运十飞机结构分析
飞行器结构设计大作业
运十飞机的机翼/中央翼及机身设计
航空学院01010703班
顾天元学号2007302672
巨龙学号2007300184
乔燕涛学号2007300186
马军学号2007300185
2010年6月29日
运十飞机的机翼/中央翼及机身设计
前言——有关运十飞机
运十是由上海市640研究所设计、上海飞机制造厂制造的四发动机喷气式运输机，运十飞机是中国首次自行设计、自行制造的大型喷气客机。运十的设计很大程度上参考了美国波音公司的波音707。运十飞机的试飞成功，填补了中国航空工业的一项空白，是一项重大科技成果。运十计划采用涡扇-8发动机，飞机最大起飞重量110吨，最大巡航速度974公里/小时，最大实用航程8000公里。客舱按全旅游、混合、全经济三级布置，可分别载客124、149、178人。运十只制成两架，由于各种原因最终没有投产。
运十运输机-设计特点：1.有较好的安全性； 2.有较好的速度特性；
3.有较好的经济性；
4.有较好的机场适应性；
5.有较大的使用伸缩性；
6.有较大的发展潜力。
运十飞机虽然由于各种原因最终没有投入航线使用，但它在当时的历史条件下，却能取得如此丰硕的成果是很不容易的。因此，研制运十飞机的历史作用是不能低估的，它是我国民机发展的成功的起点。
有关运十的一些数据：
1、几何数据
翼展L：42.24m 机长：42.93m
机高：13.42m 机翼面积S：244.46㎡
2、重量数据
最大起飞重量：110吨最大着陆重量：83吨
使用空重：58吨最大载油重：51吨
最大商载：25吨
3、飞行性能数据（使用四台JT3D发动机）
最大巡航速度：974km/h
经济巡航速度：917km/h
最大爬升率：1200m/min=20m/s
最大巡航高度：12000m
起飞距离：2318m
降落滑跑距离：2143m
15吨商载航程：6400km
第一节机翼/中央翼、机身和翼身连接处结构特点分析一、机翼结构特点分析
运十飞机机翼为双梁单块式结构，壁板采用以长桁面积为主的强长桁-弱蒙皮配置形式。简短的分析如下。
机翼截面
（1）从上照片可以看出（我们认为机翼盒段是上下颠倒的），同一段机翼上壁板的桁条数多于下壁板桁条数目。这样布置主要原因是机翼主要受较大的向上的弯矩，因此上翼面受压较为严重，下翼面受拉较为严重。受拉的情况下，上翼面蒙皮容更易出现纵向失稳（局部皱折或局部失稳）引起破坏。所以上翼面的设计重点是防止屈曲，故在上翼面布置较多的长桁，可为蒙皮提供支持，防止蒙皮失稳，提高蒙皮的失稳临界应力。
（2）运十机翼的后梁向后转折，是出于内部空间的需要，例如为了安置主起落架、增大整体油箱容积、增大机翼的扭转刚度等考虑。
（3）在图示的I、II、III处均加强了翼肋。
其中I处为加强侧肋，是出于承受总体扭矩的分量、传递反对称形成的剪力的考量。II肋需要加强的是腹板和缘条，原因是在II肋处前后梁都有一个转角，总体弯矩在此处有分量作用在该肋上。III肋需要加强的腹板，作用是为了整合参差桁条在蒙皮上形成的剪力（实际中桁条是不连续到翼梢的）。另外，两台发动机的加强顺气流肋分别靠近II、III肋，这样就充分利用了加强结构。
（4）普通肋在II肋外的机翼上都是按垂直于前梁等间距分布的，而在侧根肋和II肋之间的普通肋则是由垂直前梁逐渐过渡到顺气流方向。这样做的原因一是调整了机翼根部的刚度分布，使机翼具有良好的可挠性，降低了突风载荷系数；二是由于飞机主起落架舱在中段机身里，机翼双梁单块式传力形式基本没有受到破坏，它可以正常传递总体力，避免了根部三角区的出现，仍存在的后掠效应将由中央翼的五根加强梁充分发挥作用来克服。同时，机身的下部虽然要为主起落架开口，但由于龙骨梁的存在，起开口的补强并不是太严重，因此这样做的最终结果减轻了结构设计的重量。
图1 运十飞机翼梁、翼肋、桁条和中央翼布置示意图
二、机翼-机身的对接设计
运十的机翼和机身框各自独立，采用四个空心销将机翼的前后梁与框对接。这种销既简单又易于安装。这样的设计允许翼梁与框可自独立变形，因此自由转动的机翼在弯曲时对框的影响与作用在框上的增压载荷和地板梁的翘曲的框-地板梁接头而言，其载荷是相加的。机翼的阻力、发动机推力等x轴方向载荷主要通过机身下方的机身龙骨梁传给机身。
三、机身结构特点分析
运十飞机机身采用桁条式结构，整个截面大约有52根桁条。飞机长桁较密、较强，蒙皮较厚。机身弯矩引起的轴向力由众多桁条和较厚的蒙皮组成的壁板来承受；剪力全部由蒙皮承受。
（1）机身开口结构加强：
1、中开口的加强。运十飞机舱门处共打断了七根桁条，利用围框式加强方式。围框利用舱门开口附近原已有的受轴力的周边桁条和蒙皮，加上再开口四周一圈井字型布置的杆和蒙皮构成。
2、小开口加强。运十飞
机机身开有舷窗，这些开口因
为没有打断桁条，所以被认为
是小开口。开有舷窗对机身的
纵向传力没有影响，但是蒙皮
开掉后会影响到传剪。所以运
十飞机机身舷窗处加上了一
圈界面具有抗弯能力的口框
（如左照片所示）。
（2）压舱后端的球亏面框：
运十飞机作为民用客机，
必须在客舱内增压。由材料力
学的知识可知，用球面框做端
框比平面框以承弯的形式承
受侧压要有利。但是球面前后都较难充分来安放有效载重，机身容积利用率低。为协调这一矛盾，运十飞机采用的是球面亏框的设计。
下面的照片是运十飞机增压舱后端的球亏面框，由逐渐展宽的三角形板在边缘处以搭接的形式胶粘成整体，并在搭接处卯有22根型材来加强，在靠近周边型材较稀疏的地方还补充有较短的型材。顶部有帽盖。
机身后端球亏面框
第二节机翼/中央翼及机身结构受力分析：
一、机翼结构传力分析：
（1）蒙皮受力：
运十飞机的机翼蒙皮承受局部空气动力，起到形成和维持机翼外形的作用，承受扭矩，并且承受弯矩。
图2 运十飞机机翼蒙皮受气动载荷
1-蒙皮；2-长桁；3-翼肋；4-长桁支反力；5-翼肋支反力6-铆钉支反力
（2）长桁受力：
长桁的作用主要是第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局部空气动力而产生变形过大；第二是把蒙皮传来的气动力传给翼肋：第三是同蒙皮一起承受由弯矩而产生的拉、压力。
图3 运十飞机长桁向翼肋的传力
