關于軍用飛機結構耐久性分析

摘 要：本文立足于軍用飛機結構設計的發展情況簡略闡述了該課題的研究背景，并從基本原理、設計要求以及細節設計幾方面內容著手，對軍用飛機結構耐久性設計要點進行了詳細分析，旨在為相關軍用飛機結構設計人員提供參考。

關鍵詞：軍用飛機;結構設計;耐久性

引言：近些年來我國軍事領域整體得到了高速發展，在這一時代背景下，其對于軍用飛機結構耐久性也有了更高的要求，但從目前來看，在軍用飛機結構耐久性設計方面仍存在一定程度的爭議，基于此，有必要對其展開更加深層次的探索。

1研究背景

從本質上來看，優化開展飛機結構的設計最主要的目的便是最大限度實現飛機經濟性、可靠性以及出勤率的提升，并盡可能減少其在使用以及維護過程中所涉及的成本投入，增加飛機的使用壽命。以往在對飛機結構進行設計的過程中大多會將其靜強度作為設計核心，并在計算飛機強度以及荷載的過程中實現對于安全系數f的引入，促使飛機機構應當能夠在限制荷載的條件下不出現破壞以及變形等現象，與此同時，其所具有的結構設計也應當能夠充分同地面強度試驗驗證要求相符合。而結合實際情況進行分析能夠發現，在第一次世界大戰期間，軍用飛機本身所具有的結構剛度存在一定的欠缺，與此同時還缺乏良好的防顫振能力，導致其普遍面臨著機翼發散的現象。所以其后續還進一步加強了在強度設計方面的要求，具體便體現在將顫振安全系數f1引入其中，進而在現有的基礎上提高飛機結構整體所具有的氣動彈性，與此同時還要確保其能夠通過顫振試驗以及風洞試驗的驗證。至今為止在軍用飛機機構設計領域仍在沿用動強度和靜強度設計思想，與此同時這也是飛機結構設計方面務必要滿足的基本要求。

而在二戰之后，在10多年之間，無論是軍用飛機還是民用飛機都面臨著多起由于疲勞而造成損壞的事件，包括1945年的英國會型號飛機災難事故等等，這一系列事故的出現均體現出了飛機疲勞強度的嚴重性，也使這一問題得到了越來越多業內人士的重視。而在這以后，軍用飛機設計領域開始著重強調飛機本身的安全壽命問題，并將分散系數Nf引入到原有的結構設計當中，以實現對于飛機疲勞強度以及使用壽命的控制。高質量落實對于飛機的疲勞強度設計，能夠有效延長飛機的使用壽命，同時還能夠做到從設計層面著手降低飛機結構裂紋出現的可能性，進而促使飛機能夠在安全壽命的范圍內得以持續平穩的安全飛行。但若是在對飛機進行制造的過程中所采用的材料存在質量問題，或者是在制造工藝方面有較大的缺陷便會導致其安全壽命設計不合理，進而難以真正為軍用飛機的耐久性使用提供充足的保障，所以飛機結構設計的發展方向開始向耐久性以及損傷容限設計進行轉變。

2軍用飛機結構耐久性設計要點探究

2.1基本原理

飛機結構的耐久性主要指的是飛機機構本身對于熱退化、腐蝕、破裂以及疲勞開裂等方面所具有的抵抗能力。從實際情況來看，在最初開展飛機結構設計和制造的過程中便面臨諸多初始缺陷，而且若是運輸方式不當也會增加其不穩定的問題。在正式對其進行投入使用之后，機體結構將會受到實際運行條件以及載荷不同的影響，產生一定裂紋損傷，若是未能針對其采取良好的控制和防護措施，勢必會造成飛機結構的損壞。因此，相關工作人員應當結合軍用飛機結構的實際情況對其采取全方位的檢修維護措施，但這勢必會導致其在維修方面的費用得到增加。基于此便采用如下兩個參數，分別為耐久性壽命以及使用壽命。當軍用飛機在正式結束使用壽命之前，需要從實際情況出發對其進行一系列的修理工作，并在飛機結構設計中全方位展現出上述的參數。與此同時還應當從斷裂力學的相關理論出發針對其修理周期和耐久性展開定性工作。

