国家军用标准《航空操纵用钢丝绳规范》的制定

冯春玲，鲁士恒，贾宝楠，曹广珍

（天津市金鼎线材制品科技开发公司，天津 300222)

国家军用标准《航空操纵用钢丝绳规范》的制定

冯春玲，鲁士恒，贾宝楠，曹广珍

（天津市金鼎线材制品科技开发公司，天津 300222)

分析了国内用于航空领域的钢丝绳产品标准现状，介绍了起草制定国家军用标准《航空操纵用钢丝绳规范》的必要性、可行性以及标准的主要编制内容和与现有标准的区别。指出现行行业标准生产的产品远远满足不了目前为武器装备科研生产配套所需钢丝绳产品的结构规格、强度、韧性（扭转和弯曲)、疲劳寿命以及伸长率等性能指标的要求。新标准将目前为军工航空领域配套的产品结构规格均纳入到《航空操纵用钢丝绳规范》军用标准中，也整合了有关产品的技术协议和企业内部标准等内容，可以最大限度地满足航空领域军工装备产品的需求。

航空 操纵 钢丝绳 标准 军用 制定

1 引言

目前，我国用于航空领域的钢丝绳产品标准有两个，即《航空用钢丝绳》和《飞机操纵用钢丝绳》。这两个标准是各自在不同的历史背景下起草制定的，两个标准的同时存在对需求起到互补作用，能够满足不同机型的使用要求。然而，按这两个行业标准生产的产品远远无法满足目前为武器装备科研生产配套所需钢丝绳产品的结构规格、强度、韧性（扭转和弯曲)、疲劳寿命以及伸长率等性能指标的要求，厂家只能按附加的技术协议进行生产配套。为此，中国冶金工业信息标准研究院在北京主持召开的2008—2009年冶金产品国家军用标准计划项目落实会上确定以天津市金鼎线材制品科技开发公司为主编单位，编制新的国家军用标准《航空操纵用钢丝绳规范》。新标准于2011年1月审查评议后形成了“报批稿”，上报国家审批、颁布。采用新的国家军用标准《航空操纵用钢丝绳规范》，可以最大限度地满足航空领域军工装备产品的需求。

2 现有标准概况及不足

截至目前，钢丝绳产品在我国有两个用于航空领域的参照执行标准，即《航空用钢丝绳》和《飞机操纵用钢丝绳》。

《YB/T5197—2005航空用钢丝绳》最初是根据20世纪60年代国内生产及使用情况，套用前苏联的航空用钢丝绳标准起草制定的。后来陆续对该标准进行了调整更新，内容主要是对钢丝绳的扭转和打结取消了韧性较低的级别;对金属股芯结构取消了绳径负偏差要求;对镀锌钢丝要求取消了硫酸铜考核，增加了锌层B级要求等。增加了范围、规范性引用文件、术语和定义;增加了6×37+FC结构和6×19+IWS－3.2规格;对原辅材料进一步明确了技术要求;调整了钢丝及钢丝绳直径允许偏差;拆股钢丝扭转值提高了20%;提高了部分结构规格的疲劳次数;补充了检试验项目等。

《YB/T5196—2005飞机操纵用钢丝绳》是参照国际标准ISO2020—84《飞机操纵用不松散柔性钢丝绳技术条件》于20世纪80年代末期起草制定的，后来陆续增加了范围、规范性引用文件、术语;增加了Φ1.2 mm和Φ7.2 mm规格;对原辅材料进一步明确了技术要求;钢丝直径允许偏差按规格范围严格了划分;完善了钢丝绳伸长率的试验方法，并按结构确定了伸长率要求;按比例确定了试验取样数量等内容。

这两个标准是各自在不同的历史背景下起草制定的，同等结构的规格除Φ3.2 mm外均不相同。上述标准主要是兼顾民用（如机械传动、仪器仪表等用)产品需求，有些性能指标（如钢丝扭转和弯曲性能、钢丝绳结构规格等)未能达到军工的特殊要求。

