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。     

21世纪的飞机结构

文章从9个方面探讨未来飞机结构技术的发展和演变：未来飞机结构的一种可能方案、作为未来设计原理的功能合并和分离、多学科飞机设计、综合力学和声学的机身多学科设计、飞机机身的隔音研究、在夹层机身中力学和声学功能的合并、未来飞机结构中对噪声和对气候影响的控制、客舱布局等，从而试图使新的飞机结构方案付诸实际。     

飞机结构损伤及腐蚀控制自动管理系统软件研发及应用

飞机结构损伤和腐蚀对民航飞机的飞行安全产生重要影响,对于飞机结构的损伤和腐蚀进行正确控制与管理是航空维修企业的重要工作。本文阐述自行开发的飞机结构损伤及腐蚀控制自动管理系统软件的设计和应用情况,介绍了该软件的主要功能和应用效果。     

军用飞机结构日历寿命相关问题的思考

本文系统分析了军用飞机日历寿命早于飞行小时寿命先到的原因,指出了现役飞机结构延长日历寿命过程中应该加强结构综合损伤变量选取、服役结构疲劳品质变化规律、材料-环境-时间与损伤度数据库、老龄飞机腐蚀损伤演化规律、防腐体系有效性的加速腐蚀试验及失效分析方法、飞机结构腐蚀损伤检测技术、腐蚀对结构完整性的影响、对老龄飞机维护和检查时应考虑退化因素等关键问题的研究,并提出了相应的解决思路。     

飞机结构数字孪生关键建模仿真技术

飞机结构安全性设计思想经历了从静强度设计、安全寿命设计、损伤容限与耐久性设计到单机追踪的演变,未来有进一步向结构数字孪生的方向发展的趋势。飞机结构数字孪生是数字线程驱动的,多学科、多物理、多尺度、多保真度、多概率的模拟仿真系统,采用在线传感器监测、离线地面检查、飞机运行历史等多源数据,反映并预测对应飞机结构实体在全寿命周期内的行为和性能,有望革新现有的飞机结构使用和维护模式。面向疲劳寿命管理,提出飞机结构数字孪生的5项关键建模仿真技术,分别是载荷和损伤的数据获取技术、多尺度建模和力学分析技术、含裂纹复杂结构的精确高效仿真技术、基于降阶的数字孪生高效建模技术和考虑不确定性与多源异构数据的剩余寿命评估技术,并详细探讨这五项关键技术的研究现状与发展方向,为飞机结构数字孪生的系统研究与工程应用提供参考。     

复合材料变厚度加筋板后屈曲耐久性/损伤容限一体化设计研究

在先进的复合材料飞机结构上大量采用复合材料加筋板这种结构形式。因此,本文着重研究了复合材料变厚度加筋板后屈曲、冲击损伤与冲击损伤对承载能力的影响,以及复合材料变厚度加筋板冲击损伤、后屈曲、耐久性/损伤容限设计一体化综合试验方法。最后,作者根据多年从事飞机型号结构设计经验,并结合本文的研究结果,总结出15项复合材料变厚度加筋板后屈曲耐久性/损伤容限一体化设计技术,以期对我国预研新机的复合材料飞机结构设计,对已研飞机的复合材料飞机结构改进、评定有所启示。     

变体飞机智能结构技术进展

具有可变外形特征的变体飞机能始终保持最佳飞行状态,满足多种任务需求,是未来飞行器的重大技术方向。本文从变体飞机的背景出发,论述了变体飞机的结构组成和能力需求,阐述了变体飞机结构的关键技术（如柔性结构技术、驱动/控制技术和状态感知技术)的研究现状与发展方向,提出智能材料柔性结构、分布式驱动/控制系统与微小传感器一体化是未来变体结构的主方向。同时指出,4D打印技术在设计和制造智能材料柔性结构方面具有很大的应用潜力。本文的研究为变体飞机智能结构设计和关键技术研究提供了参考,对于未来变体飞机的发展具有指导意义。     

复合材料损伤及结构修理技术

复合材料已经广泛应用于航空领域,成为飞机结构的主要用材之一.复合材料的损伤破坏机理与金属截然不同,在飞机大量采用复合材料结构后,其维护问题变得更加突出.本文对复合材料的主要损伤类型进行了介绍,对各种无损检测方法进行了总结,并举例说明飞机复合材料结构损伤的定义与描述方法.在此基础上,介绍了飞机复合材料结构的修理流程与主要修理方法,并对相关的试验与理论研究成果进行了综述.     

