第三章運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)(2)

1、第三章第三章 運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn) （CCAR 25） 飛機的強度與剛度，通過統(tǒng)一的載荷和強度、剛度計算飛機的強度與剛度，通過統(tǒng)一的載荷和強度、剛度計算 方法，來保證飛行安全。方法，來保證飛行安全。 變形、應(yīng)力、應(yīng)變變形、應(yīng)力、應(yīng)變 載荷載荷：機動載荷、突風(fēng)載荷、主要部件載荷、地面載荷：機動載荷、突風(fēng)載荷、主要部件載荷、地面載荷 疲勞強度疲勞強度, 結(jié)構(gòu)的損傷容限和疲勞評定結(jié)構(gòu)的損傷容限和疲勞評定 高能轉(zhuǎn)動部件的包容量和離散源損傷容限高能轉(zhuǎn)動部件的包容量和離散源損傷容限 余度設(shè)計余度設(shè)計 3.4.1 變形、應(yīng)力與應(yīng)變變形、應(yīng)力與應(yīng)變 1. 變形變形 彈性變形、永久變形彈性變形、

2、永久變形 五種五種變形形式：拉變形形式：拉(tension)、壓壓(compression)、彎彎(bending)、 扭扭(torsion)、剪剪(shear) 2. 應(yīng)力：單位面積上的內(nèi)力（內(nèi)力為物質(zhì)抵抗變形的能力）應(yīng)力：單位面積上的內(nèi)力（內(nèi)力為物質(zhì)抵抗變形的能力） 五種五種應(yīng)力應(yīng)力 3. 應(yīng)變：因應(yīng)力造成的結(jié)構(gòu)變形應(yīng)變：因應(yīng)力造成的結(jié)構(gòu)變形 體積應(yīng)變、線應(yīng)變體積應(yīng)變、線應(yīng)變 4. 載荷：載荷：飛機的外載荷是指飛機在起飛、飛行、著陸和地飛機的外載荷是指飛機在起飛、飛行、著陸和地 面滑行等使用過程中，作用在機體各部分上的氣動力、重面滑行等使用過程中，作用在機體各部分上的氣動力、重 力和地面反

3、力等外力的合稱。力和地面反力等外力的合稱。 使用載荷使用載荷/限制載荷：結(jié)構(gòu)能承受，不允許產(chǎn)生有害的永久變限制載荷：結(jié)構(gòu)能承受，不允許產(chǎn)生有害的永久變 形，彈性變形在一定限度內(nèi)（變形不得妨礙安全運行）形，彈性變形在一定限度內(nèi)（變形不得妨礙安全運行） 飛行中可能出現(xiàn)飛機的過載略大于最大使用過載，為保證安飛行中可能出現(xiàn)飛機的過載略大于最大使用過載，為保證安 全，出現(xiàn)這種情況，飛機結(jié)構(gòu)也不能破壞而造成飛行事故。全，出現(xiàn)這種情況，飛機結(jié)構(gòu)也不能破壞而造成飛行事故。 F P l l 結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的承載余量：設(shè)計載荷結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的承載余量：設(shè)計載荷/極限載荷極限載荷 極限載荷極限載荷/設(shè)計載荷設(shè)計載荷

4、=限制載荷限制載荷/使用載荷使用載荷安全系數(shù)安全系數(shù) 安全系數(shù)確定：足夠的強度剛度、結(jié)構(gòu)不過重安全系數(shù)確定：足夠的強度剛度、結(jié)構(gòu)不過重 安全系數(shù)的大小（安全系數(shù)的大?。?5部規(guī)定取部規(guī)定取1.5）使飛機主要受力結(jié)構(gòu)）使飛機主要受力結(jié)構(gòu) 在破壞載荷作用下剛開始破壞或接近破壞。在破壞載荷作用下剛開始破壞或接近破壞。 注：有關(guān)疲勞、熱、顫振、振動等因素，有專門計算載荷注：有關(guān)疲勞、熱、顫振、振動等因素，有專門計算載荷 的規(guī)定，而不是用放大安全系數(shù)的方法來解決。的規(guī)定，而不是用放大安全系數(shù)的方法來解決。 強度的要求用限制載荷（服役中預(yù)期的最大載荷）和極強度的要求用限制載荷（服役中預(yù)期的最大載荷）和極

5、限載荷（限制載荷乘以規(guī)定的安全系數(shù)）來規(guī)定。除非另限載荷（限制載荷乘以規(guī)定的安全系數(shù)）來規(guī)定。除非另 有說明，所規(guī)定的載荷均為限制載荷。有說明，所規(guī)定的載荷均為限制載荷。 3.4.2 載荷載荷 載荷要考慮全面可能的情況：高度范圍內(nèi)的每一臨界高度；載荷要考慮全面可能的情況：高度范圍內(nèi)的每一臨界高度； 每一重量；對于每一要求的高度和重量，使用限制內(nèi)可調(diào)配每一重量；對于每一要求的高度和重量，使用限制內(nèi)可調(diào)配 載重的任何實際分布。載重的任何實際分布。 過載（載荷系數(shù)）過載（載荷系數(shù)） 除重力外，作用在飛機上的某方向上所有外力之合力與當(dāng)時除重力外，作用在飛機上的某方向上所有外力之合力與當(dāng)時 飛機重量之比

6、值，叫載荷系數(shù)。飛機重量之比值，叫載荷系數(shù)。 載荷系數(shù)可正可負(fù)，除重力外的總合力在該方向上的分量與載荷系數(shù)可正可負(fù)，除重力外的總合力在該方向上的分量與 飛機坐標(biāo)軸正方向相同的為正，反之為負(fù)。飛機坐標(biāo)軸正方向相同的為正，反之為負(fù)。 其中：其中：P為推力；為推力；W為機重；為機重； L、D、Z分別為升力、阻力、側(cè)向力。分別為升力、阻力、側(cè)向力。 W DP nx W L n y W Z nz 由于機動飛行或飛行中遇到突風(fēng)時，由于機動飛行或飛行中遇到突風(fēng)時，Y方向的過載往往很大，且方向的過載往往很大，且ny對飛機結(jié)對飛機結(jié) 構(gòu)的損傷也最嚴(yán)重，而構(gòu)的損傷也最嚴(yán)重，而X方向除飛行加速或制動減速瞬時過載較大

7、以外，方向除飛行加速或制動減速瞬時過載較大以外， 其他情況都很小。其他情況都很小。Z軸方向除飛機側(cè)滑受側(cè)風(fēng)有點影響外，其它情況很少產(chǎn)軸方向除飛機側(cè)滑受側(cè)風(fēng)有點影響外，其它情況很少產(chǎn) 生側(cè)向過載。所以我們將著重討論生側(cè)向過載。所以我們將著重討論Y方向的過載。方向的過載。 飛機的外載荷按使用情況不同，分為兩類：飛機的外載荷按使用情況不同，分為兩類： 飛行時的外載荷；飛行時的外載荷；起飛、著陸時的外載荷。起飛、著陸時的外載荷。 下表列出了飛機承受的主要載荷類型下表列出了飛機承受的主要載荷類型 氣動載荷氣動載荷 機動機動 突風(fēng)突風(fēng) 操縱面偏轉(zhuǎn)操縱面偏轉(zhuǎn) 部件干擾部件干擾 起飛、滑行載荷起飛、滑行載荷

8、彈射彈射 中斷起飛中斷起飛 顛簸顛簸 轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)彎 著陸載荷著陸載荷 著陸撞擊著陸撞擊 回彈回彈 側(cè)偏運動側(cè)偏運動 單輪著地單輪著地 動力裝置載荷動力裝置載荷 推力推力 扭矩扭矩 陀螺力矩陀螺力矩 振動振動 進氣道壓力進氣道壓力 慣性載荷慣性載荷 加速加速 滾轉(zhuǎn)滾轉(zhuǎn) 振動振動 顫振顫振 其他載荷其他載荷 牽引牽引 頂起頂起 增壓增壓 鳥撞鳥撞 墜撞墜撞 這些類型的載這些類型的載 荷可以是靜載荷可以是靜載 荷、動載荷、荷、動載荷、 疲勞載荷和溫疲勞載荷和溫 度載荷，它們度載荷，它們 均必須在設(shè)計均必須在設(shè)計 中予以考慮。中予以考慮。 1. 飛行機動載荷飛行機動載荷 勻速平飛時：勻速平飛時：ny=1