2.2設計要求

耐久性設計的開展基本上是立足于斷裂力學的相關內容針對疲勞定壽采取相應的改善措施，進而整體實現設計可靠性的提高。對于軍用飛機機構的耐久性設計工作來說，其機體結構的經濟壽命遠遠要比其使用壽命的設計要大，其主要的設計目的便在于盡可能實現材料或者是機體結構退化效果的降低，以免出現過度維修問題進而導致操作靈敏度下降以及座艙降壓等現象的產生。充分考慮飛機載荷以及環境譜作用的基礎上展開對于飛機結構的耐久性設計工作，并確保其能夠通過相應的耐久性試驗驗證，能夠在原有的基礎上進一步增加軍用飛機結構的可靠性以及使用壽命，促使其能夠同實際的設計要求相適應。

2.3細節設計

在實際開展軍用飛機結構耐久性設計工作的時候，工作人員應當重點開展對其各種細節的設計工作，具體涉及到合理選擇耐久性材料、優化進行結構細節設計以及腐蝕防護措施和抗疲勞工藝的優化選擇等方面。腐蝕條件的實際情況將會在極大程度上影響飛機結構的疲勞壽命，具體體現在以下兩方面內容上。

一方面，飛機在地面進行停放的時候。時常會受到來自于機場自然環境等方面因素所帶來的影響，進而使得各關鍵部位處在一種腐蝕環境當中，而在不斷增加地面停放年限的過程中，這些構件將會在腐蝕作用下不斷降低其原本的疲勞品質，進而實現其疲勞壽命的降低。另一方面，當飛機處在空中飛行狀態下的時候，會在一定程度上受到空中載荷以及空中環境的作用，繼而加劇其疲勞損傷的問題，進一步影響其疲勞壽命。在飛機壽命周期范圍之內，當其在年飛行強度、腐蝕條件以及使用地域不存在突出變化的情況下，將會在主要考慮其疲勞壽命的基礎上對使用壽命進行確定。而在部分條件下主要考慮的則是日歷壽命，具體指的是飛機機構的首翻、大修和總壽命是由其使用年限所控制的。腐蝕條件和飛行強度則是對上述不同情況造成影響的主要因素，所以相關工作人員勢必要對腐蝕條件對于飛機結構使用壽命和腐蝕條件之間的關系進行明確，并在特定的腐蝕條件下，科學選用適合的主要控制指標。除此以外，工作人員還應當落實對其的質量控制管理，由原本的安全壽命設計轉變成為耐久性設計，盡可能同損傷容限設計相配合，進而高質量地實現對于飛機使用壽命的確定，并促使其能夠保持良好的穩定性以及安全性直到壽命結束。

結論：綜上所述，合理開展軍用飛機結構耐久性設計，能夠有效提升軍用飛機運行的安全性和穩定性，對于其使用壽命的延長還有著積極的促進作用。因此，相關設計人員應當加強對于結構耐久性設計的重視，并采取一系列的優化措施，最大限度增強飛機結構的合理性，促使其整體應用效果的提升。

參考文獻：

[1] 李戈嵐，薛俊川.DFR法在軍機結構壽命分析中的重要作用[J].? 飛機設計. 2008（06）

[2] 楊洪源，劉文珽.腐蝕條件下修正當量地空地循環數的DFR方法[J].? 機械強度. 2008（05）

[3] 賀小帆，劉文珽，向錦武.基于DFR的疲勞加速腐蝕因子模型與分析[J]. 應用力學學報. 2008（03）

[4] 鮑蕊，鄭曉玲，費斌軍.使用環境下民機機翼蒙皮對接結構疲勞分析[J].? 機械強度. 2008（02）

[5] 鄭曉玲，鮑蕊，費斌軍.綜合環境下民機機身典型長桁接頭疲勞分析[J].? 北京航空航天大學學報. 2007（04）

作者簡介：

劉開明（1987—），男，漢族，籍貫：遼寧大連人，大連長豐實業總公司 本科學位 專業：工程力學。