（3）普通肋受力：
运十飞机的翼肋分为普通翼肋和加强翼肋。普通翼肋用来维持翼剖面形状，将蒙皮上的空气动力传到其它承力构件上去，并支持桁条和蒙皮。加强翼肋除具有普通翼肋的功用外，还作为机翼结构的局部加强件，承受较大的集中载荷或悬挂部件。下面是运十飞机普通肋的力平衡图和内力图。
图4 运十飞机普通肋的力平衡图和内力图
（4）翼外段III肋处的传力分析
因为实际运十飞机机翼中桁条是不连续到翼梢，III肋整合了参差桁条在蒙皮上形成的剪力，其受力如下图所示。III肋需要加强的腹板。
图5 翼外段III肋处的传力分析
（5）翼梁转折处II 肋的传力，在不考虑上下壁板的绗条和蒙皮的情况下分析其受力。
图6 加强肋II 的受力
由于在II 肋处前后梁都有一个转角，总体弯矩引起的轴向力在此处有分量作用在该肋上。II 肋上一点A 处所受的轴力有沿翼肋方向的分量向左，必须由向右的反力来平衡。由此在II 肋上缘条引起向外的剪流。类似地，II 肋其他部位的剪流方向也可得出。剪力图和弯矩图如上所示。
（6）加强侧肋I 的传力
图7 加强侧肋的受力
R1 R2 q A
Q M
运十机翼根部翼肋沿气流方向布置，减小了常规后掠机翼的三角区效应。机翼的总体扭矩传至根部的加强侧肋I，由加强肋和机身的连接提供一对支反力平衡，从而传入机身结构。加强侧肋I主要承受总体弯矩的分量、传递反对称形成的剪力。I肋主要受剪，腹板需要加强。如上图所示。
（7）机翼总体传力特征：
1、机翼所受的总体剪力通过各肋与梁腹板的连接以剪流形式作用到梁腹板上，由梁缘条提供展向支反剪流。机翼根部侧边加强肋提供端边剪流来平衡。最终通过根部加强肋与机身的连接传入机身结构。
2、运十飞机机翼的总体弯矩由上下壁板提供的一对等大反向的轴向力来平衡。传入机身进入中央翼。
3、总体扭矩通过各肋与蒙皮、腹板的连接，以一圈圈剪流的形式作用由蒙皮、腹板组成的闭室上，传至根部侧边加强肋，由加强肋与机身的连接提供一对支反力平衡，从而传入机身结构。
图8 机翼壁板受总体弯矩
二、中央翼盒传力分析：
1、剪力的传递：
剪力（对称和反对称）由前后梁的腹板通过四个接头直接传给机身。
2、扭矩的传递：
a、对称扭矩通过梁腹传给四个接头，从而传给机身。
b、反对称扭矩则进入中央翼箱，在中央翼内自身平衡。（如下图所示）
图10 运十飞机用四个接头传递机翼的剪力和扭矩
3、弯矩的传递：
a、对称弯矩直接在中央翼内平衡
b、反对称弯矩则通过中央翼壁板受剪（如下图所示），将剪力传给梁缘条，再传给中央翼梁腹板，中央翼梁腹板将剪流转成垂直剪流加到侧边加强肋上，通过该加强肋，传给对接接头，最终传给机身。
三、机身地板载荷的传力分析
运十飞机在机身截面下半部分设有地板梁，横梁和下半框连成整体。整个机身截面成8字形。机翼机身链接加强框如下照片所示。
运十飞机的机身隔框
地板上作用有垂直载荷时，地板受弯曲，并将地板上的分部压力穿到支持它的纵梁和横梁上。因为纵梁是有横梁支持的，所以纵梁上的在和最后也传给了横梁。横梁受弯，将载荷穿到机身隔框上。隔框由机身蒙皮提供支反剪流，与横梁传来的力平衡。
在地板平面内的载荷Px传给纵梁，对于运十飞机而言，纵梁部分与中央翼的上翼面相连，由此Px得到平衡。载荷Pz直接传给横梁，由横梁传给机身框。
第三节运十飞机的部分疲劳设计措施
运十飞机采用优化材料、控制应力水平、合理化结构受力、添加止裂缝和止裂带等方式对飞机进行了疲劳设计，简单分析如下；
1）选择好材料。在受拉区采用耐疲劳较好的材料，梁的下凸缘、下蒙皮均为LY12。而上缘条、上蒙皮均LC4。
2）控制应力水平和选择合理的安全系数。如受充气压的框f设=2.5—2.0,如同时为开口段端框f设=3.0。
3）对壁板进行有效的选向分块，并加止裂缝（下翼面）。
4）采用分散受力或多重元件，如外缝和中央翼梁腹板的连接处中间加一对接垫板过渡；31框（前梁与机身的对接框）在框中部横梁（也是地板横梁）与下框缘间加立柱。
5）采用有利的受力形式。例如采用水平放置的空心销，以起受剪的形式向机身传递机翼载荷。
6）便于检查维修，设置多个检查、维修口盖，注意结构补强措施。
7）为了提高疲劳强度，降低应力水平，阻止或延缓裂纹的扩展，在机身蒙皮的受拉薄蒙皮区域都加了止裂带。这对提高机身的疲劳寿命是有利的。
后记
我们团队四名成员全部来自1173班，这份大作业从6月2日下午第一次开会讨论到6月29日晚最后定稿，整整持续了一个月时间。大作业的所有工作任务的划分，大致如下表：
飞机结构设计
一、飞机研制技术要求（1）战术技术要求军用飞机（2）使用技术要求（民用飞机) 它包括飞机最大速度、升限、航程、起飞着陆滑跑距离、载重量、机动性(对战斗机)等指标和能否全天候飞行，对机场以及对飞机本身的维修性、保障性等方面的要求。 二、飞机的研制过程四个阶段：1．拟订技术要求2．飞机设计过程3．飞机制造 过程4．飞机的试飞、定型过程 三、飞机的技术要求是飞机设计的基本依据 四、飞机设计一般分为两大部分：总体设计结构设计 五、飞机结构设计是飞机设计的主要阶段 “结构”是指“能承受和传递载荷的系统”——即“受力结构”。 六、安全系数：安全系数定义为设计载荷与使用载荷之比也就是设计载荷系数与使用载 荷系数之比。其物理意义就是实际使用载荷要增大到多少倍结构才破坏，这个倍数就是安全系数。 八、飞机结构设计的基本要求1．空气动力要求和设计一体化的要求2．结构完整性及 最小重量要求3．使用维修要求4．工艺要求5．经济性要求 九、结构完整性：是指关系到飞机安全使用、使用费用和功能的机体结构的强度、刚度、 损伤容限及耐久性(或疲劳安全寿命)等飞机所要求的结构特性的总称。 十、全寿命周期费用(LCC) (也称全寿命成本) 主要是指飞机的概念设计、方案论证、 全面研制、生产、使用与保障五个阶段直到退役或报废期间所付出的一切费用之和。 十一、现代军机和旅客机的新机设计，规范规定都必须按损伤容限／耐久性或 按损伤容限／疲劳安全寿命设计。 十二、结构完整性及最小重量要求就是指：结构设计应保证结构在承受各种规定的 载荷和环境条件下，具有足够的强度，不产生不能容许的残余变形；具有足够的刚度，或采取其他措施以避免出现不能容许的气动弹性问题与振动问题；具有足够的寿命和损伤容限，以及高的可靠性。在保证上述条件得到满足的前提下，使结构的重量尽可能轻，因此也可简称为最小重量要求。 十三、使用维修要求飞机的各部分(包括主要结构和装在飞机内的电子设备、燃油 系统等各个重要设备、系统)，须分别按规定的周期进行检查、维护和修理。良好的维修性可以提高飞机在使用中的安全可靠性和保障性，并可以有效地降低保障、使用成本。对军用飞机，尽量缩短飞机每飞行小时的维修时间和再次出动的准备时间，还可保证飞机及时处于临战状态，提高战备完好性。为了使飞机有良好的维修性，在结构上需要布置合理的分离面与各种舱口，在结构内部安排必要的检查、维修通道，增加结构的开敞性和可达性。 十四、飞机设计思想的发展过程大致可划分为五个阶段（1）静强度设计阶段