9、垂直平面內(nèi)機動飛行受載情況垂直平面內(nèi)機動飛行受載情況 飛機由俯沖拉起時飛機由俯沖拉起時 )(cos 2 gr v GY gr v ny 2 cos 飛機由平飛推桿進入下滑時，飛機由平飛推桿進入下滑時， r v g G GY 2 cos gr v G Y ny 2 cos 水平平面內(nèi)機動飛行受載情況水平平面內(nèi)機動飛行受載情況 飛機水平轉(zhuǎn)彎時，飛機水平轉(zhuǎn)彎時，GYcos cos 1 G Y ny 飛行機動包線飛行機動包線 機動載荷的限制：機動載荷的限制：ny =L/W 是機動性好壞的指標(biāo)，要受到兩方是機動性好壞的指標(biāo)，要受到兩方 面的限制：面的限制： a. 氣動力限制氣動力限制 在較小速度下飛行時

10、，飛機能達到的過載受在較小速度下飛行時，飛機能達到的過載受C L限制。限制。 對給定的對給定的V，為增大過載，可增大升力系數(shù)，但，為增大過載，可增大升力系數(shù)，但CL的增加是有的增加是有 限制的，當(dāng)迎角達到臨界迎角時，升力系數(shù)也達到最大。負(fù)迎限制的，當(dāng)迎角達到臨界迎角時，升力系數(shù)也達到最大。負(fù)迎 角的情況也這樣，所以升力系數(shù)只能在角的情況也這樣，所以升力系數(shù)只能在C Lmax和和C Lmin之間變化。之間變化。 （負(fù)過載時的（負(fù)過載時的CLmin是正過載的是正過載的CLmax的的0.7倍）倍） 假設(shè)飛機以正臨界迎角飛行，假設(shè)飛機以正臨界迎角飛行， C L =C Lmax， ， SvC W SvC

11、 W n ELLy 2 0max 2 maxmax 2 11 2 11 b. 結(jié)構(gòu)限制載荷結(jié)構(gòu)限制載荷 飛機設(shè)計時，要先確定最大重量、要求的過載（由飛機的預(yù)定飛機設(shè)計時，要先確定最大重量、要求的過載（由飛機的預(yù)定 的使用目的決定：機動性能、飛行員生理限制、突風(fēng)）。的使用目的決定：機動性能、飛行員生理限制、突風(fēng)）。 對于民用運輸機，對于民用運輸機，CCAR 25規(guī)定正的限制機動載荷系數(shù)在直到規(guī)定正的限制機動載荷系數(shù)在直到 VD速度內(nèi)，不得小于速度內(nèi)，不得小于2.1+24000/(W+10000)，且不得小于，且不得小于2.5， 但不必大于但不必大于3.8。（。（W為設(shè)計最大起飛重量）為設(shè)計最大起

12、飛重量） 當(dāng)當(dāng)W50kLb時，時， 2.1+24000/(W+10000)2.5，所以民航機設(shè)計，所以民航機設(shè)計 時，時，Ny取取2.5。 負(fù)的過載在直到負(fù)的過載在直到VC速度內(nèi)，不得小于速度內(nèi)，不得小于-1.0，在，在VCVD范圍內(nèi)，范圍內(nèi)， 可線性減小到可線性減小到0。 光潔外形光潔外形 -1.0 ny 2.5 襟、縫翼伸出狀態(tài)襟、縫翼伸出狀態(tài) 0 ny 2.0 飛行載荷因子限制反映了允許的飛機機動能力范圍，飛行載荷因子限制反映了允許的飛機機動能力范圍，在此范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)， 不會造成機體結(jié)構(gòu)損壞和不允許的變形，不會造成機體結(jié)構(gòu)損壞和不允許的變形，n=n=2.5對應(yīng)于飛機作對應(yīng)于飛機作6

13、6.4度側(cè)度側(cè) 傾的機動飛行。傾的機動飛行。 特征速度特征速度 VA：設(shè)計機動速度。按此速度設(shè)計舵面積和操縱機構(gòu)，使得在舵面全：設(shè)計機動速度。按此速度設(shè)計舵面積和操縱機構(gòu)，使得在舵面全 偏轉(zhuǎn)時，剛好能產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)時，剛好能產(chǎn)生ny = 2.5 VC：設(shè)計巡航速度。飛機設(shè)計部門選定的一個速度，：設(shè)計巡航速度。飛機設(shè)計部門選定的一個速度，VC應(yīng)充分大于應(yīng)充分大于VB （以應(yīng)付嚴(yán)重大氣紊流使（以應(yīng)付嚴(yán)重大氣紊流使V增大），如無更合理的理由，增大），如無更合理的理由，VC VB+43節(jié)，節(jié)， 但不必大于由但不必大于由MCT所確定的最大平飛速度。所確定的最大平飛速度。 VB：對應(yīng)最大陣風(fēng)強度的設(shè)計速度。：對

14、應(yīng)最大陣風(fēng)強度的設(shè)計速度。 VD：設(shè)計俯沖速度。：設(shè)計俯沖速度。VD應(yīng)選擇足夠大，使得在偏離巡航狀態(tài)加速后所應(yīng)選擇足夠大，使得在偏離巡航狀態(tài)加速后所 達到的速度不超過達到的速度不超過VD，VD應(yīng)選得應(yīng)選得 VC 0.8VD VD應(yīng)大于下列二者中大的一個應(yīng)大于下列二者中大的一個 飛機以飛機以VC正常巡航，沿下滑角正常巡航，沿下滑角7.5度飛行度飛行20秒，以秒，以ny=1.5拉起，拉起， 在這個過程中所能達到的最大速度。在這個過程中所能達到的最大速度。 MDMC0.05 VD、VC最小余量必須足以應(yīng)付大氣條件的變化，及儀表誤差。最小余量必須足以應(yīng)付大氣條件的變化，及儀表誤差。 2. 飛行突風(fēng)載荷

15、飛行突風(fēng)載荷 垂直陣風(fēng)的影響垂直陣風(fēng)的影響-使迎角變化使迎角變化-CL增大或減小增大或減小 FAR 25 中對所要考慮的陣風(fēng)規(guī)定如下中對所要考慮的陣風(fēng)規(guī)定如下（注：此處陣（注：此處陣 風(fēng)速度為當(dāng)量速度）風(fēng)速度為當(dāng)量速度） 在速度在速度VB時，在時，在20000英尺以下，垂直陣風(fēng)英尺以下，垂直陣風(fēng)66fps 在在20000-50000英尺，線性減至英尺，線性減至38fps 在速度在速度VC時，在時，在20000英尺以下，垂直陣風(fēng)英尺以下，垂直陣風(fēng)50fps 在在20000-50000英尺，線性減至英尺，線性減至25fps 在速度在速度VD時，在時，在20000英尺以下，垂直陣風(fēng)英尺以下，垂直陣風(fēng)

16、25fps 在在20000-50000英尺，線性減至英尺，線性減至12.5fps L L L C C C W SCV SVCC W n LE ELLy 2 1 2 1 )( 1 2 0 2 01 688. 1 E de V u )/(498 1 688. 12 1 2 0 SW uVC V u W SCV n deEL E deLE y 引入陣風(fēng)緩和因子引入陣風(fēng)緩和因子Kg )/(498 1 SW uVCK n deELg y g g g K 3 . 5 88. 0 gCc SW L g )/(2 飛機質(zhì)量比 突風(fēng)載荷包線又稱突風(fēng)包線，是指突風(fēng)引起的飛機法向過載與飛行速度形成的突風(fēng)載荷包線又稱

