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1 损伤容限和疲劳评定的适航条例分析1

1.1 耐久性与损伤容限的发展历程1

1.2 民用飞机的结构设计概念2

1.3 民用航空飞行案例4

1.4 现行有效的适航条例7

1.4.1 CCAR25.571（结构的损伤容限和疲劳评定）7

1.4.2 CCAR25.1529（持续适航文件）条款9

1.4.3 CCAR25附录H（持续适航文件）9

1.5 适航条例的演变与分析10

1.6 民用飞机适航审查程序14

1.6.1 审查程序14

1.6.2 民用飞机适航符合性方法15

1.6.3 适航验证试验的审查要求和程序15

1.6.4 技术资料和试验的工程评审17

1.7 表明适航符合性的工作程序23

1.7.1 掌握适航法规23

1.7.2 提供证据表明符合法规23

1.7.3 执行法规的法律程序24

2 符合适航要求的验证技术途径分析25

2.1 适航符合性方法的确定25

2.1.1 符合性方法25

2.1.2 CCAR25.571条款的验证技术途径分析26

2.1.3 CCAR25.1529条款的验证技术途径分析28

2.1.4 CCAR25附录H的验证技术途径分析28

2.2 确定审定大纲与验证项目29

2.3 适航符合性审查与验证29

2.3.1 审查内容29

2.3.2 适航合格审定计划30

2.4 适航符合性验证计划的实施30

2.5 符合适航要求的顶层设计文件制订31

3 耐久性与损伤容限评定的技术原理32

3.1 符合CCAR25.571条款的技术方案32

3.1.1 技术流程分析32

3.1.2 技术方案的内容32

3.1.3 符合CCAR25.571条款的工作内容32

3.2 符合适航要求的专业管理体制34

3.3 飞机的设计服役目标确定35

3.4 结构设计要素及结构分类36

3.4.1 损伤容限结构基本概念36

3.4.2 损伤容限三要素37

3.4.3 结构设计要素38

3.4.4 结构分类38

3.4.5 PSE项目确定原则39

3.5 载荷环境与载荷谱40

3.6 损伤容限评定40

3.7 疲劳评定42

3.8 声疲劳强度评定42

3.9 离散源损伤容限评定42

3.10 结构持续适航文件编制43

3.10.1 结构维护说明书43

3.10.2 结构检查大纲43

3.10.3 无损检测手册44

3.10.4 结构修理手册44

3.10.5 适航限制项目44

3.11 疲劳与损伤容限试验44

3.11.1 工程研究试验44

3.11.2 分析方法验证试验45

3.11.3 适航符合性验证试验45

4 民用飞机结构长寿命设计47

4.1 长寿命结构设计目的、要求与准则47

4.1.1 设计目的48

4.1.2 设计要求及准则48

4.2 结构总体设计技术49

4.2.1 结构总体布置设计技术研究49

4.2.2 结构选材50

4.2.3 主结构总体设计技术研究52

4.2.4 损伤容限结构的设计54

4.3 结构细节设计技术57

4.3.1 使用先进的连接57

4.3.2 降低应力集中的设计措施60

4.3.3 减缓裂纹扩展和止裂的设计措施64

4.3.4 防止广布疲劳损伤的设计措施65

4.3.5 结构细节疲劳评估方法的应用65

4.4 加工工艺选择与控制66

4.4.1 强化技术的应用66

4.4.2 制造和装配的控制66

4.5 结构的防腐蚀设计67

4.5.1 一般原则67

4.5.2 防腐蚀结构设计67

4.5.3 防应力腐蚀和腐蚀疲劳的措施69

4.5.4 排水系统及通风71

4.5.5 结构件的表面防护73

4.6 结构的维修性设计75

4.6.1 可达性设计75

4.6.2 可检性设计75

4.6.3 可维修性设计76

4.6.4 飞机预定维修大纲的制订MSG-377

5 民用飞机结构载荷谱与环境谱制定80

5.1 载荷谱编制要求与思路80

5.1.1 载荷谱编制要求80

5.1.2 载荷谱编制思路80

5.2 飞机的使用及典型任务剖面确定80

5.2.1 飞机的使用及典型任务剖面确定80

5.2.2 最小设计服役目标（MDSO）准则80

5.2.3 飞行时间准则81

5.2.4 任务段82

5.2.5 标准使用情况82

5.2.6 最小分析范围83

5.3 使用情况与载荷说明85

5.4 疲劳载荷环境88

5.4.1 维护牵引谱89

5.4.2 地面转弯扭矩谱89

5.4.3 地面转弯侧向载荷谱89

5.4.4 地面滑行谱90

