复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法

分析国内外复合材料飞机结构材料许用值、设计许用值的确定原则和方法,研究给出了复合材料结构材料许用值的表征和应用、试验以反试验数据的统计分析方法,以及静强度、疲劳强度、损伤容限和修理设计许用值的确定方法.     

复合材料飞机结构的适航验证

复合材料在民用飞机上的应用始于70年代中期。1978年7月10日FAA颁布了咨询通报AC20-107“复合材料飞机结构”,这是有关复合材料的第一个适航规范。波音727飞机的升降舵、L-1011飞机的副翼和波音737飞机的平尾都是根据这一规范进行设计和适航审查的。经过不断实践和积累经验,FAA于1984年4月25日颁布了新的咨询通报AC20-107A“复合材料结构”,明确了对冲击损伤的验证要求、损伤无扩展概念及湿热环境下的验证要求。它是民用飞机复合材料结构进行适航符合性验证     

农林5A型飞机驾驶员座椅FAA适航验证强度分析

介绍了农5A飞机驾驶员座椅在FAA适航取证中的强度验证计算方法。先对农5A飞机驾驶员座椅验证试验假件作用在安全带和肩带上载荷进行了分析,然后施加到座椅强度有限元计算模型上进行计算。座椅经参考强度计算结果设计改进后,顺利完成了强度验证试验,满足了FAA适航要求。本文为小型飞机座椅适航取证提供了思路和方法。     

一种高效的正常类飞机全机疲劳试验方法

目前国内飞机结构疲劳耐久性评定通常采用规范谱和飞机典型设计任务剖面相结合来编制疲劳试验载荷谱,对全机完整结构进行考核,这将耗费巨大的成本和周期,也因此全机疲劳试验成为型号机体结构设计验证最后以及最复杂的一环。对于以经济性为主要研制要求的正常类飞机,为了推进型号研制工作和取证进度,需要缩减全机疲劳试验的成本和周期。在CA42型飞机适航取证的全机疲劳试验工作中,依据FAA认可的规范谱编制了疲劳试验谱,将疲劳考核目标由整机结构调整为机体主要承力结构,并相应简化了全机疲劳试验载荷加载方式,形成了一种高效的全机疲劳试验方法。通过该方法,CA42飞机全机疲劳试验仅耗时两月,试验成本主要为工时,有效的推进了适航取证工作,并缩减了研制成本。     

复合材料盒段静力,耐久性和损伤容限一体化试验研究

本文通过某军机机翼整体油箱盒段在国内首次成功地完成了静力、耐久性和损伤容限一体化试验,给出了一整套符合结构完整性大纲要求的验证技术和工程上实用的试验程序;探索了试件上预制模拟各种低速冲击的人工损伤对复合材料结构静力、耐久性和损伤害限特性的影响程度;证实了用加重谱进行复合材料结构耐久性和损伤容限试验是解决复合材料疲劳分散性的有效技术途径;证明了复合材料盒段在引入冲击损伤后用加重谱进行耐久性试验,其密封功能仍满足国军标要求;验证了以冲击压缩破坏曲线的门槛值为基础确定设计许用应变值进行设计的复合材料结构具有“静力覆盖疲劳”和“损伤不扩展”特性。同时指出了该设计思想的保守性和局限性,提出了更新上述设计思想的研究方向。     

复合材料翼面结构综合优化设计技术

概要介绍了复合材料翼面结构在静力、振动、位移、舵面效率、发散速度、颤振、尺寸限制等多种约束条件下的最小重量设计技术。对优化过程中遇到的复合材料的静强度准则、均衡约束、动态上限等问题提出了相应的解决方法。用基于该技术和方法而编制出的综合设计程序系统对一个三角机翼复合材料结构进行了综合优化设计研究,在满足许用应变、尺寸限、均衡、颤振速度等约束条件下,经6次迭代得到了最佳的铺层设计结果。该机翼全尺寸静强度、耐久性/损伤容限及共振试验结果表明:理论计算与试验符合;复合材料构件中的最大应变小于许用应变约束限制;按许用应变设计出的复合材料翼面蒙皮构件可满足耐久性/损伤容限要求;颤振速度比同状态金属机翼提高23％;减重效率为20％。     