3 制定新的国际军用标准的必要性

（1)由于目前按上述两个行业标准生产产品的厂家较多，产品已普遍应用到各行各业，所以在上述标准的最后版本修订时，顾及了同行业生产厂家使用这两个标准的延续性，特别是兼顾民用（如机械传动、仪器仪表等用)产品需求的延续性，有些性能指标没能达到军工的特殊要求。

（2)目前我国尚未有规范的军用飞机操纵用钢丝绳标准，根据我国近几年来武器装备科研生产配套的需求和航空技术快速发展的需求，只限于使用我国现有的行业标准YB/T5196和YB/T5197远远满足不了对于钢丝绳产品的结构规格、强度、韧性（扭转和弯曲)、疲劳寿命以及伸长率等性能指标的要求。因此，为了满足用户提出对某种产品性能提高的要求，除了制定企业内部标准外，还需要针对国家重点型号工程、专用机型配套产品等分别制定相关技术协议，厂家只能按技术协议生产配套。

（3)目前虽然针对不同的要求采用不同的标准或协议来满足军工单位对产品的使用要求，但大多数用户厂家强烈建议要求将有关涉及航空领域用钢丝绳产品归属至统一完善的军用规范标准中。显然制定国家军用标准是非常必要的。

4 制定新的国际军用标准的可行性

（1)标准主编单位天津市金鼎线材制品科技开发公司和参加单位621所、冶金工业信息标准研究院、172厂共同负责《航空操纵用钢丝绳规范》的起草工作。上述单位具有多年标准相关专业技术工作的丰富经验，具有行业领先的高级专业技术人才，具有丰富的标准相关产品的使用经验，完全能够胜任标准的起草和制定工作。

（2)标准主编和参加单位熟悉军工单位及部队对于军用航空钢丝绳产品的标准统一规范化要求，熟悉现行的两个行业标准、一些国家重点型号工程配套的产品、为专用机型配套产品制定的技术协议及相关企业内部标准等内容。

（3)为确保新制定的标准具有较强的适用性，编制组成员进行了广泛地调研。

（4)主编单位对一些准备纳入标准的产品结构规格，按照不同材质投入大量样品进行生产，并进行试验验证。

（5)主编单位了收集大量有关国外标准和同行业生产厂家的使用情况，同时对一些技术参数进行了分析和研究，并组织业内专家学者对起草的标准的内容逐条逐句进行了认真、细致、充分的讨论，达成共识。

上述工作和条件措施可以保证《航空操纵用钢丝绳规范》的编制成功实施。

5 制定本标准的基本原则

（1)采用国际标准 ISO2020/1—1997（英文版)《航空—飞机操纵用预变形钢丝绳第一部分：尺寸和负荷》和ISO2020/2—1997（英文版)《航空—飞机操纵用预变形柔性钢丝绳 第二部分：技术规范》。结合我国国情，充分考虑军工的特殊要求，最大幅度地增加设计选用依据和范围。

（2)参考国外先进标准，体现规范的先进水平。为进一步加强我国标准规范与国际标准和国外先进标准的一致性程度，本着科学合理、先进性和适用性的原则，提高标准水平。除参照ISO 2020—1997（英文版)《航空—飞机操纵用预变形钢丝绳》外，还参考了以下标准：MIL－DTL－83420M飞机操纵用柔性钢丝绳通用规范;JISG 3535—1998航空用钢丝绳;ОСТ2172－80航空钢丝绳技术条件。

（3)标准定位在较高水平上，既体现出产品质量能为军事航空装备建设提供安全保障的配套能力和水平，又可以促进生产企业的工艺流程、设备、操作人员及管理人员上水平。

（4)尽力将目前为军工航空领域配套的产品结构规格均纳入到《航空操纵用钢丝绳规范》军用标准中，其中包括现行的两个行业标准、一些国家重点型号工程配套的产品、为专用机型配套产品制定的技术协议以及相关企业内部标准等内容。