5.4.5 飞行机动谱90

5.4.6 突风谱91

5.4.7 着陆滑跑抖振谱91

5.4.8 座舱压差92

5.5 谱分析载荷谱93

5.6 当量载荷谱93

5.6.1 折算当量突风谱93

5.6.2 离散当量突风谱94

5.6.3 重心过载当量谱94

5.7 飞—续—飞谱95

5.7.1 编谱方案95

5.7.2 载荷谱的分块95

5.7.3 飞—续—飞疲劳载荷谱的构成95

5.7.4 高载截取的载荷水平96

5.7.5 低载截除的载荷水平96

5.7.6 飞行类型的定义96

5.7.7 载荷次序的生成96

5.8 部件应力谱96

5.9 使用环境与环境谱96

5.10 载荷谱98

5.10.1 疲劳分析载荷谱98

5.10.2 损伤容限分析载荷谱98

5.10.3 疲劳／损伤容限疲劳试验载荷谱98

6 民用飞机结构疲劳强度分析99

6.1 民用飞机结构疲劳分析概述99

6.1.1 方法99

6.1.2 定义99

6.2 结构细节DFR许用值确定100

6.2.1 DFR确定方法100

6.2.2 DFRcutoff截止值100

6.2.3 DFRbase基准值101

6.2.4 修正系数103

6.2.5 特殊DFR系数Rc104

6.2.6 双向受载情况的许用值104

6.2.7 超差处理的应用104

6.3 结构可靠性系数的选择104

6.4 DFR方法分析步骤105

6.4.1 DFR方法的基本假设105

6.4.2 DFR方法分析步骤105

6.5 疲劳强度结论的分析与使用106

7 腐蚀环境下的疲劳分析107

7.1 腐蚀对飞机结构疲劳性能的影响107

7.2 DFR的腐蚀影响系数108

7.3 腐蚀环境下的DFR分析方法109

7.4 分析方法的试验研究110

7.4.1 DFR方法的试验研究110

7.4.2 典型结构的疲劳分析与试验验证111

7.5 腐蚀环境下疲劳强度结论的分析与使用114

7.5.1 一般环境下的疲劳寿命分析114

7.5.2 腐蚀环境下的疲劳寿命分析115

8 民用飞机结构损伤容限评定118

8.1 民用飞机结构损伤容限评定步骤118

8.2 裂纹扩展分析方法120

8.2.1 裂纹扩展分析的步骤121

8.2.2 开裂模式121

8.2.3 初始裂纹尺寸123

8.2.4 裂纹扩展模型125

8.3 剩余强度分析方法128

8.3.1 剩余强度载荷要求129

8.3.2 剩余强度许用值129

8.3.3 允许的最大损伤129

8.4 广布疲劳损伤分析与评定方法初探130

8.4.1 广布疲劳损伤的评定要求分析130

8.4.2 广布疲劳损伤的评定方法研究131

8.4.3 典型加筋壁板广布疲劳损伤容限分析与验132

9 腐蚀环境下的损伤容限评定135

9.1 腐蚀环境下的疲劳裂纹扩展规律研究135

9.2 腐蚀环境下的裂纹扩展分析137

9.3 腐蚀环境下的剩余强度分析138

10 疲劳与损伤容限试验验证技术139

10.1 工程研究试验139

10.1.1 材料性能试验139

10.1.2 疲劳细节与工艺试验140

10.1.3 结构设计研究试验140

10.2 验证分析方法的试验144

10.2.1 验证疲劳分析方法144

10.2.2 验证损伤容限分析方法145

10.2.3 载荷谱截取试验147

10.3 适航符合性验证试验147

10.4 全尺寸结构疲劳试验飞行任务剖面确定148

10.4.1 全尺寸结构疲劳试验飞行任务剖面确定148

10.4.2 最小设计服役目标的确定148

10.5 全尺寸疲劳和损伤容限试验的实施方案150

10.5.1 试验目的150

10.5.2 试验内容及步骤150

10.5.3 试验结果的分析与判断151

10.5.4 疲劳和损伤容限试验检查152

11 离散源损伤容限评定153

11.1 离散源的类型及相关适航条款153

11.1.1 离散源的类型153

11.1.2 相关适航条款153

11.2 抗离散源损伤的设计理念154

11.2.1 抗离散源损伤的设计理念154

11.2.2 离散源损伤容限设计要求155

11.3 离散源损伤容限评定步骤155

11.3.1 离散源损伤容限的评定框图155

11.3.2 损伤容限（离散源）的评定步骤156

11.4 离散源损伤的强度载荷确定156

11.4.1 发生离散源事故时刻的载荷确定156

11.4.2 离散源剩余强度载荷确定156

11.5 鸟撞的分析与验证157

11.5.1 鸟撞条款的理解157