17、突風(fēng)包線，是指突風(fēng)引起的飛機法向過載與飛行速度形成的 關(guān)系包線。突風(fēng)的出現(xiàn)會增大飛行載荷和載荷因子，考慮到實際飛行中可能遇關(guān)系包線。突風(fēng)的出現(xiàn)會增大飛行載荷和載荷因子，考慮到實際飛行中可能遇 到的突風(fēng)，給出突風(fēng)載荷包線作為飛機強度設(shè)計的載荷依據(jù)之一。到的突風(fēng)，給出突風(fēng)載荷包線作為飛機強度設(shè)計的載荷依據(jù)之一。 3. 主要部件載荷主要部件載荷 操縱面、操縱系統(tǒng)載荷操縱面、操縱系統(tǒng)載荷 必須考慮各種飛行情況（機動、突風(fēng)）及地面突風(fēng)（操縱系統(tǒng)止必須考慮各種飛行情況（機動、突風(fēng)）及地面突風(fēng)（操縱系統(tǒng)止 動器、操縱系統(tǒng)鎖及支撐件設(shè)計用）情況產(chǎn)生的限制載荷進行設(shè)動器、操縱系統(tǒng)鎖及支撐件設(shè)計用）情況產(chǎn)生的限制

18、載荷進行設(shè) 計，并考慮下列要求：計，并考慮下列要求： 平行于鉸鏈線的載荷平行于鉸鏈線的載荷 操縱面及支撐鉸鏈架必須按平行于鉸鏈線作用的慣性載荷進行設(shè)計；操縱面及支撐鉸鏈架必須按平行于鉸鏈線作用的慣性載荷進行設(shè)計； 飛行員作用力限制飛行員作用力限制 縱向、橫向、航向和阻力操縱系統(tǒng)及其支承結(jié)構(gòu)，必須按相應(yīng)于操縱向、橫向、航向和阻力操縱系統(tǒng)及其支承結(jié)構(gòu)，必須按相應(yīng)于操 縱面鉸鏈力矩的縱面鉸鏈力矩的125%的載荷進行設(shè)計。的載荷進行設(shè)計。 系統(tǒng)限制載荷，除地面突風(fēng)所引起的載荷外，不必超過一名（或兩系統(tǒng)限制載荷，除地面突風(fēng)所引起的載荷外，不必超過一名（或兩 名）駕駛員和自動的或帶動力的裝置操作操縱系統(tǒng)時

19、所能產(chǎn)生的載名）駕駛員和自動的或帶動力的裝置操作操縱系統(tǒng)時所能產(chǎn)生的載 荷。荷。 系統(tǒng)限制載荷不得小于施加規(guī)定的最小作用力所產(chǎn)生的載荷。系統(tǒng)限制載荷不得小于施加規(guī)定的最小作用力所產(chǎn)生的載荷。 配平調(diào)整片的影響；配平調(diào)整片的影響； 只有在操縱面載荷受到駕駛員最大作用力限制時才必須只有在操縱面載荷受到駕駛員最大作用力限制時才必須 計入。在這些情況下，認(rèn)為配平調(diào)整片朝幫助駕駛員的計入。在這些情況下，認(rèn)為配平調(diào)整片朝幫助駕駛員的 方向偏轉(zhuǎn)。方向偏轉(zhuǎn)。 非對稱載荷；非對稱載荷； 平尾及其支承結(jié)構(gòu)，必須按各種規(guī)定的飛行情況同由偏平尾及其支承結(jié)構(gòu)，必須按各種規(guī)定的飛行情況同由偏 航和滑流效應(yīng)所產(chǎn)生的非對稱載

20、荷的組合進行設(shè)計。航和滑流效應(yīng)所產(chǎn)生的非對稱載荷的組合進行設(shè)計。 外側(cè)垂直安定面。外側(cè)垂直安定面。 當(dāng)垂直安定面安裝在平尾外側(cè)時，平尾必須按最大的平當(dāng)垂直安定面安裝在平尾外側(cè)時，平尾必須按最大的平 尾載荷同由端板效應(yīng)在垂尾上引起的相應(yīng)載荷的組合進尾載荷同由端板效應(yīng)在垂尾上引起的相應(yīng)載荷的組合進 行設(shè)計。這些端板效應(yīng)不必同其它垂尾載荷相組合。行設(shè)計。這些端板效應(yīng)不必同其它垂尾載荷相組合。 當(dāng)平尾將外側(cè)垂直安定面分成上、下兩部分時，要考慮當(dāng)平尾將外側(cè)垂直安定面分成上、下兩部分時，要考慮 非對稱載荷。非對稱載荷。 增壓艙載荷增壓艙載荷 飛機結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度來承受飛行載荷和由零到釋壓活飛機結(jié)構(gòu)必須

21、有足夠的強度來承受飛行載荷和由零到釋壓活 門最大調(diào)定值的壓差載荷的組合作用。門最大調(diào)定值的壓差載荷的組合作用。 必須計及在飛行中的外部壓力分布以及應(yīng)力集中和疲勞影響。必須計及在飛行中的外部壓力分布以及應(yīng)力集中和疲勞影響。 如允許機艙帶壓差著陸，則著陸載荷必須和由零到著陸期間如允許機艙帶壓差著陸，則著陸載荷必須和由零到著陸期間 所允許的最大壓差載荷相結(jié)合。所允許的最大壓差載荷相結(jié)合。 增壓艙內(nèi)部或外部的任何結(jié)構(gòu)、組件或零件，如因其破壞而增壓艙內(nèi)部或外部的任何結(jié)構(gòu)、組件或零件，如因其破壞而 可能妨礙安全飛行和著陸時，則必須設(shè)計成能夠承受在任何使可能妨礙安全飛行和著陸時，則必須設(shè)計成能夠承受在任何使

22、 用高度由于以下每一情況使任何艙室出現(xiàn)孔洞而引起的壓力突用高度由于以下每一情況使任何艙室出現(xiàn)孔洞而引起的壓力突 降：發(fā)動機碎裂后發(fā)動機的一部分穿通了增壓艙；不超過降：發(fā)動機碎裂后發(fā)動機的一部分穿通了增壓艙；不超過1.86 平米的孔洞。平米的孔洞。 載人增壓艙內(nèi)的隔框、地板和隔板必須采取合理的設(shè)計預(yù)防載人增壓艙內(nèi)的隔框、地板和隔板必須采取合理的設(shè)計預(yù)防 措施，以盡量減小由于零件的脫落而傷害座位上乘員的概率。措施，以盡量減小由于零件的脫落而傷害座位上乘員的概率。 飛機結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度來承受下述壓差載荷，該載荷為飛機結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度來承受下述壓差載荷，該載荷為 相應(yīng)于釋壓活門最大調(diào)定值的壓差

23、載荷的相應(yīng)于釋壓活門最大調(diào)定值的壓差載荷的1.33倍，并略去其它倍，并略去其它 載荷。載荷。 發(fā)動機扭矩和發(fā)動機架的側(cè)向載荷發(fā)動機扭矩和發(fā)動機架的側(cè)向載荷 發(fā)動機架及其支承結(jié)構(gòu)必須設(shè)計成能承受下列每一種載荷：發(fā)動機架及其支承結(jié)構(gòu)必須設(shè)計成能承受下列每一種載荷： 由于故障或結(jié)構(gòu)損壞（例如壓氣機卡?。┰斐砂l(fā)動機突然停車所產(chǎn)由于故障或結(jié)構(gòu)損壞（例如壓氣機卡?。┰斐砂l(fā)動機突然停車所產(chǎn) 生的發(fā)動機限制扭矩載荷；發(fā)動機最大加速所產(chǎn)生的發(fā)動機限制扭生的發(fā)動機限制扭矩載荷；發(fā)動機最大加速所產(chǎn)生的發(fā)動機限制扭 矩載荷。矩載荷。 發(fā)動機架及其支承結(jié)構(gòu)必須按橫向限制載荷系數(shù)（作為作用在發(fā)動發(fā)動機架及其支承結(jié)構(gòu)必須按