（5)对同等结构规格性能指标要求不同的品种采用就高不就低的原则，使制定的国军标内容既全面，又有较强的军工适用性。

（6)标准按中华人民共和国国家军用标准模板要求进行起草并修改。

6 新的国际军用标准的主要编制内容

6.1 规范名称与适用范围

本规范产品的使用范围主要是两大类：其一是为武器装备科研配套产品（主要用于飞机操纵、航空装置、飞机发动机喷口反馈用航空钢丝绳等)，此类产品结构是点接触结构，特性柔软，便于操纵;其二是军事训练器材配套产品（主要用于航空拖靶等钢丝绳)，该类产品结构是线、面接触结构，专门适用于机外拖曳状况。但在起草本规范时，通过调研、探讨实际情况，发现若将两大类使用范围同放在一个标准规范中，由于材质、加工工艺及交付状态差异较大，混在一起体系不太合适。因此通过征询用户意见将较专用的军事训练器材配套用线、面接触结构钢丝绳的结构品种单独形成标准体系。

考虑到本规范的适用范围主要是飞机内部的操纵系统，所以将规范名称改为《航空操纵用钢丝绳规范》，规范规定了航空操纵用钢丝绳的术语和定义、标记和代号、分类、技术要求、质量保证规定、交货准备及说明事项。

6.2 规范性引用文件

规范按GB/T 1.1—2000的要求顺序排列，并指明最新版本适用于本规范，以免在引用时发生歧义。

6.3 术语和定义

规范明确了GB/T 8706中规定的术语和定义适用于本规范。为了便于生产和使用方便，列出了5个采用的主要术语和定义。其中包括“最小破断拉力”的定义，参照了MIL-DTL-83420M《飞机操纵用柔性钢丝绳通用规范》中对此定义的解释。

6.4 标记和代号

标记代号按GB/T8706—2006最新版本标准要求执行。本规范中钢丝绳的捻向表示方法是先股后绳，如：右交互捻表示为sZ。钢丝股芯用WSC表示，纤维芯用FC表示，主要是便于用户订货时勿对绳芯的混淆。

6.5 钢丝绳分类

本规范按结构分为 1×7、1×19、6×7-WSC、6×19-WSC、6×7-FC、6×19-FC、6×37-FC 七种结构。按钢丝材质分为碳素镀锌钢丝绳和不锈钢丝绳。根据全国14个重点用户和4个重点同行业生产厂家的调研结果，列入本规范的7种结构基本能够满足目前军事航空领域的武器装备科研配套对该产品的需要。钢丝绳选用两种材质，除满足大多数使用碳素镀锌钢丝绳要求外，还满足了一些使用厂家对钢丝绳有较高的耐蚀性要求。在品种规格上，1×7纳标5个规格、1×19纳标7个规格、6×7-WSC 纳标 10个规格、6×19-WSC 纳标20个规格、6×7-FC纳标8个规格、6×19-FC纳标7个规格、6×37-FC纳标5个规格，共计62个规格。绳径范围从Ф0.7～Ф9.75mm。本规范列出了各种结构对应的公称直径范围，有利于使用和设计部门的选择。

6.6 技术要求

6.6.1 关于材质要求

对碳素钢材质，仅规定了用钢标准GB/T699中45#～85#之间的牌号范围和有害杂质的最高允许含量，而具体各种结构规格的钢牌号由制造厂选择。这是因为制绳钢丝性能优劣并不完全决定于钢号，而主要决定于制绳钢丝是否达到各项性能指标。

关于碳素钢丝的锌层重量，本规范比ISO2020标准细化了钢丝直径分组对应的锌层重量，且部分同规格范围的钢丝锌层重量高于ISO2020标准5 g/m2以上。对锌层还有特殊要求的，可在合同上注明作了规定。

对不锈钢材质，本规范给出了两种具体材质（06Cr18Ni9和 12Cr18Ni9奥氏体不锈钢) 是与ISO2020标准相符的，也是经常用于生产不锈钢丝绳的适用材料。也规定了根据需方要求可采用其它牌号的奥氏体不锈钢。

钢丝绳芯除钢丝股芯（WSC)外，还有有机（或合成)纤维芯（FC)。本规范保留了YB/T5197—2005标准带有有机（或合成)纤维芯结构钢丝绳，主要是保证供货的延续性。另外，还强调了钢丝股芯（WSC)用材质与钢丝绳外层股的材质一致性。