复合材料翼面结构综合优化设计技术

概要介绍了复合材料翼面结构在静力、振动、位移、舵面效率、发散速度、颤振、尺寸限制等多种约束条件下的最小重量设计技术。对优化过程中遇到的复合材料的静强度准则、均衡约束、动态上限等问题提出了相应的解决方法。用基于该技术和方法而编制出的综合设计程序系统对一个三角机翼复合材料结构进行了综合优化设计研究,在满足许用应变、尺寸限、均衡、颤振速度等约束条件下,经6次迭代得到了最佳的铺层设计结果。该机翼全尺寸静强度、耐久性/损伤容限及共振试验结果表明：理论计算与试验符合;复合材料构件中的最大应变小于许用应变约束限;按许用应变设计出的复合材料翼面蒙皮构件可满足耐久性/损伤容限要求;颤振速度比同状态金属机翼提高23%;减重效率为20%.     

复合材料飞机结构强度新规范要点评述

基于过去20多年参与复合材料结构设计的经验教训和美国最新的军用飞机设计规范,阐述了中国复合材料结构强度设计和验证要点及与金属结构的差别。其要点为:以承认性能表征多样性和材料与结构同时形成为基础的材料和工艺要求;以承认初始缺陷/损伤对结构静强度有影响为基础的设计许用值确定方法;以需要特别考虑湿热环境影响为特点的静强度设计和验证;以承认静力覆盖疲劳和考虑冲击损伤阻抗为特点的耐久性设计和验证;以冲击损伤及损伤无扩展为基础的损伤容限设计和验证;以全尺寸部件和由试样、元件(包括典型结构件)、组合件组成的多层次积木式设计验证方法相结合为基础的结构验证试验。     

起落架结构损伤容限特性研究

扼要地介绍了对某型主起落架结构的损伤容限特性研究。用同~个起落架完成了从疲劳裂纹形成到裂纹扩展、以及剩余强度和结构总体破坏试验全过程。损伤容限设计用于该起落架结构,可以获得更安全可靠的保证。     

欧美损伤容限与疲劳评定适航符合性方法差异分析

基于对咨询通告(AC) 25.571-1D和可接受的符合性方法(AMC) 25.571的对比分析,讨论了美国联邦航空管理局和欧洲航空安全局在结构损伤容限与疲劳评定上适航要求和适航符合性验证方法上的区别,包括条款要求、结构分类、试验要求和检查间隔等问题.     

运输类飞机合格审定试飞性能新增条款评述

介绍了美国联邦航空局（FAA）运输部对1986年4月9日颁发的第25－7号 咨询通报《运输类飞机合格审定飞行试验指南》（简称AC25－7)性能部分的修订情况,主要介绍了部分新增条款的内容。在此基础上,对我国运输类飞机型号合格审定性能试飞在执行新条款过程中可能遇到的问题进行了探讨,并给出了解决这些问题的初步建议。     

起落架落震试验修正案的影响分析及验证思路研究

起落架是飞机的重要组成部件,起落架缓冲器的设计好坏必须经过落震试验的验证。2001年5月9日FAA颁布的N0．25-103修正案对起落架落震试验要求进行了修订。本文对该修正案提出的原因进行说明,并以修正案的内容为基础,与CCAR-25-R3版进行详细地对比和影响分析;通过对起落架动态特性的解析,提出起落架落震试验修正案的验证思路。结果表明：落震试验方法没有本质变化,但是对于试验目的提出了更为严格的要求。研究结果可为起落架落震试验的验证提供一定的技术参考。     