11.5.2 可能遭受鸟撞的部位158

11.5.3 鸟撞的验证思路158

11.5.4 鸟撞的分析159

11.5.5 结构剩余强度分析160

11.5.6 系统安全性分析160

11.5.7 鸟撞损伤的安全性要求161

11.5.8 鸟撞试验验证162

11.6 转子爆破的分析与验证163

11.6.1 转子爆破区域确定163

11.6.2 转子爆破的总体布置设计163

11.6.3 转子爆破的剩余强度分析164

11.7 轮胎爆破的分析与验证164

11.7.1 轮胎爆破的系统布置设计164

11.7.2 轮胎爆破的保护设计164

11.7.3 轮胎爆破的系统安全性分析164

12 声疲劳强度评定165

12.1 声激励环境的确定165

12.1.1 声疲劳概念165

12.1.2 声激励环境预测165

12.1.3 声载荷165

12.2 声疲劳分析方法166

12.2.1 声疲劳分析方法选择166

12.2.2 简化的声疲劳分析方法166

12.2.3 通用的声疲劳分析方法167

12.3 抗声疲劳结构设计169

12.3.1 影响结构声疲劳的设计因素169

12.3.2 抗声疲劳结构设计步骤169

12.4 声疲劳的试验验证170

12.4.1 声疲劳（S-N）曲线170

12.4.2 声疲劳试验技术171

12.4.3 声疲劳试验验证171

13 持续适航文件的制订172

13.1 持续适航文件内容172

13.2 结构适航限制项目172

13.3 结构检查大纲制订方法173

13.4 结构检查大纲的主要内容173

13.4.1 环境损伤173

13.4.2 意外损伤174

13.4.3 疲劳损伤174

13.5 结构检查时间与方法确定175

13.5.1 首次检查期（门槛值）175

13.5.2 重复检查间隔175

13.5.3 检查方法176

13.6 结构修理原则177

13.6.1 影响结构安全性的主要结构件177

13.6.2 影响结构功能完整性的结构件177

13.6.3 结构修理的分类177

13.6.4 结构修理原则177

13.7 修理手册的编制177

13.7.1 修理手册包含的内容177

13.7.2 修理手册的编制要求178

13.7.3 需要修理的结构项目确定178

13.7.4 结构识别的编写179

13.7.5 允许损伤的确定179

13.7.6 修理方法的确定与编制179

13.7.7 修理的损伤容限评估179

13.8 无损检测手册的编制179

13.8.1 无损检测手册编制要求179

13.8.2 无损检测方法与检测概率的确定179

13.8.3 检测结果的判定180

13.8.4 无损检测手册的编制180

14 损伤容限和疲劳评定技术的发展与展望181

14.1 适航规章的新政策要求181

14.2 FAA新规章草案主要更新的内容183

14.2.1 新规章草案修订内容183

14.2.2 新规章草案变化的要点分析184

14.3 评定技术的新要求184

14.4 广布疲劳损伤评定内容及程序185

14.4.1 评定内容及程序185

14.4.2 鉴别易发生WFD的结构区域186

14.4.3 典型的可能发生WFD的部位186

14.5 广布疲劳损伤的评定方法196

14.5.1 导致WFD事件发生的基本特性196

14.5.2 广布疲劳损伤（平均行为）197

14.5.3 广布疲劳损伤评定方法198

14.6 结构更改时刻与检查起始时刻的确定199

14.7 使用限制及其建立200

14.7.1 使用限制200

14.7.2 初始使用限制IOL的建立201

14.7.3 延伸使用限制EOL的建立202

14.8 适航限制条款的建立和修订202

14.9 结构WFD的修理、更换和更改203

14.10 修理、更换和更改结构的符合性评定203

14.10.1 名词定义203

14.10.2 评定要求204

14.11 FAR25部修正案25-132分析204

14.11.1 修订的背景分析204

14.11.2 草案与最终修正案的差别204

14.11.3 修订的主要内容206

14.11.4 AC25.571-1D分析208

14.11.5 AC120-104分析208

14.11.6 FAR26部分析208

14.11.7 确定LOVs的方法208

14.11.8 确定延伸的LOVs的方法209

14.11.9 对修理、更换和更改结构延伸LOVs的确定209

14.11.10 平均行为WFD的确定209

参考文献210

索引213