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。     

飞机结构静强度虚拟试验技术要求研究

通过分析飞机结构静强度虚拟试验国内外发展现状,结合国内开展的静强度虚拟试验经验,从虚拟试验的试验流程、模型建立、数据分析、结果评估等技术要求进行了研究,总结了飞机结构静强度虚拟试验的一般要求和详细要求,可供有关人员参考。     

积木式方法与试验金字塔的历史沿革与发展趋势

采用积木式方法构建试验金字塔是目前已经被广泛接受的用来完成大型飞机结构强度验证的基本手段。本文概述了积木式方法和试验金字塔的发展历程和趋势，介绍了不同型号的美军机在研制过程中所建立的强度验证试验金字塔的统计结果，并且从试验层级、对象、目的和类型等四个方面比较了试验内容的数量与经费占比，由此来说明基础层级试验验证工作在强度验证试验金字塔中重要性和经济性。通过对虚拟试验在强度验证工作中的发展趋势、应用和限制的介绍，为顺利完成相关的全尺寸部件和整机的强度验证提供可靠的保障手段。     

民用飞机机体结构静强度验证

民用飞机机体结构静强度验证是保证飞机结构安全的基础,是民用飞机获取型号合格证投入市场运营的基本条件。以机体结构静强度验证流程为线索,从分析和试验两方面阐述了当前机体结构静强度验证的思路和方法以及未来的发展趋势。对于金属机体结构,结合少量必要试验,采用经试验验证的分析进行全面静强度验证是当前金属机体结构静强度适航验证较好的工程解决方案,而复合材料机体结构采用积木式验证模式是目前最优化的验证方案。采用传统的内力模型加工程分析方法依然是机体结构静强验证的主要手段,但工作流程,主要是强度校核工作部分,将向自动化方向发展,以满足实际工程分析对效率和质量的要求。同时,全机精细有限元模型分析是机体结构静强度验证重要的辅助手段,代表了飞机结构强度分析未来的发展方向。     

全机静强度虚拟试验技术研究及应用

地面试验是目前验证飞机结构性能和品质最重要的手段,全机地面静强度试验载荷高、变形大,飞机结构有可能发生非预期破坏,试验系统也存在意外故障风险,这些对试验设计与实施带来巨大挑战。对飞机结构静强度虚拟试验技术进行了系统研究,建立了试验物理系统数字化、结构力学行为虚拟化及试验过程虚拟物理融合化技术,形成了物理与虚拟试验双线并行、互动融合新模式。将虚拟试验技术在大型飞机全机静强度试验中进行了应用,飞机变形误差1%,应变误差小于10%,有效提升了全机静力试验的可靠性和安全性,缩短了试验周期,为飞机研制发挥了重要作用。     

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。     

飞机结构强度静力试验计算机仿真系统的构架与组成

介绍了飞机结构强度静力试验仿真系统的构架和组成部分，试验环境、试验样机和试验过程的仿真是飞机结构强度静力试验仿真系统的组成部分。试验样机的静力学仿真模型足结构静力试验仿真系统准确性和可靠性的关键，除有限元分析方法模型外，提出了基于历史试验数据的特征结构模型。飞机结构强度静力试验仿真系统是一个能够不断积累资源和不断完善性能的结构试验仿真系统，同时也是开发其它飞机结构强度仿真试验系统的软件平台。     

复合材料飞机结构强度设计和验证的特点

结合军用飞机结构强度规范修订，概述了复合材料飞机结构设计规范的演变，并基于过去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，从材料和工艺、设计许用值、静强度、耐久性、损伤容限和结构验证试验等几方面分别阐述了复合材料结构强度设计和验证要点及与金属结构的差别。     

A320飞机方向舵载荷计算软件开发*

飞机静力试验是验证其结构静强度的重要手段。本文在国内相关飞机机身和机翼静力试验设计的基础上，选取空客A320飞机方向舵，基于有限元思想模型简化，确定加载点及加载方式，并使用MATLAB软件对方向舵的结构静强度和飞行过程中舵面上的载荷进行初步数据分析，开发了计算载荷分布软件。该软件可用于民航专业教学，有助于学生了解方向舵受力的特点，同时为A320方向舵静力试验实验室的建造提供理论依据。     

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。