民用飞机气动设计原理
民用飞机气动设计原理民用飞机可以随时转为军用。海湾战争期间，美国曾动员民用飞机用于军事运输。预警机、加油机等军事用途飞机也往往由民用飞机改型而成。下面是为大家分享民用飞机气动设计原理知识，欢迎大家阅读浏览。 宽体飞机相对于窄体飞机，超临界机翼气动设计的难点主要体现在哪里?(Dan) 超临界翼型设计的本质是弱激波翼型的设计。超临界翼型相较于普通翼型，其头部比较丰满，降低了前缘的负压峰值使气流较晚达到声速。即提高了临界马赫数。同时超临界翼型上表面中部比较平坦，有效控制了上翼面气流的进一步加速，降低了激波的强度和影响范围，并且推迟了上表面的激波诱导边界层的分离。因此超临界翼型有着更高的临界马赫数和更高的阻力发散马赫数。 超临界翼型与传统翼型对比 对于窄体飞机，其巡航马赫数范围在0.78-0.80 之间，通常巡航时间占全航程比例不高，因此翼型设计需要多考虑起降、爬升等非巡航性能。而宽体飞机的巡航马赫数则通常在0.85-0.90 之间，并常用于长航程飞机，应此翼型设计需要多考虑巡航性能。更高的巡航马赫数使得机翼表面有很大的超声区，使得通过翼型设计来削弱、推迟激波的设计难度大大加大。 控制律载荷一体化技术能改善飞机什么性能?有何效 益？(Zhijie) 放宽静稳定性使飞机阻力减小，减轻飞机的质量，增加有用升
力，使飞机的机动能力提高; 边界控制技术减轻了驾驶员的工作负担并保证飞机安全; 阵风载荷减缓技术减小阵风干扰下可能引起的过载，从而达到减轻机翼弯曲力矩和结构疲劳的目的，并提高乘坐舒适性; 机动载荷控制改变飞机机动飞行时机翼的载荷分布，降低翼根处的弯曲力矩，从而减轻机翼的结构重量和机动时的疲劳载荷，最终可以提高商载能力和增加飞行航程; 颤振模态控制技术通过改变翼面的非定常的气动力分部，从而降低或改善机翼的气动弹性耦合效应，最终达到提高颤振速度的目的。 A320 阵风载荷减缓控制系统说说风洞试验中，风洞的问题和缩比模型的问题、试验结果的一致性问题(Shaoyun) 风洞试验是指在风洞中安装试验模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器的空气动力学特性的一种空气动力试验方法。 F22 飞机风洞模型风洞的基本参数一是风洞几何参数，包括风洞截面积、风洞试验段长度等，二是风洞的试验风速，一般地，0~0.3M 范围为低速风洞，0.3M~1M为高速风洞，大于1M为超音速风洞。 由于模型缩比等原因，风洞试验模型不能完全保留真实飞行器的气动特性。风洞试验通过采用相似准则来尽可能地使试验特性同真 实特性一致，通常根据试验的目的不同会选择不同的相似准则，但一般都会满足的重要准则包括： 几何相似性，模型几何特征同真实飞行器尽可能等比例的放大或缩小; M 数相似，风洞试验M数和飞行器实际使用M数保持一致；
机翼分析
B－2隐形战略轰炸机 一、飞机简介： B－2隐形战略轰炸机是冷战时期的产物，由美国诺思罗普公司为美国空军研制。1979年，美国空军根据战略上的考虑，要求研制一种高空突防隐形战略轰炸机来对付苏联90年代可能部署的防空系统。1981年开始制造原型机，1989年原型机试飞。后来对计划作了修改，使B－2轰炸机兼有高低空突防能力，能执行核及常规轰炸的双重任务。 二、飞机整体结构： 飞机三视图和飞机内部结构剖析（图下）
三、飞机机翼结构分析： B－2轰炸机采用翼身融合、无尾翼的飞翼构形，其机体扁平，采用翼身融合的无尾（无垂直尾翼）的飞翼构型，机翼前缘为直线，交接于机头处，机翼后掠33度，飞机头部到翼尖成锐角，机翼后缘成双“W”形（锯齿形）有8个操纵面（6个升降副翼，2个阻流方向舵），巨大的锯齿状后缘由10条直的边缘组成，翼展尺寸为52.43米机翼前缘交接于机头处，机翼后缘呈锯齿形。机身机翼大量采用石墨/碳纤维复合材料、蜂窝状结构，表面有吸波涂层，发动机的喷口置于机翼上方。这种独特的外形设计和材料，能有效地躲避雷达的探 测，达到良好的隐形效果。 形尾翼原始设计 是专门为高空飞 行设计的，能够 满足高空阵风载 荷的需求，但不 适应于低空阵风 载荷的需求。飞 机主翼的设计进 行了重大改动， 因为空军不仅要 求飞机能从高空 突入，而且还要 能超低空突防， 从而带来了提高 飞机升力、增强
机械结构强度、进一步降低其雷达反射截面积等一系列问题，使飞机的设计历经数年才得以定型。B-2飞机的结构设计是基于满足阵风载荷(又称突风载荷)标准进行设计的，航空历史上仅有几种型号的飞机是按阵风载荷需求设计的，大部分军用飞机是根据机动载荷(又称惯性载荷)需求而设计。 机翼结构为单块式。从构造上看，单块式机翼的长桁较多且较强；蒙皮较厚；长桁、蒙皮组成可受轴向力的壁板。当有梁时，一般梁缘条的剖面面积与长桁的剖面面积接近或略大，有时就只布置纵墙。为了充分发挥单块式机翼的受力特点，左、右机翼一般连成整体贯穿机身。但有时为了使用、维护方便，在展向布置有设计分离面。分离面处采用沿翼箱周缘分散连接的形式将机翼连为一体。 单块式机翼的上、下壁板成为主要受力构件。这种机翼比梁式机翼的刚度特性好(这点对后掠机翼很重要)。同时由于结构分散受力，能更好地利用剖面结构高度，因而在某些情 况下(如飞机速度较大时)材料利用率较高，重量可能较轻。此外单块式机翼比梁式机翼生存力强。它的缺点是不便于开口 （Boeing）波音747 SP 一、飞机名称： 波音747 SP 波音747，又称为“珍宝客机”（Jumbo Jet），是一种双层客舱四发动机飞机，是世界上最易识别的客机之一，亦是全世界首款生产的宽体民航客机，由美国波音民用飞机集团制造。波音747原型大小是1960年代被广泛使用的波音707的两倍。1965年8月开始研制，自1970年投入服务后，一直是全球最大的民航机，垄断着民用大型运输机的市场，到A380投入服务之前，波音747保持全世界载客量最高飞机的纪录长达37年。 二、飞机整体结构：
