cánh, thân và đuôi máy bay, mô phỏng chính xác các lực mà chúng phải chịu đựng trong thực tế.

Máy bay Boeing gắn trên giàn thử nghiệm độ mỏi.

Hệ thống cảm biến dày đặc được lắp đặt trên khắp khung máy bay để ghi lại hàng nghìn điểm dữ liệu mỗi giây. Chúng có khả năng phát hiện những vết nứt cực nhỏ hoặc sự biến dạng vật liệu mà mắt thường không thể nhận thấy. Song song đó, các máy nén khí mô phỏng chu kỳ tăng giảm áp suất trong cabin, một yếu tố quan trọng gây ra "sự mỏi" cho thân máy bay.

Hành trình chống lại sự mỏi vật liệu

Lịch sử của Boeing gắn liền với sự tiến bộ trong công nghệ thử nghiệm độ mỏi. Vào những năm 1950, mẫu Boeing 707 là máy bay phản lực chở khách đầu tiên có thân được điều áp hoàn toàn. Để chứng minh độ an toàn, Boeing đã xây dựng các giàn thử nghiệm chuyên dụng, sử dụng các tấm kim loại cong lớn để nghiên cứu cách vết nứt lan truyền dưới áp lực. Kết quả từ các thử nghiệm này đã giúp tối ưu hóa thiết kế, tạo ra kết cấu nhẹ hơn nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu hư hại.

Qua nhiều thế hệ máy bay như 727, 747, và 767, các thử nghiệm trên toàn bộ thân máy bay đã giúp phát hiện ra hiện tượng "hư hại đa điểm" (Multi-Site Damage - MSD). Đây là tình trạng các vết nứt siêu nhỏ hình thành quanh đinh tán và các mối ghép, có nguy cơ liên kết với nhau tạo thành một vết nứt lớn. Việc phát hiện sớm MSD đã thúc đẩy những cải tiến quan trọng trong thiết kế và quy trình bảo dưỡng.

Đến thế hệ 787 Dreamliner vào những năm 2000, với việc sử dụng rộng rãi vật liệu composite, công nghệ thử nghiệm của Boeing đã đạt đến trình độ có thể mô phỏng tới ba vòng đời bay của một chiếc máy bay.

Khi 45 năm bay gói gọn trong 5 tuần

Theo quy định của Cục Quản lý Hàng không Liên bang Mỹ (FAA), các nhà sản xuất phải chứng minh máy bay của họ có thể hoạt động an toàn trong suốt vòng đời thiết kế mà không gặp sự cố về kết cấu. Để đáp ứng yêu cầu này, Boeing đã phát triển các phòng thí nghiệm có khả năng "lão hóa ảo" một chiếc máy bay, mô phỏng 45 năm hoạt động chỉ trong vòng 5 tuần.

Một trong những cuộc thử nghiệm khắc nghiệt nhất được thực hiện trên một nguyên mẫu 787 từ năm 2010 đến 2015. Chiếc máy bay được gắn trên giàn thử nghiệm nặng hơn 544.000 kg và phải chịu tác động từ các kích thủy lực mô phỏng 165.000 chuyến bay, tương đương 3,75 lần tuổi thọ dự kiến. Dữ liệu thu thập được không chỉ giúp xác nhận độ bền của thiết kế mà còn cung cấp thông tin quý giá cho việc lập kế hoạch bảo trì, kiểm tra định kỳ trong suốt quá trình khai thác.

Nhờ những tiến bộ trong phân tích dữ liệu và vật liệu thông minh, các kỹ sư ngày nay có thể dự đoán và ngăn chặn các vấn đề về kết cấu trước khi chúng xảy ra, thay vì chỉ phản ứng sau khi sự cố xuất hiện. Điều này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn và độ tin cậy cho ngành hàng không hiện đại.

CTVX

Nguồn Lâm Đồng : https://baolamdong.vn/giai-ma-quy-trinh-thu-nghiem-do-moi-khac-nghiet-cua-boeing-397930.html