24、橫向限制載荷系數(shù)（作為作用在發(fā)動 機架上的側(cè)向載荷）進行設(shè)計，此系數(shù)至少等于由偏航情況得到的機架上的側(cè)向載荷）進行設(shè)計，此系數(shù)至少等于由偏航情況得到的 最大載荷系數(shù)，但不小于最大載荷系數(shù)，但不小于1.33，也不得小于情況，也不得小于情況A限制載荷系數(shù)的限制載荷系數(shù)的1/3。 增升裝置增升裝置 機動過載機動過載2.0 正、負(fù)突風(fēng)正、負(fù)突風(fēng)7.6米米/秒（秒（25英尺英尺/秒）秒） 4. 地面載荷地面載荷 目的：起落架及相關(guān)構(gòu)件設(shè)計目的：起落架及相關(guān)構(gòu)件設(shè)計 著陸情況：水平著陸、尾沉、側(cè)向著陸、單輪著陸、回跳著陸情況：水平著陸、尾沉、側(cè)向著陸、單輪著陸、回跳 計算條件（垂直載荷）計算條件（垂直載荷

25、） 設(shè)計最大著陸重量時，下沉速度為設(shè)計最大著陸重量時，下沉速度為3.05米米/秒（秒（10英尺英尺/秒）秒） 設(shè)計最大起飛重量時，下沉速度為設(shè)計最大起飛重量時，下沉速度為1.83米米/秒（秒（6英尺英尺/秒）秒） 在整個著陸撞擊過程中，飛機升力不超過飛機重量，并作用在整個著陸撞擊過程中，飛機升力不超過飛機重量，并作用 于飛機重心。（一般可以取于飛機重心。（一般可以取Y=G） 側(cè)向載荷、側(cè)向載荷、 水平載荷水平載荷 在確定的起落架垂直載荷及其它載荷共同作用下，起落架及與起落架在確定的起落架垂直載荷及其它載荷共同作用下，起落架及與起落架 相連的機體結(jié)構(gòu)不應(yīng)破壞，也不能產(chǎn)生有害的永久變形。相連的機體

26、結(jié)構(gòu)不應(yīng)破壞，也不能產(chǎn)生有害的永久變形。 三點著陸時，三點著陸時， 兩點著陸時，兩點著陸時， Py前 前+2 Py主主=G+N-Y 2 Py主主=G+N-Y G飛機著陸時的重量飛機著陸時的重量 N-飛機著陸時，垂直方向的慣性力飛機著陸時，垂直方向的慣性力 Y-飛機著陸時，作用在飛機上的升力飛機著陸時，作用在飛機上的升力 飛機著陸時，起落架承受的垂直載荷主要和慣性載荷飛機著陸時，起落架承受的垂直載荷主要和慣性載荷N有關(guān)。有關(guān)。 慣性載荷慣性載荷N又取決于著陸時飛機的重量，接地時垂直地面的又取決于著陸時飛機的重量，接地時垂直地面的 分速度分速度V下沉 下沉（與著陸時飛行速度及下滑角有關(guān)），起落架減

27、 （與著陸時飛行速度及下滑角有關(guān)），起落架減 震器對地面撞擊能的吸收特性。震器對地面撞擊能的吸收特性。 3.4.3 疲勞強度基本知識疲勞強度基本知識 1. 疲勞定義疲勞定義 疲勞：結(jié)構(gòu)或零件在交變應(yīng)力重復(fù)作用下，導(dǎo)致破壞的過程疲勞：結(jié)構(gòu)或零件在交變應(yīng)力重復(fù)作用下，導(dǎo)致破壞的過程 叫疲勞，這種破壞叫疲勞破壞。叫疲勞，這種破壞叫疲勞破壞。 交變載荷（或交變應(yīng)力）是指載荷（或應(yīng)力）的大小、方向交變載荷（或交變應(yīng)力）是指載荷（或應(yīng)力）的大小、方向 隨時間作周期性或不規(guī)則改變的載荷或應(yīng)力。隨時間作周期性或不規(guī)則改變的載荷或應(yīng)力。 例如：突風(fēng)、機動載荷；地面滑行載荷；著陸撞擊載荷；氣密例如：突風(fēng)、機動載荷

28、；地面滑行載荷；著陸撞擊載荷；氣密 座艙的增壓載荷也為一周期性載荷座艙的增壓載荷也為一周期性載荷 由裂紋產(chǎn)生、擴展、斷裂三階段組成由裂紋產(chǎn)生、擴展、斷裂三階段組成 疲勞破壞不像靜力破壞那樣在一次最大載荷作用下發(fā)生斷裂，疲勞破壞不像靜力破壞那樣在一次最大載荷作用下發(fā)生斷裂， 而一般要經(jīng)歷一定的甚至是很長的時間。而一般要經(jīng)歷一定的甚至是很長的時間。 影響疲勞強度的因素影響疲勞強度的因素 應(yīng)力集中的影響：當(dāng)構(gòu)件受力時，在截面突變處應(yīng)力會應(yīng)力集中的影響：當(dāng)構(gòu)件受力時，在截面突變處應(yīng)力會 局部增大。這種應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。應(yīng)力局部增大。這種應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。應(yīng)力 集中會使疲勞強

29、度大大降低。集中會使疲勞強度大大降低。 表面加工的影響：表面光潔度高，疲勞強度也提高。表面加工的影響：表面光潔度高，疲勞強度也提高。 高溫工作；溫度梯度，膨脹收縮，交變熱應(yīng)力（熱疲勞）高溫工作；溫度梯度，膨脹收縮，交變熱應(yīng)力（熱疲勞） 噪聲環(huán)境：如靠近發(fā)動機噴口附近部位的飛機結(jié)構(gòu)因受噪聲環(huán)境：如靠近發(fā)動機噴口附近部位的飛機結(jié)構(gòu)因受 到高聲強噪音的激勵而產(chǎn)生振動，產(chǎn)生到高聲強噪音的激勵而產(chǎn)生振動，產(chǎn)生“聲疲勞聲疲勞”。 腐蝕促進疲勞裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展。腐蝕促進疲勞裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展。 疲勞破壞常具有局部性，而并不牽涉到整個結(jié)構(gòu)的所有構(gòu)件，疲勞破壞常具有局部性，而并不牽涉到整個結(jié)構(gòu)的所有構(gòu)件， 因而改

30、變局部細節(jié)設(shè)計或工藝措施，即可明顯地增加疲勞壽命；因而改變局部細節(jié)設(shè)計或工藝措施，即可明顯地增加疲勞壽命； 如在發(fā)現(xiàn)裂紋后，更換損傷構(gòu)件或制止裂紋擴展，結(jié)構(gòu)還可繼如在發(fā)現(xiàn)裂紋后，更換損傷構(gòu)件或制止裂紋擴展，結(jié)構(gòu)還可繼 續(xù)使用。續(xù)使用。 就就“彗星彗星”號飛機來說，機身疲勞是飛機在多次起降過程中，號飛機來說，機身疲勞是飛機在多次起降過程中， 其增壓座艙殼體經(jīng)反復(fù)增壓與減壓引起的。針對這個問題，其增壓座艙殼體經(jīng)反復(fù)增壓與減壓引起的。針對這個問題， 德德哈維蘭公司對哈維蘭公司對“彗星彗星”號飛機進行了改進設(shè)計，加固了機號飛機進行了改進設(shè)計，加固了機 身，采用了橢圓形航窗，使疲勞問題得到很好的解決。身

31、，采用了橢圓形航窗，使疲勞問題得到很好的解決。 從此，在飛機設(shè)計上將飛機結(jié)構(gòu)的疲勞強度正式列入了強度從此，在飛機設(shè)計上將飛機結(jié)構(gòu)的疲勞強度正式列入了強度 規(guī)范而加以要求。規(guī)范而加以要求。 2. 疲勞強度設(shè)計的概念、方法疲勞強度設(shè)計的概念、方法 安全壽命：安全壽命： 所謂安全壽命是要求飛機結(jié)構(gòu)在一定使用期內(nèi)不發(fā)生疲勞破壞。波所謂安全壽命是要求飛機結(jié)構(gòu)在一定使用期內(nèi)不發(fā)生疲勞破壞。波 音公司對疲勞破壞是這樣定義的：構(gòu)件出現(xiàn)可檢裂紋就看作是一種破音公司對疲勞破壞是這樣定義的：構(gòu)件出現(xiàn)可檢裂紋就看作是一種破 壞。構(gòu)件形成可檢裂紋的這段時間就是構(gòu)件的疲勞壽命。到了壽命的壞。構(gòu)件形成可檢裂紋的這段時間就是