飞机结构完整性研究现状及发展方向
第23卷 第3期 2005年9月 飞 行 力 学FL IG HT DYN AM ICS V ol.23 N o.3Sep.2005 收稿日期:2005-02-01;修订日期:2005-07-05 作者简介:屈玉池(1961-),男,陕西长安人,研究员,主要从事航空发动机结构强度与科技情报信息管理研究。 飞机结构完整性研究现状及发展方向 屈玉池1,2,晁祥林2,陈 琪2 (1.西北工业大学航空学院,陕西西安710072;2.中国飞行试验研究院情报档案中心,陕西西安710089) 摘 要:飞机结构完整性是确保飞机安全寿命的重要条件之一。简要介绍了结构完整性在飞机设计中的发展进程及其作用;以F -4C /D 和F -16飞机为例,叙述了结构完整性在飞机结构设计和验证中的应用情况;最后指出 当前我国结构完整性技术的研究现状,以及下一步的研究重点。 关 键 词:飞机结构完整性;军用规范;载荷谱;损伤容限 中图分类号: V 215 文献标识码: A 文章编号:1002-0853(2005)03-0009-04 引言 飞机结构完整性大纲是从1957年B -47飞机出 现疲劳问题后提出的,由此对飞机结构完整性的研究逐步形成并得到发展,在飞机结构分析中的应用于1970年前后发生飞跃。1969年,一架F-111飞机由于机翼关键接头存在漏检裂纹,仅100飞行小时就发生事故;在此期间,C-5A 疲劳试验样机也过早地产生开裂现象。所以,1975年12月发布的《M IL-STD -1530A 美国空军结构完整性大纲(ASIP )》增加了结构损伤容限和耐久性分析以及地面试验要求,提高了对飞机结构完整性要求[1]。在以后的十几年中,结构完整性技术有了进一步的发展,并形成了《M IL -A -87221(U SAF )飞机结构通用规范》和《M IL-A-8860B(AS)飞机强度和刚度系列规范》。这些规范在近十几年来广泛用于飞机结构设计和验证。随着断裂力学、概率断裂力学的发展,在结构完整性要求的损伤容限、耐久性等分析中又融入了概率统计方法,使解决随机因素下结构发生破坏问题成为可能,进一步完善了结构完整性理论和方法。 1 飞机结构完整性研究进展 在1970年以前的结构完整性大纲中,结构分析的重点是静强度和“安全寿命”疲劳设计方法。该方法利用了一种假设,即用疲劳样机代表所有的生产型飞机,假定部队所用飞机的“安全寿命”为疲劳样 机寿命的四分之一。然而,正是在关键结构部位存在没有检测出的较大的初始裂纹引发了F -111飞机事故。该事故说明,所采用的安全寿命疲劳设计分析方法存在缺陷,所做的全部疲劳试验并不能预测出这类飞机结构破坏,因此,所应用的M IL-A-8860系列飞机强度和刚度规范不能满足飞机结构完整性要求,迫切需要一种新的满足结构完整性要求的评估飞机安全寿命的分析方法,由此推动了飞机强度和刚度规范的改进和飞机结构完整性技术的发展。 在1970～1980年执行的飞机结构完整性大纲中,结构安全寿命要求通过损伤容限和耐久性分析体现,并以规范的形式得以贯彻,使飞机结构能承受在制造、维修或服役期间所形成的裂纹而正常服役。美国军用规范M IL -A -83444规定了飞机结构的损伤容限要求;M IL -A -008666B 规定了耐久性要求;M IL -A -8867A 规定了地面试验要求。这三部规范反映了当时有关耐久性、损伤容限和地面试验的技术现状,并与其它结构规范共同构成了M IL-STD-1530飞机结构完整性大纲框架。 M IL-STD-1530A 把损伤容限和耐久性要求分开,损伤容限用破损-安全概念或缓慢裂纹扩展概念设计实现。为了满足耐久性要求,规定试验中所验证飞机的经济寿命必须大于设计服役寿命。在飞机结构评价中,损伤容限和耐久性要求还用来决定部队对飞机结构的维修计划,并提供检查、修理的方法和预期的时间。 近十几年来,结构完整性技术有了更进一步的
民用飞机气弹簧设计分析 (1)
民用飞机气弹簧设计分析-机械制造论文 民用飞机气弹簧设计分析 唐行微 （上海飞机设计研究院结构部，中国上海201210） 【摘要】气弹簧是性能可靠和安装方便的定制结构件，相对于民机上使用的传统机械弹簧单元在重量上具备优势。本文介绍了气弹簧的组成结构和工作方式，通过民用飞机舱门设计中的工程实例简要描述了在民机舱门上气弹簧设计的方法，通过CATIA仿真来模拟气弹簧的安装及运行来优化气弹簧的各项基本参数，并且给出了民机气弹簧的可靠性计算标准。 关键词气弹簧；民机舱门；可靠性 0 前言 气弹簧是一种可以实现支撑、缓冲、制动、高度及角度调节等功能的零件，在工程机械中，主要应用于雷达罩、口盖、舱门等部位。气弹簧主要由活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、压力缸和接头等部分组成，在密闭的缸体内充入和外界大气压有一定压差的惰性气体或者油气混合物,进而利用在活塞杆横截面上的压力差完成气弹簧自由运动。工作时，惰性气体、油液通过活塞上的阻尼孔时产生阻尼作用，控制气弹簧的运行速度，其运行速度相对缓慢、动态力变化不大。在飞机结构舱门设计中经常使用弹簧作为机构功能实现的一部分单元，通常用于提供手柄回弹的回复力，机构运作的助力以及防止机构意外运动的过中心阻力。其中用于提供助力和阻力的弹簧通常为压缩弹簧，舱门设计中通常采用传统机械弹簧，这种设计存在两方面的劣势：一是传统机械弹簧其材料通常为321固溶钢或者15-5PH不锈钢，在重量上需要付出一定代价，二是目前航空领域弹