基于健康监测的飞机结构寿命预测技术

飞机结构健康监测技术在飞机的结构设计、飞行及维护过程中发挥着重要作用,该技术可用于结构健康状况预判、辅助维修与维护决策。本文首先介绍了当前结构健康监测的概念及其适用范围,讨论了结构健康监测相关规范要求,以F-35 和A400M 为例分析了国外飞机结构健康监测技术的典型工程案例,并给出了典型飞机单机跟踪和寿命控制、某老龄飞机载荷谱实测及寿命预测,讨论了基于裂纹的监测方法研究及限制其应用的主要因素。在此基础上,提出了飞机结构健康监测系统设计的主要思路,给出了寿命预计的基本流程,阐述了其中控制点选择、飞参筛选、载荷/应变方程构建、损伤计算及寿命评估、结果输出及方程验证等主要环节。最后,对航空领域未来开展结构健康监测智能化研究进行了展望。     

飞机复合材料壁板装配变形控制技术研究与应用进展

复合材料由于性能优越,在新一代飞机上的用量逐步提升,提高复合材料结构的装配质量,降低装配应力和变形,变得愈发重要。复合材料构件在装配时有不同于传统金属结构的特点,如尺寸大、刚性弱、自重变形大、制造偏差大,且强迫装配时易发生损伤。因此为适应复合材料结构的装配需求,需要开发新的技术和方法。本文以空客A320机翼翼盒模型为例,阐述了飞机复材结构典型装配过程,指出装配过程中存在大量依赖工程经验、间隙形状难以预测、工装调型能力弱等问题;针对上述问题,综述了国内外面向复材结构容差控制的装配仿真技术、飞机复合材料壁板装配变形在线调控技术和复材壁板装配变形对服役性能影响研究等解决方法;最后指出了国内在飞机复合材料壁板装配变形控制技术中的不足与差距,以及目前的发展趋势和未来的发展方向。     

航空工业出版社精品书信息

海军飞机结构腐蚀控制设计指南本书重点阐述了海军飞机结构腐蚀防护与控制综合设计技术,部分涉及相关的其他技术(如耐久性等),主要内容为海军飞机的使用环境及环境/载荷谱编制、结构腐蚀与控制、常用材料腐蚀特性及限用要求、表面防护技术选择、通风、排水、典型零组件与特殊结构/机构腐蚀防护与控制设计以及腐蚀试验、使用维护和腐蚀损伤修理与检测、生产制造过程中的腐蚀控制,并给出了大量可供借鉴的设计范例。     

非对称结构损伤飞机鲁棒容损控制器设计

当飞机发生非对称结构损伤时,飞机的质量、重心位置和气动特性都会发生突变,飞机机体的对称性遭到破坏,致使飞机的横纵向间运动产生强烈的耦合。针对飞机发生非对称结构损伤时导致的飞行控制问题,建立了非对称结构损伤飞机的损伤模型,并基于一种新型鲁棒容损控制策略,采用非线性扩张状态观测器和非线性动态逆相结合的方法,对飞机的姿态控制器进行了设计,兼顾了飞机系统的性能和对损伤的鲁棒性。最后,基于NASA的通用运输机模型,对所设计控制器的控制效果进行了仿真验证。仿真结果表明,设计的姿态控制器有效地抑制了非对称结构损伤给飞机控制系统带来的不确定性和扰动,具有较好的控制性能。     