32、構(gòu)件的疲勞壽命。到了壽命的 構(gòu)件需進行修理或更換。構(gòu)件需進行修理或更換。 安全壽命設(shè)計方法安全壽命設(shè)計方法 設(shè)計使用載荷譜（結(jié)構(gòu)承受載荷隨時間變化的歷程）設(shè)計使用載荷譜（結(jié)構(gòu)承受載荷隨時間變化的歷程）-根據(jù)大根據(jù)大 量實測的疲勞載荷及其時間歷程，再經(jīng)過統(tǒng)計分析和簡化量實測的疲勞載荷及其時間歷程，再經(jīng)過統(tǒng)計分析和簡化 局部危險部位的應(yīng)力譜：對應(yīng)不同載荷系數(shù)在飛機結(jié)構(gòu)上的分布局部危險部位的應(yīng)力譜：對應(yīng)不同載荷系數(shù)在飛機結(jié)構(gòu)上的分布 載荷，通過計算獲得零構(gòu)件的作用載荷，再通過計算分析獲得構(gòu)載荷，通過計算獲得零構(gòu)件的作用載荷，再通過計算分析獲得構(gòu) 件局部細節(jié)部位的應(yīng)力。件局部細節(jié)部位的應(yīng)力。 疲勞試驗

33、疲勞試驗 分析結(jié)果給出壽命分析結(jié)果給出壽命 提供檢查資料，維修說明等提供檢查資料，維修說明等 疲勞壽命曲線疲勞壽命曲線 特點特點 安全壽命設(shè)計思想是以結(jié)構(gòu)無初始缺陷為基礎(chǔ)的。事實上，安全壽命設(shè)計思想是以結(jié)構(gòu)無初始缺陷為基礎(chǔ)的。事實上， 即使在嚴(yán)格的質(zhì)量控制條件下，在構(gòu)件中也總有可能出現(xiàn)未被即使在嚴(yán)格的質(zhì)量控制條件下，在構(gòu)件中也總有可能出現(xiàn)未被 發(fā)現(xiàn)的初始缺陷（類裂紋）或裂紋。如果這些裂紋擴展，就會發(fā)現(xiàn)的初始缺陷（類裂紋）或裂紋。如果這些裂紋擴展，就會 造成結(jié)構(gòu)失效。因此，采用安全壽命設(shè)計方法估算的壽命與試造成結(jié)構(gòu)失效。因此，采用安全壽命設(shè)計方法估算的壽命與試 驗壽命很不一致。驗壽命很不一致。

34、采用大的安全壽命系數(shù)來保證安全性和可靠性又往往使構(gòu)件采用大的安全壽命系數(shù)來保證安全性和可靠性又往往使構(gòu)件 設(shè)計得太保守。設(shè)計得太保守。 無法預(yù)計生產(chǎn)、使用、維護中不能完全避免的意外損傷。無法預(yù)計生產(chǎn)、使用、維護中不能完全避免的意外損傷。 主要用于不易檢修的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，目前主要設(shè)計起落架結(jié)構(gòu)。主要用于不易檢修的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，目前主要設(shè)計起落架結(jié)構(gòu)。 損傷容限：損傷容限： 損傷容限，是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的未修使用周期內(nèi)，抵抗由缺損傷容限，是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的未修使用周期內(nèi)，抵抗由缺 陷、裂紋或其它損傷而導(dǎo)致破壞的能力。即指飛機結(jié)構(gòu)中初陷、裂紋或其它損傷而導(dǎo)致破壞的能力。即指飛機結(jié)構(gòu)中初 始缺陷及其飛機在使用中缺陷

35、發(fā)展的允許程度。始缺陷及其飛機在使用中缺陷發(fā)展的允許程度。 承認(rèn)結(jié)構(gòu)中存在一定程度的未被發(fā)現(xiàn)的初始缺陷、裂紋或其它損承認(rèn)結(jié)構(gòu)中存在一定程度的未被發(fā)現(xiàn)的初始缺陷、裂紋或其它損 傷。通過損傷容限特性分析與試驗，對可檢結(jié)構(gòu)給出檢修周期，對傷。通過損傷容限特性分析與試驗，對可檢結(jié)構(gòu)給出檢修周期，對 不可檢結(jié)構(gòu)提出嚴(yán)格的剩余強度要求和裂紋擴展限制。以保證結(jié)構(gòu)不可檢結(jié)構(gòu)提出嚴(yán)格的剩余強度要求和裂紋擴展限制。以保證結(jié)構(gòu) 在給定的使用壽命期限內(nèi)，不致由于未被發(fā)現(xiàn)的初始缺陷、裂紋或在給定的使用壽命期限內(nèi)，不致由于未被發(fā)現(xiàn)的初始缺陷、裂紋或 其它損傷擴展而發(fā)展成災(zāi)難性的破壞事故。其它損傷擴展而發(fā)展成災(zāi)難性的破壞事

36、故。 破損安全：指一個構(gòu)件發(fā)生破壞之后，它所承擔(dān)的載荷可以由其破損安全：指一個構(gòu)件發(fā)生破壞之后，它所承擔(dān)的載荷可以由其 它殘存結(jié)構(gòu)件繼續(xù)承擔(dān)，以防止飛機的破壞，或造成飛機剛度降低它殘存結(jié)構(gòu)件繼續(xù)承擔(dān)，以防止飛機的破壞，或造成飛機剛度降低 過多而影響飛機的正常使用。過多而影響飛機的正常使用。 與與安全壽命設(shè)計方法的區(qū)別安全壽命設(shè)計方法的區(qū)別 安全壽命設(shè)計的目標(biāo)是通過對疲勞關(guān)鍵部位進行合理的選材，開展安全壽命設(shè)計的目標(biāo)是通過對疲勞關(guān)鍵部位進行合理的選材，開展 抗疲勞結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計，適當(dāng)控制應(yīng)力水平等，使飛機結(jié)構(gòu)在載荷譜抗疲勞結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計，適當(dāng)控制應(yīng)力水平等，使飛機結(jié)構(gòu)在載荷譜 作用下，保證飛機在安全

37、使用壽命期內(nèi)疲勞破壞概率最小。通過設(shè)作用下，保證飛機在安全使用壽命期內(nèi)疲勞破壞概率最小。通過設(shè) 計、分析和試驗所給出的安全壽命應(yīng)滿足訂貨方提出的設(shè)計使用壽計、分析和試驗所給出的安全壽命應(yīng)滿足訂貨方提出的設(shè)計使用壽 命要求。命要求。 與斷裂力學(xué)的關(guān)系與斷裂力學(xué)的關(guān)系 損傷容限設(shè)計使結(jié)構(gòu)在整個工作壽命期內(nèi)，破壞的可能性維持在可損傷容限設(shè)計使結(jié)構(gòu)在整個工作壽命期內(nèi)，破壞的可能性維持在可 以接受的低的程度以保證安全。以接受的低的程度以保證安全。 剩余強度與裂紋尺寸的關(guān)系如何？剩余強度與裂紋尺寸的關(guān)系如何？ 在預(yù)期的工作載荷下，能容許多大的裂紋（臨界裂紋尺寸）？在預(yù)期的工作載荷下，能容許多大的裂紋（臨界

38、裂紋尺寸）？ 裂紋從一定長度的初始尺寸，擴展到臨界尺寸需多長時間？裂紋從一定長度的初始尺寸，擴展到臨界尺寸需多長時間？ 在結(jié)構(gòu)工作壽命開始時，允許存在多大的初始缺陷？在結(jié)構(gòu)工作壽命開始時，允許存在多大的初始缺陷？ 每隔多長時間，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行一次裂紋檢查？每隔多長時間，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行一次裂紋檢查？ 裂紋擴展曲線裂紋擴展曲線 剩余強度曲線剩余強度曲線 損傷容限設(shè)計方法損傷容限設(shè)計方法 確定設(shè)計使用載荷譜確定設(shè)計使用載荷譜 合理選材合理選材 根據(jù)可檢度進行結(jié)構(gòu)分類：緩慢裂紋擴展結(jié)構(gòu)（多屬于單傳根據(jù)可檢度進行結(jié)構(gòu)分類：緩慢裂紋擴展結(jié)構(gòu)（多屬于單傳 力結(jié)構(gòu)、整體結(jié)構(gòu)）；破損安全結(jié)構(gòu)（多傳力、止裂設(shè)計）力結(jié)