6.6.2 关于钢丝绳捻制质量要求

针对钢丝绳捻制质量的要求，ISO2020标准中规定的不够完善，根据我国多年的实践对本规范中钢丝绳的捻制质量作了详细的规定，包括钢丝绳及股的捻制均匀性、不松散性能、光滑平整、残余扭转小等。

钢丝绳的捻距除特殊要求外，柔性钢丝绳的捻距不应超过绳径的6.5倍，单股钢丝绳的捻距及柔性绳股中钢丝捻距不应超过股径的11倍。其范围比ISO2020标准减小了，目的是保证钢丝绳的柔软性。

钢丝绳中钢丝接头距离规定不小于10 m，比ISO2020、YB/T5196和YB/T5197标准规定分别加长了4 m和2 m。

关于钢丝绳涂表面油脂的规定，本标准规定了钢丝绳在制造中可涂少量具有防腐性能的中性油脂，并提出了具体的涂敷油量的要求以及油脂性能符合SH/T0387的规定。对柔性钢丝绳中的纤维绳芯用油脂性能应符合SH/T0388要求。

钢丝绳直径允许偏差是根据不同结构、不同规格确定的。1×7和1×19结构的较大规格比YB/T5197加严了。其余结构规格根据国情在YB/T5196和YB/T5197的基础上适当调整，但与ISO2020和国外标准一致的规格，大多数加严了，并且针对每一种规格给出相应的允许偏差数值和绳端不松散直径允许增大值，基本上满足了有些客户提出的要求。

6.6.3 关于力学性能

钢丝绳破断拉力：航空操纵用钢丝绳主要是用于飞机操纵系统以及航空等机械装置，因此，钢丝绳的破断拉力是主要指标，是根据用户长期使用后提出的要求和参考ISO2020国际标准、YB/T5196、YB/T5197行业标准以及企业标准等规定而确定的。为了便于制造厂家组织生产和用户厂家选用方便，规范中对应的结构规格相应列出了钢丝绳中钢丝公称抗拉强度。其中有几种结构规格在原所属YB/T5197—2005标准的基础上提高了强度级别和破断拉力数值，见表1。

钢丝绳的伸长率：对用户有伸长率要求的，本规范根据现实生产及用户使用情况分别列出了钢丝绳伸长率指标。本规范的考核方法及指标完全等同于YB/T5197—2005标准要求。

钢丝绳的疲劳寿命：根据使用要求，对大部分柔性钢丝绳进行了反复弯曲疲劳寿命规定。除了包括ISO2020、YB/T5196—2005、YB/T5197—2005 标 准 的结构规格外，针对碳素镀锌钢丝绳的6×19－WSC结构，还新增了Ф3.5 mm、Ф4.5 mm、Ф7.5 mm三种规格的疲劳寿命要求。6×7－WSC结构Ф2.5 mm规格碳素镀锌钢丝绳的疲劳寿命从YB/T5197—2005标准规定的10 000次提高到15 000次，且试验时的施加张力从34 N提高到49 N。6×19－WSC结构Ф4.0 mm规格碳素镀锌钢丝绳用两种试验条件（滑轮直径分别为Ф37.69 mm和Ф40 mm、施加张力分别为107 N和127.4 N)来分别考核疲劳寿命，比ISO2020标准增加了一种滑轮直径和施加张力均为增大的试验条件，为的是满足我国重点工程型号配套用绳设计要求。Ф9.5 mm规格碳素镀锌钢丝绳的疲劳寿命在试验条件不变的情况下，同时要满足两种寿命考核要求。其一是达到60 000次疲劳次数后，劳后破断拉力应不低于其最小破断拉力;其二是达到130 000次疲劳次数后，劳后破断拉力应不低于其最小破断拉力的60%。这种带有附加考核要求的规定也是为满足飞机操纵系统某种专用材料的设计要求。

表1 部分结构规格碳素钢丝绳破断拉力和抗拉强度比较表

钢丝绳的验证试验：通过对试样加载至钢丝绳最小破断拉力的80%并最少保持5 s，拆股检查有无断丝的方法来考核各股及丝捻制松紧度一致性程度，也保证了选用钢丝绳的安全与可靠性。

