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。     

复合材料飞机结构完整性强度验证技术

根据国军标《军用飞机结构完整性大纲——飞机要求》,结合研制复合材料机翼和夏合材料垂直尾翼摸索出的成功经验,总结归纳出强度验证几项关键技术:如何解决疲劳分散性;如何修正载荷谱;如何选取试验项目;如何制定验证试验程序;如何人工预制冲击损伤;如何进行无损检测;“静力覆盖疲劳”与“损伤不扩展”结构设计必要条件是什么。     

贯彻《军用飞机结构完整性大纲》的新螺旋桨设计

由于螺旋桨产生的滑流可以缩短飞机起降距离，因此降低了飞机对于机场跑道的要求。目前，螺旋桨在民用飞机和军用飞机上仍有大量发展和应用。我国飞机螺旋桨自主设计起步较晚，过去我国大型螺旋桨一直采用全金属实心桨叶，“新螺旋桨”是我国首次自行研制高性能复合材料螺旋桨。研制过程中，在气动力设计、结构强度、电调控制等方面遇到了一系列巨大挑战。《军用飞机结构完整性大纲》（GJB 775A—2012）作为飞机结构设计的顶层要求，在螺旋桨结构设计中依然发挥着重要作用，是保证新螺旋桨结构可靠性、经济性和产品寿命的重要手段。设计人员在研制中学习和贯彻《大纲》的要求和实施方法，克服了大量的技术难点和工程问题，最终成功地研制和装机了新螺旋桨。本文从《大纲》的五个任务出发，介绍了新螺旋桨研制中关于各个阶段任务的贯彻和实施，以及在此期间开展的有关理论分析和试验验证，系统地总结了《大纲》在螺旋桨结构设计中的实践和体会。希望文章能为今后同类产品的研制提供借鉴和参考。     

飞机结构疲劳与结构完整性发展综述

飞机结构设计与强度分析是影响飞机结构安全的关键因素,从静强度到安全寿命、损伤容限理念的提出,再到耐久性概念和结构完整性规范的形成,经历了飞机设计理念和技术体系不断完善的过程。然而,目前结构完整性理念在工程实际中的贯彻仍停留在产品研制和检测的层面,限制了其更深层次的作用。介绍了飞机结构设计从静强度设计到结构完整性设计的发展历程、飞机结构完整性的基本概念和飞机结构完整性大纲（ASIP）的主要特点;通过"5个任务",突出了结构完整性大纲从传统设计阶段的分析和检测规范到产品全生命期的过程控制与管理规范的提升转变;最后通过2个典型型号案例,介绍了飞机结构完整性理念在设计、验证与使用维护全生命期的成功应用。通过对基本概念的剖析以及对主要设计理念发展的梳理,展示了飞机结构安全策略从设计研制阶段到全生命期控制的质变过程,指出了结构完整性理念从基于试验的体系方法向着数字化方向发展的趋势。     

GJB 67A-2008《军用飞机结构强度规范》简介

简述了GJB 67A-2008<军用飞机结构强度规范>的编制背景、编制原则、主要内容和技术创新点.     

我国飞行强度规范发展中的若干问题探讨

针对我国军用飞机强度规范发展目前存在的主要问题进行了具体分析，指出我国现有的飞机强度规范急需更新，提出了对国外先进规范应采取的正确态度和更新规范应遵循的基本原则，强调了开展飞机强度规范专题研究的必要性并提出了当前拟开展的专题研究项目，最后对我国飞机强度规范专业队伍建设提出了看法和建议。     

飞机结构强度技术现状与前沿研究方向

中国飞机强度研究所针对各种航空平台机体结构强度的需求，在飞机结构耐久性／损伤容限和可靠性分析与验证、动强度设计与验证、新材料结构强度设计分析与验证、计算结构技术与强度虚拟验证、飞机结构综合环境强度分析与验证、航空噪声／振动环境研究与验证、全尺寸飞机结构静力／疲劳试验技术等方面开展了大量的预先研究工作。本文简述了中国飞机强度研究所近期在预先研究方面的主要进展和取得的研究成果，对结构强度的前沿研究方向作了分析，还对国内飞机结构强度研究需要加强的若千方面提出了几占、建议。     

M2飞机的复合材料机翼静强度载荷及试验研究

M2轻型运动飞机机翼结构采用复合材料,通过静力试验对其机翼强度进行验证,对发现机翼结构设计薄弱环节以及结构改型和发展具有重要意义。首先分析ASTMF2245-16机翼强度适航条款的要求;然后通过对M2飞机载荷包线、环境影响系数、限制载荷和极限载荷的研究,计算得到复合材料机翼载荷;最后进行机翼限制载荷静力试验、机翼极限载荷静力试验和机翼破坏载荷静力试验,并对试验结果进行分析。结果表明:M2飞机的极限载荷满足试验要求,复合材料机翼试验破坏载荷相对设计极限载荷的偏差为2%,M2飞机的复合材料机翼结构设计满足静强度设计要求。     

论飞机强度规范的发展

简要叙述了美国军用飞机强度规范的历史演变;美国空军ＭＩＬＡ－８７２２１飞机结构通用规范的专业性质及ＭＩＬ－Ａ－８７２２１与ＭＩＬ－Ａ－００８８６０飞机强度和刚度规范的关系。通过对美国规范的理解和我国飞机研制及强度规范现状的分析,论证了我国新规范应是ＧＪＢ６７．１～１３－８５军用飞机强度和刚度规范的进一步发展,新规范发布实施后,ＧＪＢ６７．１～１３－８５将被取代。还叙述了我国新规范的适用范围和编制的技术途径。     

