民用飞机复合材料结构维修大纲的制定

复合材料正逐渐成为当今民用飞机的主要结构材料,大大降低飞机的结构重量,提高了飞机性能。本文介绍了运用MSG-3分析方法制定飞机复合材料结构维修大纲的过程,其中主要阐述了复合材料环境损伤（ED）评级过程中所考虑的因素以及民用飞机复合材料结构检查方式和方法的确定。     

民用飞机短舱复合材料结构雷电直接效应试验验证方法及漆层厚度影响研究

随着飞机设计的发展,复合材料广泛应用于民用飞机短舱结构。由于碳纤维复合材料结构的导电性以及抗雷电损伤能力比铝合金结构差,复合材料短舱结构雷电防护能力已成为影响飞机飞行安全的一项关键问题。依据相关适航条款和相应的国际标准,阐述了民用飞机短舱复合材料雷电防护试验验证方法,并依据验证方法对漆层厚度的损伤影响进行了试验研究。短舱常规蒙皮构型的复合材料试验件,在不同漆层厚度下的雷电防护试验结果表明,漆层较薄时,漆层对短舱复合材料的雷电直接效应防护能力无明显的影响;当漆层厚度达到一定厚度时,较厚的漆层将显著降低短舱复合材料的雷电直接效应防护能力,最严重时将造成复合材料蒙皮的击穿,损伤蒙皮内部系统设备,从而危害飞行安全。试验结果与理论的机理分析具有良好的一致性,对民用飞机短舱复合材料结构的雷电防护设计提供了指导方向和参考意义。     

MSG-3维修理念在维修工程管理中的应用(下)

非金属材料的应用及其相关的维修工作针对非金属材料进行MSG-3分析并指定维修要求时,只需对非金属材料进行环境损伤(ED)和意外损伤(AD)的分析,无需为非金属材料进行损伤容限等级(DTR)的计算。应用MSG-3逻辑对非金属结构进行意外损伤(AD)分析与金属结构基本相同,而环境损伤的分析则相差较大,有必要单独阐述。确定由于环境损伤导致的非金属结构维修要求时,主要考虑的因素包括:热能(温度变化)影响、紫外辐射对非金属结构导致的能力降低、水分(水蒸气)侵入的影响和由于冷热(结冰和溶化)现象以及增压载荷的影响。另外,与金属材料类似,不同…     

金属与复材混杂连接结构的热应力研究

随着民用飞机的不断发展，复合材料在民用飞机上的使用比例越来越高，复材与金属的混杂连接结构细节也越来越多。民用飞机使用的环境温度包线大，在-75 ℃~55 ℃之间，研究金属与复合材料混杂连接结构的热应力及应变具有必要性。使用控制变量法和对比法，通过有限元建模计算，研究不同厚度的铝合金和钛合金与同一种复合材料连接的结构热应力与应变。结果表明，在相同温度载荷及金属厚度在3 mm~6 mm之间时，复合材料的热应变与钛合金结构厚度成反相关，且钛合金框的热应力比复合材料蒙皮的热应变对钛合金框厚度的变化更敏感；复合材料的热应变与铝合金结构的厚度变化成正相关；钛合金框结构的热应力与自身厚度成反相关，铝合金框结构的热应力与自身厚度成反相关。研究结果具有一定借鉴意义和价值。     

民用飞机结构非计划直接维修成本预计研究

民用飞机结构非计划直接维修成本在设计阶段难以预计。介绍DMC构成要素及影响因素,建立DMC预计流程、预计模型及预计调整模型;以前中机身上蒙皮壁板为例,基于工程设计输入及统计报告,计算来自MSG-3,DTA,DSEA的非计划维修任务DMC数值,对比并分析金属及复合材料非计划DMC预计结果。结果表明:该预计方法可行,反映预计模型准确性,金属结构环境退化及疲劳损伤是影响该结构DMC的主要因素,复合材料的使用可显著降低飞机结构非计划DMC。     

复合材料飞机结构损伤容限特性

 复合材料用于飞机结构已有10多年的历史,由于复合材料的特点,必须重新研究原来适用于金属结构的损伤容限设计的一系列规范、手册和数据在复合材料结构中的适用性。本文介绍了欧美各国在复合材料飞机结构损伤容限特性方面的研究概况,并且从对有关规范的补充说明、缺陷性质和验证标准、飞机结构损伤容限评定方法、分析方法和设计方法等几个方面进行了综述。     

专家评分法在L/HIRF评估因素中的应用

从AD/ED因素发生可能性和造成损伤程度可能性两个方面考虑,采用专家评分法对AD/ED因素可能造成的损伤程度进行评级,得到各因素造成损伤程度的相对可能性系数集合,结合传统方法,从而得到L/HIRF防护维修间隔。以直升机燃油系统中的燃油油量测量传感器为例,验证了专家评分法在确定维修间隔中的可行性,同时降低了外场维修频度,具有实际意义。     

民用飞机复合材料结构修理要求研究

论述了民用飞机复合材料结构修理设计准则、流程、方法、检测、损伤评估及相关标准状况等,并对修理方法的确认、修理分析、修理后的验证进行了研究,提出复合材料修理形成标准的建议.     