簧制造主要通过辅助工具手工弯制，其实际力学性能通常与设计目标存在一定差异且不稳定。气弹簧由于其安装方便，工作平稳，使用安全，成为汽车和机械制造等领域的标准配件。相对于传统机械弹簧，定制气弹簧在确保满足设计需求和重量上具备明显的优势，舱门机构中使用的多处弹簧单元均可使用气弹簧来替代。 本文根据实际舱门的结构特点及气弹簧在舱门上的具体应用，对安装在舱门上的气弹簧的运动状态进行了分析和研究，给出了具体舱门气弹簧的设计步骤，同时对于民机舱门在使用条件及可靠性方面做了基本的分析。 1 工程实例 某型民用飞机设计舱门重量为8.39kg。舱门重心与铰链臂中心转轴的距离为：360.367mm。由于门体、铰链臂(门体进行开关运动的中心) 和气弹簧构成一个杠杆系统。在门打开过程中，通过门体本身重力和气弹簧阻力的双重作用，控制门下降速度门在完全打开位置时，伸展到极限程度。 根据周边结构的实际可安装空间情况确定使用两个气弹簧，并将气弹簧的完全压缩力初步设计为门体重量的3 倍左右，考虑摩擦力等影响，将气弹簧的完全压缩力初步确定为300N。 下图为飞机航截面投影面，两侧气弹簧的安装相对于门体对称面为对称结构。
航模基础知识及模型教练飞机结构详细讲解
一、什么叫航空模型 在国际航联制定的竞赛规则里明确规定“航空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有发动机的，不能载人的航空器，就叫航空模型。 其技术要求是： 最大飞行重量同燃料在内为五千克； 最大升力面积一百五十平方分米； 最大的翼载荷100克/平方分米； 活塞式发动机最大工作容积10亳升。 1、什么叫飞机模型 一般认为不能飞行的，以某种飞机的实际尺寸按一定比例制作的模型叫飞机模型。 2、什么叫模型飞机 一般称能在空中飞行的模型为模型飞机，叫航空模型。 二、模型飞机的组成 模型飞机一般与载人的飞机一样，主要由机翼、尾翼、机身、起落架和发动机五部分组成。 1、机翼———是模型飞机在飞行时产生升力的装置，并能保持模型飞机飞行时的横侧安定。 2、尾翼———包括水平尾翼和垂直尾翼两部分。水平尾翼可保持模型飞机飞行时的俯仰安定，垂直尾翼保持模型飞机飞行时的方向安定。水平尾翼上的升降舵能控制模型飞机的升降，垂直尾翼上的方向舵可控制模型飞机的飞行方向。 3、机身———将模型的各部分联结成一个整体的主干部分叫机身。同时机身内可以装载必要的控制机件，设备和燃料等。
4、起落架———供模型飞机起飞、着陆和停放的装置。前部一个起落架，后面两面三个起落架叫前三点式；前部两面三个起落架，后面一个起落架叫后三点式。 5、发动机———它是模型飞机产生飞行动力的装置。模型飞机常用的动装置有：橡筋束、活塞式发动机、喷气式发动机、电动机。 三、航空模型技术常用术语 1、翼展——机翼（尾翼）左右翼尖间的直线距离。（穿过机身部分也计算在内）。 2、机身全长——模型飞机最前端到最末端的直线距离。 3、重心——模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心。 4、尾心臂——由重心到水平尾翼前缘四分之一弦长处的距离。 5、翼型——机翼或尾翼的横剖面形状。 6、前缘——翼型的最前端。 7、后缘——翼型的最后端。 8、翼弦——前后缘之间的连线。 9、展弦比——翼展与平均翼弦长度的比值。展弦比大说明机翼狭长。 练习飞行的要素与原则分析 玩模型飞机和玩模型大脚车完全是两种不同的运动，模友们千万别想当然，买来了就上天，否则就只能看着飞机的残骸落泪了。在开展模型飞机运动前，最需要有一套合理、简单的教程来指导你学会为什么这么飞和怎么样飞，让你更快更安全的把爱机送上蓝天。 开篇还是先把基础飞行练习的要素与原则强调一下，这与你能否成功的掌握飞行技能有直接的关系。
“运十飞机下马”的真实原因
“运十飞机下马”的真实原因。 运十飞机是中国在文化大革命中的1970年上马研制的 大飞机项目。1976年7月制造出了第一架用于静力试验的 飞机，1978年11月全机静力试验一次成功。1979年12月制造出第二架用于飞行试验的飞机，于1980年9月26日首次试飞一次成功，此后进行了各种科研试飞。先后转场北京、合肥、哈尔滨、乌鲁木齐、昆明、成都等地，并先后7次飞抵起降难度最大的西藏拉萨贡嘎机场，飞西藏时“一周飞行5次，连续出勤无事故”。到1985年，“运十”共飞了130个起落，170个小时，最远航程3600公里，最大时速930公里，最高飞行升限11000米，最长空中飞行时间4小时49分。从性能上看，“运十”客舱按经济舱178座，混合级124座布置，最大起飞重量110吨，已经达到了“大飞机”的标准。当时，世界上只有四个国家可以生产这样的大飞机，可以说运十飞机的研制是非常成功的，创造了世界的奇迹。令人不可思议的是，在1980年至1982年，已经接近完成的运十飞机居然下马了。研制运十飞机的几千名科技人员、工人十年心血和国家五亿多元科研经费全部付之东流。更重要的是中国制造大飞机被推后二十年。首先要分析谁能决定“运十下马”。有如下单位和个人：三机部，(当时的部长81年9月前为吕东，9月后为莫文祥)国防科工委，(主任82年7月前为张爱
萍，7月后为陈彬)主管国防工业、国防科技的国务院副总理(80年9月前为王震，9月后为张爱萍)，只有他们能起决定性作用。而据说，他们都主张或者不反对“运十下马”。当时 反对“运十下马”的人也很多，不过都没有太大的权力。他们 也到处游说，向中央领导人提出继续研制的要求。当时(1980年前后)中央只有一个领导人对运十飞机的继续研制表示支持，就是国务院副总理薄一波。可惜他很快就退下来了。谁应该对运十飞机下马负责，应该很清楚了。对一些人不能只讲功劳，不讲错误。当时一些领导人水平之低、眼界之狭隘，缺少对国家发展起码的远见卓识，对现代科学技术外行，做出不可理解的错误决策，令人叹惜不已。其次，为什么三机部不反对运十飞机下马?这是因为运十飞机主要是上海搞的。上海本来没有航空工业，不生产飞机，文化大革命中的1970年上海市主要领导人王洪文、马天水等人向中央提出要研制大飞机，得到了毛泽东、周恩来的批准。此事让三机部的很难堪。三机部后来根据上级指示向上海派出大批优秀的科技人员、技术工人参加运十研制。十年后运十飞机研制出来了，尽管其中也有三机部的功劳，但是毕竟是上海为主搞出来的。这一成绩的取得，就领导人来讲是上海市领导人马天水，(马天水虽然在文革后作为四人帮死党被打倒，但是他是解放后上海主管工业的市委领导人。建国前三十年上海一直是全国工业、科技最先进，对国家贡献最大的地区，应该说马天水