39、構(gòu)、整體結(jié)構(gòu)）；破損安全結(jié)構(gòu)（多傳力、止裂設(shè)計） 進行結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計進行結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計 確定初始缺陷尺寸確定初始缺陷尺寸 損傷容限分析：對根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的的斷裂特性、結(jié)構(gòu)形式、損傷容限分析：對根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的的斷裂特性、結(jié)構(gòu)形式、 可檢度和受載情況確定的危險部位，用斷裂力學(xué)分析，確定這可檢度和受載情況確定的危險部位，用斷裂力學(xué)分析，確定這 些危險部位的臨界裂紋尺寸、剩余強度、裂紋擴展壽命等，并些危險部位的臨界裂紋尺寸、剩余強度、裂紋擴展壽命等，并 進行必要的試驗，反復(fù)改進，直到滿足設(shè)計要求。進行必要的試驗，反復(fù)改進，直到滿足設(shè)計要求。 損傷容限試驗：驗證是否滿足損傷容限規(guī)范規(guī)定的設(shè)計要求。損傷容限試驗

40、：驗證是否滿足損傷容限規(guī)范規(guī)定的設(shè)計要求。 給出使用維護大綱：檢查方法、檢修周期、允許的最大初始給出使用維護大綱：檢查方法、檢修周期、允許的最大初始 損傷尺寸等。損傷尺寸等。 損傷容限設(shè)計特點損傷容限設(shè)計特點 充分利用飛機強度的潛力充分利用飛機強度的潛力 考慮生產(chǎn)、使用、維護中潛在或意外的損傷。考慮生產(chǎn)、使用、維護中潛在或意外的損傷。 對危及飛機機體安全的主要結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用損傷容限設(shè)計。對危及飛機機體安全的主要結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用損傷容限設(shè)計。 3.4.4 高能轉(zhuǎn)動部件的包容量和離散源損傷容限高能轉(zhuǎn)動部件的包容量和離散源損傷容限 1. 意外損傷意外損傷 鳥鳥擊擊 飛鳥撞擊飛機，由于相對速度大，鳥又有一定

41、的質(zhì)量，因而會把結(jié)構(gòu)（風(fēng)飛鳥撞擊飛機，由于相對速度大，鳥又有一定的質(zhì)量，因而會把結(jié)構(gòu)（風(fēng) 擋玻璃等）撞出一個大洞，飛鳥還可能經(jīng)進氣道被吸入發(fā)動機內(nèi)。鳥撞會擋玻璃等）撞出一個大洞，飛鳥還可能經(jīng)進氣道被吸入發(fā)動機內(nèi)。鳥撞會 引起復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強度、剛度劇烈下降。引起復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強度、剛度劇烈下降。 (a)風(fēng)擋玻璃風(fēng)擋玻璃 內(nèi)層玻璃必須用非碎裂性材料制成。內(nèi)層玻璃必須用非碎裂性材料制成。 駕駛員正前方的風(fēng)擋玻璃及其支承結(jié)構(gòu)，必須能經(jīng)受住駕駛員正前方的風(fēng)擋玻璃及其支承結(jié)構(gòu)，必須能經(jīng)受住1.8公斤（公斤（4磅）的磅）的 飛鳥撞擊而不被擊穿，此時飛機的速度等于海平面飛鳥撞擊而不被擊穿，此時飛機的速度等于海平

42、面VC值。值。 除非能用分析或試驗表明發(fā)生風(fēng)擋破碎臨界情況的概率很低，否則飛機必除非能用分析或試驗表明發(fā)生風(fēng)擋破碎臨界情況的概率很低，否則飛機必 須有措施將鳥撞引起的風(fēng)擋玻璃飛散碎片傷害駕駛員的危險減至最小。須有措施將鳥撞引起的風(fēng)擋玻璃飛散碎片傷害駕駛員的危險減至最小。 駕駛員正面風(fēng)擋玻璃必須布置成，如果喪失了其中任何一塊玻璃的視界，駕駛員正面風(fēng)擋玻璃必須布置成，如果喪失了其中任何一塊玻璃的視界， 余下的一塊或幾塊玻璃可供一個駕駛員在其駕駛位置上繼續(xù)安全飛行和著余下的一塊或幾塊玻璃可供一個駕駛員在其駕駛位置上繼續(xù)安全飛行和著 陸。陸。 (b)尾翼結(jié)構(gòu)：保證飛機在與尾翼結(jié)構(gòu)：保證飛機在與3.6公

43、斤（公斤（8磅）重的鳥相撞之后，仍磅）重的鳥相撞之后，仍 能繼續(xù)安全飛行和著陸，相撞時飛機的速度（沿飛行航跡相對于能繼續(xù)安全飛行和著陸，相撞時飛機的速度（沿飛行航跡相對于 鳥）等于海平面鳥）等于海平面VC。 (c)兩套空速系統(tǒng)兩套空速系統(tǒng) (d)發(fā)動機防鳥擊發(fā)動機防鳥擊 外來物外來物 每臺活塞式發(fā)動機必須有一個能防止雨水、冰塊或任何其它外來每臺活塞式發(fā)動機必須有一個能防止雨水、冰塊或任何其它外來 物進入的備用進氣源。物進入的備用進氣源。 渦輪發(fā)動機飛機和裝有渦輪發(fā)動機飛機和裝有APUAPU的飛機，必須設(shè)計成能防止跑道、滑行的飛機，必須設(shè)計成能防止跑道、滑行 道或機場其它工作場所上危險量的水或雪

44、水直接進入發(fā)動機或道或機場其它工作場所上危險量的水或雪水直接進入發(fā)動機或APUAPU 的進氣道，并且進氣道的位置或防護必須使其在起飛、著陸和滑的進氣道，并且進氣道的位置或防護必須使其在起飛、著陸和滑 行過程中吸入外來物的程度減至最小。行過程中吸入外來物的程度減至最小。 如果發(fā)動機進氣系統(tǒng)中的零件和部件有可能被進入進氣口的外來如果發(fā)動機進氣系統(tǒng)中的零件和部件有可能被進入進氣口的外來 物所損壞，則必須通過試驗或分析來表明該進氣系統(tǒng)的設(shè)計能夠物所損壞，則必須通過試驗或分析來表明該進氣系統(tǒng)的設(shè)計能夠 經(jīng)受發(fā)動機適航標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)外來物吸入試驗，而零件或部件的損經(jīng)受發(fā)動機適航標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)外來物吸入試驗，而零件

45、或部件的損 壞不會造成危害。壞不會造成危害。 CCAR 33部部 發(fā)動機有防護裝置發(fā)動機有防護裝置（規(guī)定尺寸的外來物不能通過防護裝置；該防（規(guī)定尺寸的外來物不能通過防護裝置；該防 護裝置能經(jīng)受外來物撞擊；不能妨礙空氣流入發(fā)動機造成持續(xù)功護裝置能經(jīng)受外來物撞擊；不能妨礙空氣流入發(fā)動機造成持續(xù)功 率或推力減少不超過規(guī)定值）。率或推力減少不超過規(guī)定值）。 或進氣道吸入鳥后功率或進氣道吸入鳥后功率/推力減小不能太多，也不能使發(fā)動機著火、推力減小不能太多，也不能使發(fā)動機著火、 破裂、失去停車能力、載荷過大。破裂、失去停車能力、載荷過大。 吸入水、冰或冰雹不得引起持續(xù)的功率或推力損失，或要求發(fā)動吸入水、冰