柔性钢丝绳的拆股试验：虽然大多数用户抽检时只注重钢丝绳最小破断拉力和不松散等性能，不做钢丝绳的拆股试验，但为了确保钢丝绳质量万无一失，本规范仍然规定了柔性钢丝绳应做拆股试验的规定，对拆股后钢丝各项力学性能作了如下规定：钢丝绳中钢丝实测抗拉强度应符合表2规定。

表2 拆股钢丝抗拉强度 /MPa

直径小于0.5 mm的碳素钢丝应做打结拉力试验。打结拉力应不小于该钢丝公称抗拉强度58%的载荷。

直径大于或等于0.5 mm的碳素钢丝应做反复弯曲试验，钢丝的最小反复弯曲次数应符合表3的规定。

增加钢丝反复弯曲次数的考核主要是检验钢丝在反复弯曲中承受塑性变形的能力。

碳素钢丝的扭转试验考核比YB/T5197标准细化了直径和强度级的分组。表4列出了本规范与YB/T5197标准钢丝扭转次数的对比。

表3 拆股碳素钢丝最小反复弯曲次数

表4 拆股碳素镀锌钢丝扭转次数对比

本规范与YB/T5197标准类似直径钢丝的相同强度级别的扭转次数均提高了3次。

不锈钢丝绳的拆股单丝除做抗拉强度考核外，还应进行缠绕试验，即以每分钟不超过15转的速度呈紧密螺旋状自身缠绕两圈，钢丝不应断裂。

6.7 质量保证规定

6．7．1 检验项目、要求及方法

在质量一致性检验条款中列出了钢丝绳的检验项目及其对应的要求章节和检验方法章节，并规定了取样数量和取样部位。比ISO2020标准中生产合格试验认可条款中要求的检试验项目多增加了钢丝绳拆股检试验，包括钢丝外观和钢丝直径检查;碳素镀锌钢丝的拉力和打结拉力试验、扭转试验、反复弯曲试验和锌层重量试验;不锈钢丝的缠绕试验等检试验要求。钢丝绳的验证试验与ISO2020标准的剪切验收试验内容相同，考虑YB/T5196和国内其它标准用验证试验项目术语的习惯，本规范延用“验证试验”检验项目术语。

6.7.2 复验与判定规则

复验与判定规则，本规范与ISO2020标准同样按组批进行检试验，对不满足初次检验或试验要求的项目应进行双倍抽样，复验其中不合格项目。但本规范根据YB/T5196和YB/T5197，还增加了“若有一个试样检验结果不合格，该组批判为不合格产品，但允许供方逐盘检验，合格者予以交货。”的说明，避免了同组批组织生产非连盘钢丝绳抽验误判的问题。

6.7.3 检验和试验方法

检验和试验方法基本上按ISO2020、YB/T5196和YB/T5197标准的规定。增加和修改部分说明如下：

（1)将钢丝检试验方法和钢丝绳检试验方法分类条款列出，便于明确钢丝和钢丝绳各自需要的检试验项目。

（2)钢丝的检试验项目共8项，其中钢丝的外观、直径及自身缠绕检验方法是在ISO2020、YB/T5196和YB/T5197标准要求的基础上新增加的检测项目。

（3)自身缠绕是针对不锈钢丝以每分钟不超过15转的速度呈紧密螺旋状自身缠绕两圈不应断裂的缠绕性试验。用此方法来检验不锈钢丝的韧性。

（4)钢丝绳的检试验项目共10项，其中钢丝绳的平整度和残余回转的检验方法是在ISO2020、YB/T5196和YB/T5197标准要求的基础上新增加的检测项目。

（5)钢丝绳的外观质量：除了用手感和目视检查外，也可借助放大倍数为5倍的放大镜检查，避免了由于组成钢丝绳的钢丝直径比较细而存在缺陷不易被发现的问题。

（6)钢丝绳的直径测量：增加了量具分度值不大于0.01 mm的要求，提高了测量钢丝绳直径的精确性。考虑了生产厂家和用户在有争议时的情况，钢丝绳直径的测量可在给钢丝绳施加最小破断拉力5%张力的情况下进行。