复合材料缝合结构的力学性能及湿热效应

试验研究了国产复合材料缝合结构的吸湿特性、基本力学性能及湿热效应，层板缝合后的吸湿量大约提高30％左右，弯曲强度下降20％左右，层间剪切强度提高大约20％；吸湿对缝合结构的性能影响不大，仅对压缩强度有15％左右的影响；高温严重影响缝合及未缝合结构的性能，特别是压缩性能，对缝合层板的影响大于未缝合层板，在170℃高温下，未缝合层板压缩强度保持率为17．8％，而缝合层板仅为14．6％，设计高温环境使用的缝合结构应特别注意。研究结果可供结构设计参考。     

现代军用飞机结构耐久性／损伤容限规范要求之理解

在理解《美国国防部飞机结构联合使用规范指南JSSG-2006》以及飞机结构耐久性／损伤容限研究和实践的基础上，简述了军用飞机结构规范中的耐久性／损伤容限设计要求、分析、试验和部队管理的主要内容。     

轻型无人机复合材料机翼设计分析与验证

基于轻型无人机复合材料的机翼,在选定机翼构件布局、材料和构型,建立机翼结构有限元模型的基础上,计算分析了机翼的静强度、应力分布,并对其进行试验验证。该方法对中小型复合材料无人机结构设计和静强度试验具有一定的参考价值。     

未来飞行器的结构（2002～2003年）（2）

3军用飞机 新的设计能力和制造技术能够使设计人员按照客户的要求，对现代军用飞机结构的成本和性能进行综合结构的设计。     

先进战斗机强度设计技术发展与实践

新一代先进战斗机对机体平台的要求可以总结为轻重量、长寿命、多功能以及高承载。实现这个目标，除了材料与制造（新材料、新工艺、新结构/装配）的贡献，主机所强度设计/分析/验证技术也必须提升以适应先进战斗机的研制要求。本文阐述了强度设计团队围绕结构完整性要求，近年来在结构强度设计/分析/验证方面的研究成果、技术发展与设计实践，主要包括：面向新一代战斗机强度设计与验证的规范架构，基于多维包线的结构载荷筛选技术，基于统一模型的全机内力分析技术，复合材料整体化结构分析技术，高精度快速细节应力分析技术，内埋武器舱预紧舱门原理与强度设计，双曲面加筋壁板快速建模及声疲劳分析方法，结构故障预测与健康管理系统设计等。上述研究成果已成功应用于新一代战斗机机体平台研制。     

低成本全厚度缝合的复合材料泡沫夹层结构效率评定

探索了全厚度缝合的复合材料闭孔泡沫夹层结构低成本制造的工艺可行性及其潜在的结构效益。为了比较，用同样的材料和工艺制造了未缝合泡沫夹层和密度相近的Nomex蜂窝夹层结构。完成了密度测定、三点弯曲、平面拉伸和压缩、夹层剪切、结构侧压和损伤阻抗／损伤容限实验研究。结果表明，泡沫夹层缝合后，大大提高了弯曲强度／重量比、弯曲刚度／重量比、面外拉伸和压缩强度、剪切强度和模量、侧压强度和模量、CAI强度和破坏应变。这种创新的结构形式承载能力强、结构效率高、制造维护成本低，可以在飞机轻质机体结构设计中采用。     

我国现有飞机强度规范的更新和发展

 对我国军用飞机强度规范发展目前存在的一些问题进行了分析, 指出我国现有的飞机强度规范需要更新, 提出了更新飞机强度规范的总思路, 包括更新规范的基础、新规范内容、形式、编制技术途径、达到的目标和新规范的特点等, 最后强调了开展飞机强度规范专题研究的必要性和提出了当前拟开展的专题研究项目。     

典型涡扇发动机陶瓷基复合材料涡轮叶片概念设计

为了推动先进航空发动机陶瓷基复合材料（CMCs）涡轮叶片设计技术进步,以典型涡扇发动机基准性能参数为原始数据,按照涡轮叶片正向设计流程,从气动设计,到结构设计,再到变形及强度分析,梳理出以材料强度为约束,发动机推力和耗油率为输入值,涡轮叶片叶身模型为结果的概念设计方法。设计了一种陶瓷基复合材料低压涡轮转子叶片,该叶片实心无冷却,设计工况下的气动性能、强度和振动特性仿真结果满足设计要求。安全储备系数可达1.8,涡轮盘外载预估减少50%,验证了陶瓷基复合材料用于先进航空发动机热端部件的可行性。涡轮效率提高0.98%～1.17%表明陶瓷基复合材料具有提升先进航空发动机热端部件性能的潜力。     

军用飞机机身结构防腐蚀设计

腐蚀是造成飞机提前损坏的主要因素之一，本文主要从结构设计角度出度，介绍了军用飞机机身结构防腐蚀方法，同时指出了飞机机身结构防腐蚀设计应注意的细节问题。     

军用飞机雷达吸波结构复合材料研究进展

对军用飞机雷达吸波结构复合材料研究所涉及的技术问题和难点进行论述，对其结构组成和国外应用研究情况进行介绍。     

天线罩力学-电磁性能综合设计研究

介绍了机载雷达罩复合材料结构的力学和电磁学性能的分析设计方法,以某型飞机雷达天线罩设计为实例,对天线罩等效平板试验件的电性能进行了计算分析,对天线罩的强度、刚度进行了分析和试验验证,结果表明计算结果与试验结果基本一致,能够满足工程设计要求.