46、或冰雹不得引起持續(xù)的功率或推力損失，或要求發(fā)動 機停車。必須驗證當(dāng)發(fā)動機在水對空氣質(zhì)量流量比至少為機停車。必須驗證當(dāng)發(fā)動機在水對空氣質(zhì)量流量比至少為4的條的條 件下于飛行慢車和起飛功率調(diào)定值兩種狀態(tài)下穩(wěn)定工作后，當(dāng)發(fā)件下于飛行慢車和起飛功率調(diào)定值兩種狀態(tài)下穩(wěn)定工作后，當(dāng)發(fā) 動機吸入至少含發(fā)動機空氣質(zhì)量流量動機吸入至少含發(fā)動機空氣質(zhì)量流量4的水的混合物時，發(fā)動機的水的混合物時，發(fā)動機 能夠安全地加速和減速。能夠安全地加速和減速。 高能轉(zhuǎn)動部件的包容性高能轉(zhuǎn)動部件的包容性 (a) 含高能轉(zhuǎn)子的設(shè)備必須符合本條含高能轉(zhuǎn)子的設(shè)備必須符合本條(b)或或(c)，或或(d)的規(guī)定。的規(guī)定。 (b)設(shè)備中的高

47、能轉(zhuǎn)子必須能承受因故障、振動、異常速度和異常設(shè)備中的高能轉(zhuǎn)子必須能承受因故障、振動、異常速度和異常 溫度引起的損傷。此外，還要滿足下列要求：溫度引起的損傷。此外，還要滿足下列要求： 輔助轉(zhuǎn)子機匣必須能包容住高能轉(zhuǎn)子葉片破壞所引起的損傷；輔助轉(zhuǎn)子機匣必須能包容住高能轉(zhuǎn)子葉片破壞所引起的損傷； 設(shè)備控制裝置、系統(tǒng)或儀表設(shè)備必須合理地保證，在服役中不會設(shè)備控制裝置、系統(tǒng)或儀表設(shè)備必須合理地保證，在服役中不會 超過影響高能轉(zhuǎn)子完整性的使用限制。超過影響高能轉(zhuǎn)子完整性的使用限制。 (c)必須通過試驗表明，含高能轉(zhuǎn)子的設(shè)備能包容住高能轉(zhuǎn)子在最必須通過試驗表明，含高能轉(zhuǎn)子的設(shè)備能包容住高能轉(zhuǎn)子在最 高速度下

48、發(fā)生的任何破壞（當(dāng)正常的速度控制裝置不工作時能達高速度下發(fā)生的任何破壞（當(dāng)正常的速度控制裝置不工作時能達 到的最高速度）。到的最高速度）。 (d)含高能轉(zhuǎn)子的設(shè)備必須安裝在轉(zhuǎn)子破壞時既不會危及乘員，也含高能轉(zhuǎn)子的設(shè)備必須安裝在轉(zhuǎn)子破壞時既不會危及乘員，也 不會對繼續(xù)安全飛行有不利影響的部位。不會對繼續(xù)安全飛行有不利影響的部位。 CCAR 25 結(jié)構(gòu)的損傷容限和疲勞評定結(jié)構(gòu)的損傷容限和疲勞評定 (a)總則總則 對強度、細節(jié)設(shè)計和制造的評定必須表明，飛機在整個使對強度、細節(jié)設(shè)計和制造的評定必須表明，飛機在整個使 用壽命期內(nèi)將避免由于疲勞、腐蝕或意外損傷引起的災(zāi)難性破壞。用壽命期內(nèi)將避免由于疲勞、腐

49、蝕或意外損傷引起的災(zāi)難性破壞。 對可能引起災(zāi)難性破壞的每一結(jié)構(gòu)部分（例如機翼、尾翼、操縱面對可能引起災(zāi)難性破壞的每一結(jié)構(gòu)部分（例如機翼、尾翼、操縱面 及其系統(tǒng)、機身、發(fā)動機、起落架、以及上述各部分有關(guān)的主要連及其系統(tǒng)、機身、發(fā)動機、起落架、以及上述各部分有關(guān)的主要連 接），除本條（接），除本條（c）規(guī)定的情況以外）規(guī)定的情況以外，必須，必須 按本條按本條(b)和和(e)的規(guī)定進的規(guī)定進 行這一評定。對于渦輪噴氣飛機，可能引起災(zāi)難性破壞的結(jié)構(gòu)部分，行這一評定。對于渦輪噴氣飛機，可能引起災(zāi)難性破壞的結(jié)構(gòu)部分， 還必須按本條還必須按本條(d)評定。此外，采用下列規(guī)定：評定。此外，采用下列規(guī)定： 本條

50、要求的每一評定，必須包括下列各點：服役中預(yù)期的典型本條要求的每一評定，必須包括下列各點：服役中預(yù)期的典型 載荷譜、溫度和濕度載荷譜、溫度和濕度（環(huán)境譜：腐蝕、疲勞）（環(huán)境譜：腐蝕、疲勞）；判明其破壞會；判明其破壞會 導(dǎo)致飛機災(zāi)難性破壞的主要結(jié)構(gòu)元件和細節(jié)設(shè)計點。導(dǎo)致飛機災(zāi)難性破壞的主要結(jié)構(gòu)元件和細節(jié)設(shè)計點。 根據(jù)本條要求的評定，必須制訂為預(yù)防災(zāi)難性破壞所必須的檢根據(jù)本條要求的評定，必須制訂為預(yù)防災(zāi)難性破壞所必須的檢 查工作或其它步驟，必須將其載入查工作或其它步驟，必須將其載入“持續(xù)適航文件持續(xù)適航文件”中的中的“適適 航限制航限制”一節(jié)。一節(jié)。 (b)損傷容限評定損傷容限評定 由有試驗依據(jù)以及

51、服役經(jīng)驗（如果有服役經(jīng)驗）支持的分析來確定由有試驗依據(jù)以及服役經(jīng)驗（如果有服役經(jīng)驗）支持的分析來確定 因疲勞、腐蝕或意外損傷引起的預(yù)期的損傷部位和型式。在使用壽因疲勞、腐蝕或意外損傷引起的預(yù)期的損傷部位和型式。在使用壽 命期內(nèi)的任何時候，剩余強度評定所用的損傷范圍，必須與初始的命期內(nèi)的任何時候，剩余強度評定所用的損傷范圍，必須與初始的 可覺察性以及隨后在重復(fù)載荷下的擴展情況相一致?？捎X察性以及隨后在重復(fù)載荷下的擴展情況相一致。 剩余強度評定必須表明，其余結(jié)構(gòu)能夠承受相應(yīng)于下列情況的載荷剩余強度評定必須表明，其余結(jié)構(gòu)能夠承受相應(yīng)于下列情況的載荷 （作為極限靜載荷考慮）：（作為極限靜載荷考慮）：

52、限制對稱機動情況；限制突風(fēng)情況；限制滾轉(zhuǎn)情況；限制偏航機動限制對稱機動情況；限制突風(fēng)情況；限制滾轉(zhuǎn)情況；限制偏航機動 情況；增壓艙載荷；地面載荷。情況；增壓艙載荷；地面載荷。 (c) 疲勞（安全壽命）評定疲勞（安全壽命）評定 如果申請人確認(rèn)，本條如果申請人確認(rèn)，本條(b)對損傷容限的對損傷容限的 要求不適用于某特定結(jié)構(gòu)，則不需要滿足該要求。這些結(jié)構(gòu)必須用要求不適用于某特定結(jié)構(gòu)，則不需要滿足該要求。這些結(jié)構(gòu)必須用 有試驗依據(jù)的分析表明，它們能夠承受在其服役壽命期內(nèi)預(yù)期的變有試驗依據(jù)的分析表明，它們能夠承受在其服役壽命期內(nèi)預(yù)期的變 幅重復(fù)載荷作用而沒有可覺察的裂紋。必須采用合適的安全壽命散幅重復(fù)載

53、荷作用而沒有可覺察的裂紋。必須采用合適的安全壽命散 布系數(shù)。布系數(shù)。 (d) 聲疲勞強度聲疲勞強度 必須用有試驗依據(jù)的分析，或者用具有類似必須用有試驗依據(jù)的分析，或者用具有類似 結(jié)構(gòu)設(shè)計和聲激勵環(huán)境的飛機的服役歷史表明下列兩者之一：結(jié)構(gòu)設(shè)計和聲激勵環(huán)境的飛機的服役歷史表明下列兩者之一： 承受聲激勵的飛行結(jié)構(gòu)的任何部分不可能產(chǎn)生聲疲勞裂紋；承受聲激勵的飛行結(jié)構(gòu)的任何部分不可能產(chǎn)生聲疲勞裂紋； 假定本條假定本條(b)（損傷容限評定）（損傷容限評定）規(guī)定的載荷作用在所有受疲勞規(guī)定的載荷作用在所有受疲勞 裂紋影響的部位，聲疲勞裂紋不可能引起災(zāi)難性破壞。裂紋影響的部位，聲疲勞裂紋不可能引起災(zāi)難性破壞。