（7)钢丝绳平直度的测量：在不施加张力的情况下，将6 m长的钢丝绳放置在距离为60 mm的二条平行线之间的平面上，除绳末端500 mm外，钢丝绳不得与任何一条平行线相碰。其方法与YB/T5197相同，但二条平行线之间的距离由75 mm改为60 mm，提高了平直度的要求。

（8)钢丝绳平整度检查：手感光滑，无任何明显起伏变化和硬弯即为平整度合格。这样规定在钢丝绳产品的交付中可以减少不必要的争议。

（9)残余回转的测量：去掉绳头1～2 m后，在离绳头大约20 cm处弯成一个约90°，紧握住此弯头拉出6 m长试样，然后，将钢丝绳自由端放开，让其在没有张力的情况下自由回转，其回转数不得超过3 r/6 m。增加此条款目的是为了检查钢丝绳捻制时消除残余扭转应力的效果。

6.8 交货准备

本规范把包装、标志、运输、贮存和质量证明书等要求均归属到此条目中，且根据我国国情及现实情况分别做了规定。对交付钢丝绳附带的质量证明书要求，除满足GB/T2104—2008中规定条款外，还增加了要求制造商将试验的真实结果等有关信息存档至少8年。这样有利于用户对产品质量的可追溯性。

7 新的国际军用标准的水平

新编标准规范主要是参照ISO 2020、YB/T 5196和YB/T 5197标准，也参考了MIL-DTL-43420M、JIS G 3535、ΓОСТ2172、国防军工重点型号工程需要的一些技术条件或技术协议、针对军工需要制定的企业标准等制定的。其中主要技术指标都相当于ISO 2020、YB/T 5196和YB/T 5197的规定;有些指标要高于ISO 2020等标准的规定，如：绳径公差、钢丝绳不松散增大值、部分钢丝绳最小破断拉力及疲劳后破断拉力等;有些指标ISO 2020没有规定，而本标准作了规定，如：柔性钢丝绳的拆股试验、钢丝的弯曲、扭转试验等。由此可见，本规范水平要高于IS O2020标准水平，也填补了我国军工航空操纵用钢丝绳规范的空白。

8 结束语

标准规范编制单位通过大量调研和实际样品生产、分析、测试和验证，结果表明新编制的《航空操纵用钢丝绳规范》军用标准满足了广大军工单位及部队对于军用航空钢丝绳产品的标准统一规范化的要求，基本上将目前为军工航空领域配套的产品结构规格均纳入到标准中。制定的国军标内容既全面，又有较强的军工适用性。新标准规范通过了标准审查组认真、细致的审查，已经形成“报批稿”上报国家审批、颁布，为我国军工武器装备科研配套产品的生产奠定了坚实的基础。

Formulation of National Military Standard"Wire Rope for Aviation Manipulation Standard"

Feng Cunling,Lu Shiheng,Jia Baonan,Cao Guangzhen
(Tianjin JINDING Wire Product Science and Technology Development Co.,Ltd.，Tianjin 300222,China)

The authors analyzed present situation of wire rope for aviation products standard in our country,introduced the necessity and feasibility of drafting the national military standard"wire rope for aviation manipulation standard",main manipulated contents and the differences to existing standard.They also pointed out that the current industry standard products can not meet the requirements of product specifications,strength,toughness(torsion and bending),fatigue life and extensibility and performance requirements for wire rope products needed for application of weapons and equipment scientific research and production.The presentproducts structure specifications for military aviation field are incorporated into the new standard"wire rope for aviation manipulation standard",and the related products'technical agreement and internal standard also.So it can furthest meet the demand of military aviation equipments and products.

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冯春玲，女，正高级工程师，天津市金鼎线材制品科技开发公司副总经理，总工程师，曾主持研发多项新产品，两项专利发明人，曾发表多篇论文并获奖，2008年确定为天津市工业系统专业带头人。

（收稿 2012-02-20 编辑 潘娜)