1-5 飞机结构强度规范与试验

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飞机结构强度规范与试验中 国 民 用 航 空 飞 行 学 院

飞机强度规范 设计 制造 使用设计满足承载能力要求的 飞机结构 保证达到设计承载能 力要求 不降低结构的承载 能力 结构处于良好工作状态§1-5 飞机结构强度规范与试验 2/25

飞机强度规范 飞机强度规范根据飞机性能要求， 根据飞机性能要求，对飞机各使用状 态的严重受载特点、强度设计准则、 态的严重受载特点、强度设计准则、 结构承载余量、 结构承载余量、刚度要求及使用限制 等作出的有关规定。 等作出的有关规定。

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运输机严重受载特点 运输机严重受载情况主要由突风作 用产生，其受载特点如下：小速度大迎角平飞遇向上突风时， 小速度大迎角平飞遇向上突风时，可能 出现升力系数与过载值达最大； 出现升力系数与过载值达最大； 大速度下滑遇向上突风时， 大速度下滑遇向上突风时，可能出现速 压最大的情况； 压最大的情况； 大速度小迎角平飞遇垂直突风时， 大速度小迎角平飞遇垂直突风时，可能 出现过载与速压最大的情况； 出现过载与速压最大的情况；§1-5 飞机结构强度规范与试验 4/25

运输机严重受载特点 运输机严重受载情况主要由突风作 用产生，其受载特点如下：巡航飞行遇向下突风时， 巡航飞行遇向下突风时，可能导致飞机 飞行高度的迅速下降； 飞行高度的迅速下降； 超重着陆和粗猛着陆时， 超重着陆和粗猛着陆时，可能导致起落 架受载超过规定，造成相关结构损坏； 架受载超过规定，造成相关结构损坏； 机翼在周期性阵风中剧烈振动时， 机翼在周期性阵风中剧烈振动时，机翼 结构所受交变载荷可能超过最大值。 结构所受交变载荷可能超过最大值。§1-5 飞机结构强度规范与试验 5/25

强度设计准则 静强度设计准则(30年代)主要保证飞机结构在静载荷作用下不 发生破坏。 发生破坏。静载荷： 静载荷：大小、方向不变或由零缓慢增大到一定值 大小、 的载荷。 的载荷。

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强度设计准则 气动性强度刚度设计准则(40年代)主要保证飞机结构不仅具有足够的静 强度，而且具有足够的刚度。 强度，而且具有足够的刚度。

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强度设计准则 疲劳安全寿命设计准则(50年代)主要保证飞机结构在使用寿命期间承 受交变载荷不发生可检裂纹。 受交变载荷不发生可检裂纹。

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强度设计准则 安全寿命/破损安全设计(60年代)主要保证飞机结构在疲劳破损或单个 主要构件明显损坏后不发生灾

难性破 坏事故。 坏事故。

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强度设计准则 经济寿命/损伤容限设计(70年代)主要保证飞机结构在经济寿命期内， 主要保证飞机结构在经济寿命期内， 经受严重的疲劳、 经受严重的疲劳、腐蚀或意外损伤未 测出前， 测出前，剩余结构能承受适当载荷而 不破坏或过量变形。 不破坏或过量变形。 现代大型客机一般采用该强度设计准 则。

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强度设计准则 可靠性设计将疲劳安全寿命设计、安全寿命 破损 将疲劳安全寿命设计、安全寿命/破损 安全设计、经济寿命/损伤容限设计准 安全设计、经济寿命 损伤容限设计准 则用可靠性理论和分析方法统一起来。 则用可靠性理论和分析方法统一起来。 可提高飞机结构的安全可靠性和经济 性。

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结构承载余量 结构承载余量是指设计结构承载能 力高出实际受载的量。 指标安全系数 剩余强度系数

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结构承载余量安全系数结构设计载荷P设计与使用时允许的最大载 P n设计 设计 的比值， 荷P使用的比值，即 f = P = n受的最大载荷。 受的最大载荷。

P设计相当于结构中某一构件失去承载能力时所

使用

使用

主要取决于强突风过载， 运输机n设计主要取决于强突风过载，一般 ~+3。 为-1~+ 。 ~+ 安全系数确定原则保证强、 保证强、刚度足够而重量最轻 一般为1.5 1.5~ 一般为1.5~2§1-5 飞机结构强度规范与试验 13/25

结构承载余量 剩余强度系数结构破坏载荷与设计载荷的比值， 结构破坏载荷与设计载荷的比值，即

η=

P 破坏 P 设计

P破坏是指整个结构破坏时所承受的最大载荷。 载荷。

一般取1.03~1.1 ~ 一般取

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刚度要求 即结构变形限制 主要包括翼面挠度及扭转角限制防止翼面气动性变差及副翼反逆。 防止翼面气动性变差及副翼反逆。

相关结构变形限制操纵与传动机构不卡阻。 操纵与传动机构不卡阻。

机、尾翼颤振临界速度限制颤振临界速度应大于最大允许飞行速度。 颤振临界速度应大于最大允许飞行速度。§1-5 飞机结构强度规范与试验 15/25

飞机结构强、 飞机结构强、刚度试验静力试验对飞机及部件在 使用载荷、 使用载荷、设计 载荷和破坏载荷 下的应力进行分 析，得出实际的 安全系数和剩余 强度系数， 强度系数，与设 计参数进行比较， 计参数进行比较， 并测量变形以校 核其刚度。 核其刚度。§1-5 飞机结构强度规范与试验 16/25

飞机结构强、 飞机结构强、刚度试验动力试验对受冲击载荷与

交变载荷的飞机部件( 对受冲击载荷与交变载荷的飞机部件(如 起落架、机翼) 起落架、机翼)进行冲击试验 疲劳试验

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飞机结构强、 飞机结构强、刚度试验 飞行试验研究机试验解决飞机发展中的相关技术问题气动外形 速度障碍 结构与性能 ……

新机型试验新机型投入使用前对飞行性能全面检验 是颁发型号合格证及适航证的必要条件§1-5 飞机结构强度规范与试验 18/25

飞机结构强、 飞机结构强、刚度试验 飞行试验气动试验检查飞机的低速性能 高速性能 颤振临界速度范围 操纵性 稳定性 ……§1-5 飞机结构强度规范与试验 19/25

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