54、(e) 損傷容限（離散源）評定損傷容限（離散源）評定 在下列任一原因很可能造成結(jié)構(gòu)損在下列任一原因很可能造成結(jié)構(gòu)損 傷的情況下，飛機必須能夠成功地完成該次飛行：傷的情況下，飛機必須能夠成功地完成該次飛行： 在海平面至在海平面至8000英尺的各種高度上，在英尺的各種高度上，在VC速度下，受到速度下，受到1.8公斤公斤 （4磅）重的鳥的撞擊；磅）重的鳥的撞擊； 風(fēng)扇葉片的非包容性撞擊；風(fēng)扇葉片的非包容性撞擊； 發(fā)動機的非包容性破壞；發(fā)動機的非包容性破壞； 高能旋轉(zhuǎn)機械的非包容性破壞。高能旋轉(zhuǎn)機械的非包容性破壞。 損傷后的結(jié)構(gòu)必須能夠承受飛行中可合理預(yù)期出現(xiàn)的靜載荷（作損傷后的結(jié)構(gòu)必須能夠承受飛行中

55、可合理預(yù)期出現(xiàn)的靜載荷（作 為極限載荷考慮）。必須考慮駕駛員在出現(xiàn)事故后采取的糾正動為極限載荷考慮）。必須考慮駕駛員在出現(xiàn)事故后采取的糾正動 作，諸如限制機動，避開紊流以及降低速度。如果在結(jié)構(gòu)破壞或作，諸如限制機動，避開紊流以及降低速度。如果在結(jié)構(gòu)破壞或 部分破壞以后引起結(jié)構(gòu)剛度或幾何形狀，或此兩者有重大變化，部分破壞以后引起結(jié)構(gòu)剛度或幾何形狀，或此兩者有重大變化， 則須進一步研究它們對損傷容限的影響。則須進一步研究它們對損傷容限的影響。 3.4.5 余度設(shè)計余度設(shè)計 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用載荷結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用載荷/環(huán)境作用下及規(guī)定的時間內(nèi)，為防止各種失環(huán)境作用下及規(guī)定的時間內(nèi)

56、，為防止各種失 效或有礙正常工作功能的損傷，應(yīng)保持其必要的強剛度、抗疲勞開效或有礙正常工作功能的損傷，應(yīng)保持其必要的強剛度、抗疲勞開 裂以及耐久性能力。裂以及耐久性能力。 可靠度則應(yīng)是這種能力的概率度量可靠度則應(yīng)是這種能力的概率度量，當(dāng)然具體的內(nèi)容是相當(dāng)廣泛的。，當(dāng)然具體的內(nèi)容是相當(dāng)廣泛的。 例如，結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜強度可靠性是指結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)系例如，結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜強度可靠性是指結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)系 統(tǒng)的強度大于工作應(yīng)力的概率；結(jié)構(gòu)安全壽命的可靠性是指結(jié)構(gòu)的統(tǒng)的強度大于工作應(yīng)力的概率；結(jié)構(gòu)安全壽命的可靠性是指結(jié)構(gòu)的 裂紋形成壽命小于使用壽命的概率；結(jié)構(gòu)的損傷容限可靠性則一方裂紋形成壽命

57、小于使用壽命的概率；結(jié)構(gòu)的損傷容限可靠性則一方 面指結(jié)構(gòu)剩余強度大于工作應(yīng)力的概率，另一方面指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的面指結(jié)構(gòu)剩余強度大于工作應(yīng)力的概率，另一方面指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的 未修使用期間內(nèi)，裂紋擴展小于裂紋容限的概率。未修使用期間內(nèi)，裂紋擴展小于裂紋容限的概率。 結(jié)構(gòu)體系中的元件通常不能簡單地簡化為串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每當(dāng)結(jié)結(jié)構(gòu)體系中的元件通常不能簡單地簡化為串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每當(dāng)結(jié) 構(gòu)體系內(nèi)有一個元件達到臨界狀態(tài)后，體系內(nèi)各元件的內(nèi)力通常將構(gòu)體系內(nèi)有一個元件達到臨界狀態(tài)后，體系內(nèi)各元件的內(nèi)力通常將 發(fā)生變化（內(nèi)力重新分配）。發(fā)生變化（內(nèi)力重新分配）。 結(jié)構(gòu)體系余度：指結(jié)構(gòu)體系能夠承受體系內(nèi)元件失效能力的一

58、種度結(jié)構(gòu)體系余度：指結(jié)構(gòu)體系能夠承受體系內(nèi)元件失效能力的一種度 量。量。 結(jié)構(gòu)體系的破壞可歸結(jié)為兩大類：結(jié)構(gòu)體系的破壞可歸結(jié)為兩大類： 由于出現(xiàn)了超過設(shè)計載荷的非預(yù)期的過大載荷而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體系的整由于出現(xiàn)了超過設(shè)計載荷的非預(yù)期的過大載荷而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體系的整 體破壞，如大地震、特大暴風(fēng)雪等；體破壞，如大地震、特大暴風(fēng)雪等； 由于意外事件引起的結(jié)構(gòu)體系內(nèi)一部分元件的失效而導(dǎo)致的整個結(jié)由于意外事件引起的結(jié)構(gòu)體系內(nèi)一部分元件的失效而導(dǎo)致的整個結(jié) 構(gòu)體系的破壞，如疲勞、斷裂、腐蝕、顫振等。構(gòu)體系的破壞，如疲勞、斷裂、腐蝕、顫振等。 對第一類問題，通常以加一個統(tǒng)一的安全系數(shù)來處理。對第二類問對第一類問題，通常

59、以加一個統(tǒng)一的安全系數(shù)來處理。對第二類問 題，解決途徑是使結(jié)構(gòu)具有一定的余度。結(jié)構(gòu)體系的余度分三個等題，解決途徑是使結(jié)構(gòu)具有一定的余度。結(jié)構(gòu)體系的余度分三個等 級：級： 0級結(jié)構(gòu)余度級結(jié)構(gòu)余度-結(jié)構(gòu)體系內(nèi)任意一個元件的失效就會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系內(nèi)任意一個元件的失效就會導(dǎo)致整個 結(jié)構(gòu)體系的破壞。結(jié)構(gòu)體系的破壞。 1級結(jié)構(gòu)余度級結(jié)構(gòu)余度-結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的一些次要元件失效后，殘余結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的一些次要元件失效后，殘余結(jié)構(gòu) 仍具有承受大部分原設(shè)計載荷的能力。仍具有承受大部分原設(shè)計載荷的能力。 2級結(jié)構(gòu)余度級結(jié)構(gòu)余度-結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的一個主要元件失效后，殘余結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的一個主要元件失效后，殘余結(jié)構(gòu) 仍具有承

60、受大部分原設(shè)計載荷的能力。仍具有承受大部分原設(shè)計載荷的能力。 實際的工程結(jié)構(gòu)通常都采用實際的工程結(jié)構(gòu)通常都采用1級結(jié)構(gòu)余度。級結(jié)構(gòu)余度。 結(jié)構(gòu)要有適當(dāng)?shù)挠喽?。為了保證結(jié)構(gòu)有足夠的可靠度，特別是結(jié)構(gòu)要有適當(dāng)?shù)挠喽?。為了保證結(jié)構(gòu)有足夠的可靠度，特別是 抵御由于結(jié)構(gòu)中部分元件失效而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞的能力，結(jié)抵御由于結(jié)構(gòu)中部分元件失效而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞的能力，結(jié) 構(gòu)應(yīng)具有一定量的靜不定度以及具有合理的靜不定度分配，多構(gòu)應(yīng)具有一定量的靜不定度以及具有合理的靜不定度分配，多 路傳力和多重元件就是很好的方式。路傳力和多重元件就是很好的方式。 為了使結(jié)構(gòu)體系在具有較高可靠性的同時又具有較好的重量特為了使結(jié)構(gòu)體