浅谈民用飞机短舱进气道结构设计
浅谈民用飞机短舱进气道结构设计 摘要：本文主要介绍安装先进涡轮风扇发动机的民用飞机进气道结构设计，包括进气道消声结构的设计。 关键词：进气道结构设计消声设计 0.概述 高涵道比、高效率的先进的动力装置是民用大型客机的心脏。作为动力装置重要组成部分的短舱进气道，对于整个动力装置的性能起着重要的作用。 1.进气道设计要求 进气道的内部通道设计必须保证在发动机各种工作状态下能供给发动机所需要的空气流量，并为发动机风扇进气面提供均匀流场和高总压恢复系数。进气道结构设计中，应运用声学处理技术，以最大程度减小发动机外传噪声，使飞机符合FAR-36部适航标准的要求。短舱进气道应当与风扇叶片一样具有抵抗飞行中鸟撞的能力。进气道必须采取防冰措施，在各种气候条件下，发动机及其进气系统上，都不产生不利于发动机运行或会引起推力严重下降的冰积聚。 2.进气道结构设计 进气道主要由唇口蒙皮、前隔板、后隔板、内壁板、外壁板和连接法兰组成。 进气道唇口蒙皮通常采用铝合金材料，表面阳极化处理，外表面打磨光滑，能够承受雨砂的侵蚀和冰雹的冲击，并且是防鸟撞的第一道防线。进气道唇口蒙皮通过角材与进气道后隔板与外壁板相连接，角材之间通过接头连接。进气道前隔板组件由腹板、径向肋、加强件、开口和管路支架组成。腹板由钛合金退火材料成形，以承受防冰管路的高温，由左右两块拼接而成。腹板上通常布置有径向肋，主要对结构起到加强作用。进气道前隔板组件通过角材与唇口蒙皮、内壁板和外壁板相连接。进气道前隔板组件主要承受的载荷为鸟撞冲击载荷，是防鸟撞设计的主要结构件。 进气道后隔板组件由腹板、径向肋、开口组成。腹板通常采用钛合金退火材料成形，由左右两块拼接或者整体成型，主要吸收FBO工况时风扇打出能量。腹板通常有径向肋，材料为钛合金，主要对结构起到加强作用。进气道后隔板组件在外侧通过角材与外壁板相连接，并且通过角材提供风扇罩罩体搭接区域；后隔板组件在内侧通过角材与内壁板相连接。进气道后隔板组件是防鸟撞结构设计的最后一道防线，要保证鸟的撞击不会穿透后隔板打到风扇舱段，后隔板的变形不能引起燃油管路以及其它系统的损坏以危及到飞行的安全。同时，尽管FADEC 位于风扇舱段区而不在进气道内，但是不能允许鸟撞击后隔板变形而接触到FADEC。因此后隔板需要布置一定数量的钛合金材料径向加强肋。后隔板通常也是风扇舱段火区的前向边，因此后隔板需要采用钛合金退火材料且必须布置防
飞机机翼浅析
飞机机翼结构浅析 摘要 飞机发明人美国人莱特兄弟说“每只鸟都是一名特级飞行员，谁要飞行，谁就得模仿鸟”的论述，对鸟的飞行动作，作了更仔细的观察研究，于1903年成功地发明了世界上有动力、可操纵的飞机，成为世界公认的飞机发明人。飞机机翼结构和升力产生的机理与鸟翼的结构及产生升力的原理基本上是一致的。飞机在发动机驱动下向前飞行时，流过上下翼面气流的流速不一致，上翼面流速快于下翼面，造成上翼面空气压力低于下翼面，从而使机翼产生升力，当升力大于飞机的重力时飞机就能升空飞行了。由此可见机翼的作用非同寻常，下面我们来看一下究竟。本文主要介绍机翼的功用、机翼的设计标准以及对机翼典型零件的分析来对机翼的构造和翼型原理有一个更清楚的认识。 关键词：机翼功用、机翼设计、副翼、机翼元件 Abstract: The Wright brothers invented the airplane who said Americans "Each bird is a super pilot, who will fly, who have to imitate the birds," the exposition of the birds flying, made a more detailed observational study, in 1903 successfully invented the world have power, maneuverability of aircraft, aircraft, the world recognized inventor. Aircraft wing structure and mechanism of lift generated by the structure of bird wings and produce lift are basically the same principle. Engine-driven aircraft in forward flight, the flow velocity of the upper and lower wing surface flow is inconsistent, on the wing faster than under the wing surface flow, causing surface air pressure below the wing under the wing surface, so that the wings produce lift, when greater than the gravity lift aircraft flying off the aircraft will be able to. This shows an unusual wing, let's look at what had happened. This paper describes the function of the wing, the wing's design standards and analysis of typical parts of the wing to the wing structure and airfoil theory have a better understanding. Key words: Function of the wing, wing design, flaps, wing components.