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     

复合材料球面框球皮冲击损伤形貌的数值分析

根据民用飞机复合材料球面框球皮的实际结构铺层与材料体系,建试了三维冲击损伤分析模型并采用Hashin失效准则,对球皮层合板进行数值模拟。同时,采用ASTMD7136试验标准进行低速冲击、试验。数据与计算结果吻合较好,表明该模型可用于预测球面框球皮层压板结构在低速冲击下的损伤形貌和尺寸大小     

基于损伤容限评定的飞机复合材料结构维修策略研究

根据飞机复合材料结构损伤机理与设计原则、适航要求、维修策略的制订方法,提出飞机复合材料结构MSG-3分析和损伤与特殊事件的分析要点,阐述有关损伤容限评定的理念与要求,为国产民机复合材料结构维修策略的制定提供技术支持。     

基于损伤权重的混合多钉连接件疲劳寿命预测方法

复合材料与金属材料混合多钉连接形式是当代飞机结构中最常见的连接形式,因此对于混合多钉连接件疲劳性能的研究有助于提高对飞机结构疲劳损伤的认知。针对以Ti-6Al-4V钛合金为螺栓的ZT7H/QY9611碳纤维增强树脂基复合材料连接板与30CrMnSiNi2A金属连接板混合多钉连接结构进行数值分析和试验研究。利用有限元方法,分别对复合材料和紧固件进行疲劳损伤预测,估算复合材料连接板上螺栓孔附近的损伤,依据复合材料和紧固件的损伤量所占权重,提出了以紧固件分布和复合材料连接板铺层层数为参数的经验公式,进而有效提高混合多钉连接结构疲劳寿命的预测精度。利用试验结果将螺栓孔损伤形式进行分类讨论,探索混合多钉连接件的损伤演化方式;利用C扫描技术得到复合材料分层损伤结果,与模拟结果进行对比分析,进一步解释了模型的合理性。与试验结果对比可以看到,考虑损伤权重的寿命预测值与试验值的对数误差仅为1.1%,相对于不考虑损伤权重方法的8.4%的对数误差,该模型寿命预测精度显著提高。     

复合材料补片胶接修理技术的研究进展

自７０年代以来,澳大利亚和美国空军发展了一种新的结构修理技术,即采用复合材料补片对损伤金属飞机结构进行胶接修理,目前已成功地在多种军用和民用飞机上得到了应用。实践证明：这是一种优质、高效、低成本的结构修理技术［１］。本文介绍了这种修理方法的优缺点、技...     

复合材料层合板结构冲击损伤数值模拟的损伤力学模型

针对复合材料结构低速冲击损伤问题,基于连续损伤力学提出了一种动力学冲击条件下的三维损伤数值模型。模型中区分了层内损伤（纤维拉伸与压缩失效、纤维间拉伸与压缩失效）和层间分层损伤不同的失效模式。采用三维Puck失效准则与考虑压缩抑制效应的Aymerich准则对上述两类损伤进行判定,材料失效后基于连续损伤力学中线性软化模型对材料损伤进行演化。模型中考虑了复合材料层合板结构中子层的就位效应和损伤分析中的“连锁效应”。通过对Shi的冲击试验进行数值模拟,模型预测的冲击接触载荷、分层形状和尺寸与试验结果吻合较好,证明了所提出的数值模型对复合材料层合板结构低速冲击损伤预测的有效性。     

复合材料直升机平尾结构概率损伤容限评估

考虑工作应力和剩余强度的随机性，建立了航空复合材料结构概率损伤容限评估的应力-剩余强度干涉模型，以复合材料直升机平尾结构为研究对象，统计分析了工作应力、损伤尺寸、初始强度和疲劳极限等随机因素，基于考虑损伤尺寸效应的剩余强度模型，利用Monte-Carlo方法，评估了复合材料直升机平尾结构的失效概率。结果表明，建立的航空复合材料结构概率损伤容限评估方法是可行的，考虑了复合材料结构制造和服役过程中众多随机因素对剩余强度的影响，符合实际情况；损伤类型和损伤修复效率对复合材料直升机平尾结构的失效概率有显著影响，穿透型损伤对平尾结构可靠度的不利影响大于分层损伤，平尾结构的失效概率随着修复效率增大而降低。     

民用飞机复合材料层压板铺层设计方法研究

在民用飞机复合材料应用中,关键技术领域包括选材、结构设计、强度分析、制件成型及装配工艺、结构修理、适航等。针对民用飞机复合材料层压板铺层设计方法展开研究,在结构初步设计阶段运用工程方法完成结构铺层设计和尺寸设计。     

民用飞机机翼根部连接与柔性补偿设计

民用飞机机翼根部连接区是机翼和机身载荷交换平衡的关键部位,结构强度和耐久性、结构传载效率、装配协调要求、细节处理等设计要求很高。给出了民用飞机机翼根部连接设计的难点分析、传载特性分析、根肋布置方法及其特点分析、不同根部对接方案设计对比分析;提出了一种减缓结构装配应力的柔性补偿设计方法,并通过试验结果验证了相关柔性补偿设计方法的可行性;讨论了考虑复合材料承载特性的复材机翼结构根部对接考虑要点和设计建议。     

对国外民用飞机安全性指标的分析

安全性是民用飞机设计及使用时必须考虑的首要问题,安全性指标要求将影响民机的设计、维修及使用。本文对比讨论了美国联邦适航条例FAR25.1309节及西欧适航条例JAR25.1309节对安全性指标及其评定的要求;较详细地分析了飞机及其系统安全性指标的确定与评定的原则及方法;最后,以FAR25.1309为例讨论了安全性指标及其评定要求对民机设计、维修及使用的影响。     

复合材料补片的胶接修理决策

简要地介绍了复合材料补片胶接修理过程中的所涉及到的可修性、修理方案、修理效率和耐久性寿命等问题,可为损伤金属飞机结构的胶接修理提供评定依据。     

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。