Y12F飞机噪声局方并行试飞适航审定技术

民用飞机为获得型号合格证,应按照有关噪声适航规章条款进行噪声适航合格审定,噪声测试飞行试验是表明符合性的最佳途径。以CAAC和FAA发布的相关噪声适航文件为基础,研究了Y12F飞机噪声测试并行飞行试验所涉及的测试设备、试验场地、气象条件、飞行试验程序、数据测量和处理等方面的适航审定技术。所构建的噪声测试飞行试验适航审定方法,有效地指导完成了Y12F飞机噪声测试的适航验证工作,并完成CAAC和FAA同步审查,为获得CAAC型号合格证和FAA型号合格证奠定了基础。该研究成果可为螺旋桨小飞机和螺旋桨通勤类飞机等新机型的噪声适航合格审定提供借鉴和指导,同时也可为意愿获取FAA型号合格证的申请人提供参考。     

TIA前机载软件成熟度评估的相关研究

率先引入rFAA（美国联邦航空局）提出的软件成熟度的概念。局方正式签发TIA（型号检查核准书）前,在软件的构型和符合性均未达到最终冻结状态的情况下,通过对软件的成熟度进行有效评估,可以为验证试飞前软件的工程批准提供有力的支持与保障,在一定程度上降低局方飞行试验的风险,保障适航验证试飞活动的顺利开展。由于机载软件成熟度足一个新兴的概念,目前局方（FAA、CAAC）对于如何进行成熟度评估尚未形成正式的、通用的政策性指导文件,国内主机厂对此问题也没有相关的处理经验和具体的操作方法。基于机载软件本身的特点,参考局方在机载软件审查时的主要关注点,提出了TIA前机载软件成熟度评估的基本考虑要素与分析重点。     

浅析民用运输类飞机机体防冰的适航新规章

2009年8月3日,美国联邦航空局（FAA）在联邦注册报上发布了联邦航空条例FAR25部第25-129号修正案—＂结冰保护的启动＂,对运输类飞机结冰探测方式和结冰保护系统（IPS）工作方式提出了明确要求。阐述了第25-129号修正案颁布前机体防冰及相关规章的演变历史,在对该修正案研究的基础上,提出了新规章推出后对防冰系统适航要求的关键点,以及机体防冰相关规章的发展趋势,供系统设计和适航审查参考。     

民机机组氧气面罩快速佩戴适航验证要求研究

CCAR25. 1447( c) (2) ( i)条款明确了机组氧气面罩快速佩戴的要求,满足该要求对于民用飞机氧气系统适航取证至关重要。 对民用飞机机组氧气面罩快速佩戴的适航验证要求进行了研究,从条款解读、机组氧气面罩设计和布置要求、适航验证要求和适航验证方法等方面进行了分析,条款中的机组氧气面罩快速佩戴要求本质上是为了保证飞行机组在各种可预期的应急情况下能够及时获得必要的缺氧保护,同时不影响对飞机的操作。 对于机组氧气面罩快速佩戴适航验证要求,试验方法既要能包容多变的人为因素,又能综合体现佩戴试验结果。 目前 FAA 有一份咨询通告指导了该条款的符合性验证要求和详细方法,在研究 FAA 相关咨询通告的基础上,提炼总结出了开展机组氧气面罩快速佩戴的适航验证方法,为国内民用飞机机组氧气面罩快速佩戴的适航验证工作提供参考。     

高强度辐射场环境下电子设备的防护与设计

航空电子电气系统暴露于高强度辐射场（HIRF）环境下的误动作与工作失效等灵敏度问题,严重影响了飞行器的安全系统。因此,研究HIRF对飞机安全的影响就变得十分有必要。详细介绍了美国联邦航空局和中国民航适航部门在适航认证方面的相关标准及法规,以及设计者如何设计出符合HIRF认证标准的航空电子电气系统。     

复合材料球面框的全尺寸适航验证试验方法

建立了一套民用飞机复合材料球面框全尺寸级试验的适航验证试验方法。根据国际先进机型的全尺寸适航验证试验方法,结合型号工作中的实践经验和适航规章的具体要求,对符合性验证试验的具体实施流程进行了规划。通过研发试验证实了本文方法的可行性。     

FAA 个人委任代表体系研究

基于有委任代表需求和有能力对委任代表进行管理,FAA 授权委任代表,代表其开展适航审定工作。为了加强对委任代表的管理,FAA 建立了详细的委任代表管理流程,包括委任代表的申请、选择、委任、专业、培训、监督、暂停和终止。