摘要：只要一说到“彗星”飞机，所有人立即都会想到“疲劳”二字。没错，“彗星”的疲劳失效问题早已经成了航空史技术与商业问题的经典案例。过去始终认为“彗星”服役前英国人根本没有做过充分的疲劳试验，然而事实并非如此。英国人不仅考虑过这个问题，而且做了不少试验，甚至德哈维兰
“彗星”的疲劳故事，其实远没有普通人想的那么简单。过去不清楚，看了英国科学研究报告，才明白对于科学规律的认知过程，原来竟是如此艰辛。
只要一说到“彗星”飞机，所有人立即都会想到“疲劳”二字。没错，“彗星”的疲劳失效问题早已经成了航空史技术与商业问题的经典案例。过去始终认为“彗星”服役前英国人根本没有做过充分的疲劳试验，然而事实并非如此。英国人不仅考虑过这个问题，而且做了不少试验，甚至德哈维兰公司还志存高远地超越了政府规定的试验标准，唯一的问题是，对试验本身的方法和评估不够科学。作为一款客舱增压的喷气式客机，英国人当然不会忽略增压带来的强度问题。1949年，英国航空注册委员会（Air Registration Board/ARB）要求商用飞机客舱要能承受两倍最大工作压力（2P），以确保不会产生疲劳。疲劳测试会按照1.33P标准进行，要求是飞机构件不能产生永久变形。德哈维兰公司当然希望超越官方标准，“彗星”设计时就把最大极限压力耐受标准定在了2.5P，测试时按照2P进行，这一压力相当于16.5磅/平方英寸。1949—1951年，德哈维兰公司与皇家飞机研究局（RAE）紧密合作，对“彗星”中央机身段和机翼进行了连续工作循环测试。机身大部件被置于一个特制的大号加压测试水箱中。之所以选择在大型水箱中进行压力测试，是因为如果机体结构在压力环境下失效，水可以作为缓冲物质，确保机体结构不会因压力爆破飞向四面八方，便于调查失效原因。
英国人并非没有想到作业循环疲劳测试问题，他们不禁特制了专门的压力循环试验设施，而且已经做了18000次循环，飞机并无损坏出现。问题的症结后来才通过深入调查和进一步试验发现，根本原因是试验方法和疲劳理论有问题。
1952年10月，英国供给部提出应该进行特别疲劳测试，首先进行2P的静压力测试，然后是1.33P静压测试，最后以1.25P标准进行10000次连续循环测试。ARB采纳了这一意见，在1953年6月发布了改进版民用飞机设计要求，而且把测试标准提升到15000循环。7月，德哈维兰公司按照这一标准对“彗星”前机身进行了测试，直到进行到18000循环，机身才发生破坏，试验证明机身“并无缺陷”。
1954年事故后英国政府的调查试验，德哈维兰“彗星”喷气式客机在RAE范保罗水箱加压循环试验设施中接受测试。这台巨大水箱试验设施的作用，就是通过反复对飞机进行加压和减压，模拟飞机每次起落飞行的压力循环过程，以确定机身材料疲劳进程。
一切看起来都很美好。然而就在不久之后的1954年，“彗星”先后两次在厄尔巴（Elba）和那不勒斯（Naples）发生空中解体惨祸，英国航空制造业的技术和声望遭遇前所未有的挑战，这些事故不仅关乎德哈维兰公司的生存，更关乎英国飞机产业的前途命运。在RAE主任阿诺德·豪尔爵士（Sir Arnold Hall）亲自领导下，大规模的调查和试验全面展开。同型“彗星”机身段被运往范保罗，在RAE水箱压力试验设施中连续以1.33倍压力进行循环测试，结果在3060次工作循环后，客舱前部左侧舷窗边角出现疲劳裂纹——这与G-ALYP的事故模式类似，只不过残骸显示G-ALYP的裂纹出现在机身顶部导航观测窗部位。据此英国人得出结论，“彗星”的机体在疲劳应对设计上存在缺陷，这是飞机解体惨祸的直接原因。
那么问题来了，为什么德哈维兰公司在此前的测试，包括1953年按照ARB新规之后的测试中，都没有发现疲劳提前出现的征兆？霍尔爵士的研究团队分析了大量历史报告，做了许多补充试验，最后认为早先试验时是从2P静压力开始，这种静压事实上让部件得到了预应力强化，增加了耐疲劳特性，后面同一试验段在接受1.25P循环疲劳试验时，就没有表现出应有的疲劳特性。这一结果在《德哈维兰公报》上公开发表，引起了国际同行的注意，促进了疲劳试验方法的改进。在“彗星”刚刚投入运营的时刻，包括德哈维兰公司在内的英国航空科技界对这一问题都认识不足，换句话说，这是当时英国人航空技术认知的边界。德哈维兰公司已经尽力，英国政府并没有追究研制团队的责任。
在认识到设计缺陷问题后，英国人对“彗星”做了深度改进，具体措施包括重新设计机身蒙皮、强化结构、改用椭圆形舷窗以及让发动机喷流远离机身等。虽然到了“彗星”4基本上所有的可靠性安全性问题都已经解决，但属于德哈维兰甚至整个英国喷气式商用飞机德宝贵市场窗口期已经关闭，“彗星”等来了体量和布局都远胜自己的美国对手——波音707。最终“彗星”4市场业绩平平，交付了不到50架就迅速在市场上隐退，让位给更现代更安全信誉背景更干净的竞品。
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来源：张湘聊科学