飞机电气系统故障诊断技术新进展

分析了飞机电气系统的组成及特点;探讨了飞机电气系统故障检测与诊断的方法,对控制电气系统的故障、提高设备工作可靠性具有一定的指导意义;讨论了飞机电气系统故障诊断的最新研究成果及研究热点:基于信号处理的小波变换分析、智能方法下的神经网络和模糊逻辑控制及综合应用技术,并探讨了飞机电气系统故障诊断技术的发展趋势。     

基于多损伤的飞机结构可靠性研究

多损伤是影响老龄飞机结构完整性的重要因素之一,回顾了国内外飞机结构多损伤研究现状,介绍了多损伤应力强度因子的计算方法和多裂纹连通准则,对飞机结构多损伤裂纹扩展模型和可靠性分析进行了研究,为合理制定飞行计划,充分发挥老龄军用飞机的使用功效、保障飞行安全提供了理论基础。     

飞机结构完整性及损伤类型的探究

特定区域的结构完整性监管不仅贯穿于飞机的整个服役阶段,同时也为适航性安全提供了保障.文中主要讨论了非裂纹损伤形式与传统裂纹损伤的关键性区别,说明了非裂纹损伤形式对现有的结构完整性设计方法提出的挑战.此种损伤类型不同于目前广泛研究的传统裂纹损伤,易造成预料之外及早期的机组结构破坏,给飞机维护及结构的完整性带来了威胁.最后对现有的结构完整性设计和管理方法提出了参考意见,并对未来可能面临的挑战提出建议,对实施和完善现有的飞机结构完整性管理方法有一定的参考价值.     

飞机结构多裂纹损伤容限研究综述

阐述了飞机结构疲劳强度设计思想的演变过程，对飞机结构多裂纹损伤这一新的研究领域，从概念、基本特性、研究现状、存在的问题、最新研究进展及未来的任务进行了综述。     

飞机服役环境当量加速腐蚀折算方法研究

文中依据飞机服役机场地面环境谱与腐蚀损伤等当量原则,建立了环境加速腐蚀当量折算关系,给出了飞机结构主要高强度铝合金材料的当量折算系数α及HR-α、T-α曲线。依据建立的当量折算关系编制的加速环境谱,对飞机铝合金构件进行加速腐蚀试验研究,得到了温度(T)、相对湿度(RH)对环境当量折算系数的影响规律,为飞机结构防腐控制及日历寿命研究提供了工程技术依据。     

军用飞机的腐蚀检测及监控技术

针对目前现役军用飞机结构主体材料的腐蚀损伤特点,结合外场飞机的腐蚀抢修经验,分析了飞机结构的腐蚀与环境因素的关系,以及对腐蚀损伤部位的检测、修理技术。并对军用飞机的腐蚀数据采集处理及监控措施进行了研究。     

关于飞机结构腐蚀的几个问题

阐述了腐蚀对飞机结构的损害，涉及到飞机结构腐蚀的主要形成原理，飞机结构腐蚀易发生部位与原因。介绍了控制腐蚀的原理与方法，以及用于飞机结构防腐的几种最新材料。随着国内民航机队的不断扩大，早期 引进的波音飞机将逐步进入老龄阶段。飞机在经历较长时期的使用后，其结构的完整性往往受到极大的影响。飞机的结构完整性一般受三种因素的影响：一是应力损伤，即结构承受的载荷所引起的损伤，除了极少发生的超过结构静强度而造成的以外，最主要的是疲劳；二是环境损伤，是由使用环境对结构的作用而引起的，主要是腐蚀问题；三是意外损…     

《AFFD》系统工程“八五”主要研究任务和目标

《AFFD》为飞机结构抗疲劳、断裂技术与可靠性研究系统工程的简称。“七五”期间着重解决了结构细节设计的抗疲劳、断裂技术,有效地防止和(或)减缓裂纹的萌生和扩展;提供确定性裂纹的耐久性与损伤容限评定方法;完成若干机种典型结构的寿命与可靠性综合治理,大幅度地提高了使用寿命和首翻期。提供了不少于30项具有较大经济效益的研究成果,经初步统计已获得近3000万元经济效益。