飞机基本结构
飞机结构详细讲解 机翼 机翼是飞机的重要部件之一，安装在机 上。其最主要作用是产生升力，同时也 在机翼内布置弹药仓和油箱，在飞行中 收藏起落架。另外，在机翼上还安装有 起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向 纵的副翼，有的还在机翼前缘装有缝翼 加升力的装置。 由于飞机是在空中飞行的，因此和一般的运输工具和机械相比，就有很大的不同。的各个组成部分要求在能够满足结构强度和刚度的情况下尽可能轻，机翼自然也不外，加之机翼是产生升力的主要部件，而且许多飞机的发动机也安装在机翼上或机翼因此所承受的载荷就更大，这就需要机翼有很好的结构强度以承受这巨大的载荷，也要有很大的刚度保证机翼在巨大载荷的作用下不会过分变形。 机翼的基本受力构件包括纵向骨架、横向骨架、蒙皮和接头。其中接头的作用是将上的载荷传递到机身上，而有些飞机整个就是一个大的飞翼，如B2隐形轰炸机则根就没有接头。以下是典型的梁式机翼的结构。 一、纵向骨架 机翼的纵向骨架由翼梁、纵 樯和桁条等组成，所谓纵向是指沿翼展方 向，它们都是沿翼展方向布置的。 * 翼梁是最主要的纵向构件，它承受 全部或大部分弯矩和剪力。翼梁一般由凸 缘、腹板和支柱构成（如图所示）。凸缘通 常由锻造铝合金或高强度合金钢制成，腹板 用硬铝合金板材制成，与上下凸缘用螺钉或 铆钉相连接。凸缘和腹板组成工字型梁，承 受由外载荷转化而成的弯矩和剪力。 * 纵樯与翼梁十分相像，二者的区别在 樯的凸缘很弱并且不与机身相连，其长 时仅为翼展的一部分。纵樯通常布置在 的前后缘部分，与上下蒙皮相连，形成 盒段，承受扭矩。靠后缘的纵樯还可以 襟翼和副翼。 * 桁条是用铝合金挤压或板材弯制而成，铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承力，并共同将气动力分布载荷传给翼肋。 二、横向骨架 机翼的横向骨架主要是指翼肋，而翼肋又包括普通翼肋和加强翼肋，
飞机结构布局
12.1.2 The Function of the Fuselage The fuselage structure must allow components such as lifting surfaces, engines, and landing gear to be mounted and offer adequate load paths to react the large loads these generate. Among amenities that complicate the fuselage design are the various openings that are required for easy access into and out of the volume. The openings must be carefully laid out in order to keep the number of highly stressed regions to a minimum. Since doors are usually not intended to transfer axial and shear loads (except in the case of pressurized vessels, where doors must be capable of transferring the out-of-plane pressurization loads) the openings must be reinforced to relieve stress concentrations with minimum amount of deformation of the structure. It is inevitable that each such opening (door or window) will increase stress concentration, which calls for localized reinforcement. These, in turn, increase the empty weight of the vehicle. For this reason, the designer should evaluate objectively whether a given opening into the fuselage is justi?able: is it necessary or is it just desirable? Some factors that will affect the design of the fuselage are: (1) If the airplane transports people, suf?cient internal space must be given to each person. Larger transport aircraft should offer ample space for the passengers and cabin crew members to move around (for instance, to go to a lavatory, or exit in case of an emergency). (2) If the airplane is large, amenities (lavatories and galleys) must be provided for the occupants. Large passenger transport aircraft should have at least one lavatory per 50 passengers and one galley per 100 passengers. For instance, a typical 150-passenger Boeing 737 has two galleys (one in the front, the other in the back of the cabin) and three lavatories (one in the front, two in the back). (3) The cockpit should be ergonomically laid out, regardless of airplane size. This means primary instruments and controls should all be within reach of the pilot and not require him or her to lean in order to access them. (4) Windscreen shape and strength requirements will dictate the design of the forward part of the airplane and depend on airplane geometry and operational requirements (e.g. pressurization, bird strike, etc.). (5) Layout of emergency exits: for instance 14 CFR Part 121.291 requires all operators of passenger aircraft with seating capacity greater than 44 to demonstrate it can be completely evacuated in less than 90 seconds. (6) The layout of control, electrical, and other important systems. The fuselage structure should be expected to accommodate control cables, pushrods, pulleys, and wiring harnesses so they go around critical structural members and do not penetrate them. (7) The fuselage should be designed with compartments intended to carry baggage and freight that are easily accessible. If the aircraft is large, such compartments must be accessible from the outside. The fuselage must provide structure to allow baggage to be tied down so it will not shift in ?ight, possibly altering the CG. This structure should be stout enough to react emergency landing loads as well. If landing gear loads are reacted by the fuselage (in contrast to the wing) this will require hoop frames in the area of the landing gear to be substantially reinforced. Typically, the main landing gear will then retract into special aerodynamically shaped housings on the bottom of the fuselage. An opening should be provided in the front part of the airplane to house the nose landing gear. The author is not aware of any instance that features a nose landing gear that retracts into a separate housing unit and not the fuselage itself. It is good practice to examine existing aircraft of similar con?guration and study how the landing gear housing is designed when evaluating the pros and cons of a design direction. The fuselage must also provide structure to attach it to the wing. Commuters and similar passenger aircraft usually feature high or low wing con?gurations. Mewing commuters are practically unknown in modern times e the most recent one was the
民用飞机机头外形设计与研究
民用飞机机头外形设计与研究 摘要本文结合机头外形设计的相关约束条件，分析了机头外形定义的关键参数，提出了一种流线型机头外形设计的方法和思路。 关键词参数化建模；机头外形；民用飞机 1 概述 飞机机头外形为飞机等直段之前部分的外形，包括驾驶舱视窗（主风挡、侧窗）、前起落架舱门、雷达罩和前登机门等部件的外形。机头外形设计其主要目的是为驾驶员提供足够的工作空间，保证驾驶员有良好的视野，满足机载设备的安装空间要求，在满足使用要求的情况下使气动性能最优。 2 机头外形设计相关约束 机头外形设计需要面对多方面的约束，是在矛盾中寻求一种平衡的过程，以下内容对相关约束条件进行了研究。 2.1 内部布置约束 内部布置要求的约束，包括雷达天线的包络面，侧显区域，侧壁区域，平显区域、顶部空间等。与驾驶舱内部布置密切相关的主要有两个因素，即设计眼位和座椅参考点。设计眼位（Design Eye Position）是当驾驶员处于正常驾驶状态，两眼之间连线的中点所在位置，是飞机承制方用于确定驾驶舱内部和外部视野以及驾驶舱几何尺寸而选择的一个设计基点，该点坐标为：（XE，YE，ZE）。座椅参考点（Seat Reference Point）是当座椅受到一个第50百分位数的人体载荷，其坐垫和背垫成压缩状态时，坐垫表面的一条切线与背垫表面的一条切线之间的交点，该点与眼位点位于同一展向站位平面内并通过Les、Hes两个参数确定，地板到座椅参考点的距离由Hsf参数确定。设计眼位处的上、下视线分别由Au，Ad两个参数确定，设计眼位到风挡的距离由Lwe参数确定，风挡的倾斜角度由Aw参数确定，风挡的长度则由风挡与上下视线的交点确定。如图1所示： 《民用飞机驾驶舱视野要求》（HB 7496-97）：标准左驾驶员视野如图2所示，右驾驶员视野对称。《民用飞机驾驶舱座椅设计要求》（HB 7046-94）对驾驶员设计眼位和座椅参考点的相对位置关系要求如图3所示。 2.2 结构设计约束 结构的设计约束主要体现在结构实现方面，需要能法向向内偏置offset >0.02D+25.4mm（D-机身横截面当量直径），再考虑内装饰高度25.4mm，满足结构和内装饰设计基准要求；光滑过渡、没有0厚度部位，便于结构设计制造；为机头框、地板、壁板、雷达罩、风挡、通风窗、观察窗骨架、内装饰设计
波音777飞机的机翼结构分析
波音777飞机的机翼结构分析 机翼设计 波音777飞机的机翼是在改进757和767设计的基础上，将777增加了机翼的长度及厚度。这种先进的机翼提高了飞机的巡航速度，增加了飞机的爬升能力和飞行高度，并且能在许多高海拔和炎热地区满载乘客和货物起降。 加仑(117335升)，777-200LR环球飞机的载油量为53440加仑(202287升)。 在航空公司的协助下，波音把777的翼展加大到了199英尺11英寸(60.9 米)，优化了机翼的性能。
777-200LR和777-300ER的机翼加装了6.5英尺长的斜削式翼尖，提高了机翼的整体气动性能。斜削式翼尖有助于缩短起飞滑行距离、提高爬升性能并降低油耗。 材料 777的几款机型采用了重量轻、成本低的新型结构材料。例如，在机翼上部蒙皮和桁条采用经过改进的7055铝合金，这种材料比其它合金具有更大的抗压强度，能减轻重量，抗腐蚀性和疲劳强度也有所提高。 在 777飞机上，重量更轻的先进复合材料开发和生产取得了明显进展。在垂直和水平尾翼上采用了碳纤维增强型树脂材料。客舱的地板横梁也是由这些先进复合材料制成的。 复合材料还被用于整流罩等辅助结构上。复合材料(包括树脂和粘结剂)占777飞机结构重量的9%，而在其它波音喷气机上约为3%。 波音公司的方案是采用71.30米的加长型机翼，新机翼的翼展将比波音747-8飞机的宽3.05米。另一项新工艺是将原来的金属机翼改为碳纤维增强复合材料机翼。较大的翼展将提高波音777-8X/-9X的升力，复合材料机翼在增加强度的同时也降低了新机型的空重。波音公司初步估计，在航程小于14800千米/时，波音777-9X飞机的最大起飞重量至少能达到753000磅（约342吨）。这将有效地稳固该系列飞机的市场竞争力，并在上述航程区间内保持对现有机型的载运能力的领先优势。 波音777X项目将采用新型碳纤维复合材料制造的机翼，这也包含3中方案：翼展71.1米加后掠式小翼（raked wingtip）、65米翼展加融合式翼梢小翼（blended winglets）、68.6米翼展架融合式翼梢小翼。 碳纤维复合材料机翼可以使机翼面积较波音777-300ER及-200LR增加约10%，从而降低进近时的速度并减少噪音。 如果采用71.1米的翼展，那么波音777对应的机场飞行区等级将由E提高到F，也就是波音747-8及空中客车A380的使用等级。 777飞机的机翼是迄今为止亚音速民用飞机中气动效率最高的。在改进757
飞机结构疲劳与断裂分析发展综述
飞机结构疲劳与断裂分析发展综述 领空权对于任何一个国家都是非常重要的,飞机的先进,是领空权的保证.飞机更是国家的国防的重要力量,提高飞机的性能更是每个军事大国追求的目标.飞机的结构抗疲劳强度与断裂强度是飞机性能的重要体现.通过这学期的学习,和老师耐心的讲解,我对我国飞机结构疲劳强度与断裂发展现状与发展趋势有了更进一步的了解. 疲劳强度是指飞机结果在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，飞机结构并不可能作无限多次交变载荷试验。 断裂是指飞机结构被断错或发生裂开.讨论的主要是脆性断裂情况，其断裂面是看得见摸得着的。还有两类断裂的断裂面则是看得见却不一定摸得着的。 飞机结构在实际使用中，要不断承受交变载荷的作用。但是，早期设计给及只是从静强度上考虑，只要通过计算和试验证明飞机结构能够承受得住设计载荷（实际使用中所出现的最大载荷乘以安全系数），就认为飞机结构具有足够的强度。由于飞机结构承受交变载荷的作用，某些构建常常出现疲劳性能也较好。因此，飞机结构的疲劳问题并不突出，疲劳强度问题没有引起足够的重视。直到50年代前期，世界各国的飞机强度规范中对疲劳强度都还没有具体要求，不要求进行全尺寸结构疲劳试验。但是，随着航空事业的不断发展，飞机
的性能不断提高，适用寿命延长，新结构、新材料不断出现，飞机结构在使用中疲劳破坏与安全可靠之间的矛盾逐渐显露出来了。 断裂是指飞机结构被断错或发生裂开.讨论的主要是脆性断裂情况，其断裂面是看得见摸得着的。还有两类断裂的断裂面则是看得见却不一定摸得着的。 许多飞机结果，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过 程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后会产生裂纹或突然发生完全断裂。 疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在飞机结构失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。 疲劳失效是金属材料常见的失效形式,特别是轴类,连杆,轴承类 等零件,长期在应力下工作的工件材料都要求较高的疲劳强度,这样 的可以提高零件的使用寿命。疲劳强度同时还与硬度、强度、韧性有较大关系，所以他是金属材料的重要力学性能指标。 疲劳强度是材料能够承受无数次应力循环时的最大应力。疲劳强度关系到零件的寿命以及零件工作时能够承受的最大应力，这对零件的安全设计有重大意义。