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航空器結構設計時，通過對航空器結構的各種科學地計算和分析，對航空器結構進
行安全壽命估算和評定。這種設計思想是以結構無初始缺陷假設為基礎的，事實上，
即使在嚴格的質量控制條件下，在結構中總有可能出現未被發現的初始缺陷或裂紋。
如果這些裂紋得不到控制而進一步擴展，就會造成結構失效。因此采用安全壽命設
計方法測算的壽命與實際試驗和使用壽命相差很大，因而安全壽命設計思想不能確
保航空器結構的安全性，結構必須作經常性檢查。
在給出安全壽命時，要考慮磨損、疲勞和腐蝕情況的影響。壽命可以用飛行小
時、起落或循環等來表達。
二破損安全設計思想
由于安全壽命設計思想不能保證安全可靠，六十年代開始提出了破損安全設計
概念。破損安全是指結構構件破壞之后，它所承擔的載荷可以由其他殘余結構繼續
承擔，以防止航空器的破壞，或航空器剛度降低過多而影響航空器的正常使用。因
此這種設計思想允許航空器結構有破損，但必須保證航空器的安全。
需要提醒的是，如果某一允許失效件發生故障，殘余結構承擔負載后，就再沒
有后備件，應盡可能及早檢查出故障，以防止發展到無法挽回的地步。
三損傷容限
破損安全與安全壽命相結合的設計思想仍然帶有一定的局限性，仍不足以解決
安全與壽命問題，而且整架直升機因重復性結構而重量過大。隨著科學技術的不斷
發展，從七十年代開始出現了損傷容限設計思想。
損傷容限的概念是承認結構中存在一定程度的未被發現的初始缺陷、裂紋或其
他損傷。通過損傷容限特性分析與試驗，對可檢結構給出檢修周期，對不可檢結構
給出最大允許初始損傷，以保證結構在給定的使用壽命期限內，不會發生因為未被
發現的初始缺陷、裂紋或其他損傷擴展而引起災難性的破壞事故。
損傷容限的概念要求裂紋在日常檢查中能被發現并且裂紋的生長率很低，檢查
周期可以進行調整。確定檢查周期的原則是如果一個可檢裂紋在一次檢查中錯過，
裂紋發展到下一次檢查時仍不失效。最小可檢裂紋長度由廠家來給出，并且在直升
機取得適航證時得到局方認可。
下面是破損安全和損傷容限概念的圖示：
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圖5-2 破損安全結構示例
圖5-3 損傷容限結構示例
梁
梁
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四耐久性設計
耐久性的含義是指在規定的時間內，航空器結構抵抗疲勞開裂、磨損、腐蝕及
外來物損傷的能力。耐久性設計思想的基本要求是航空器結構應具有大于一個設計
使用壽命的經濟壽命。所謂經濟壽命是指結構出現大范圍的裂紋，以至于如果要修
理則不經濟，不修理又會影響使用功能的結構壽命。在經濟壽命時間，結構不會出
現功能消弱或失效，例如油箱滲漏。耐久性設計因此成為提高航空器結構耐久性和
維修經濟性的重要設計方法，它保證航空器結構具有最低的維修費用。
當然，在航空器結構設計時，總是首先確保結構滿足靜強度設計和剛度設計要
求，同時還要使航空器結構滿足抗疲勞設計要求，使它具有高壽命、高可靠性和低
維修費用的特點。損傷容限設計是保證航空器結構的安全性和可靠性，確定航空器
結構可允許的最大損傷尺寸；耐久性設計則是使航空器具有良好的經濟維修性，可
以確定航空器結構的經濟使用壽命。
五應力集中
應力集中是指橫截面的突變而引起材料應力發生變化。
在一個部件上，應力集中發生的地方是裂痕開槽、裂紋、切口甚至是緊固件的
孔等。解決方法是避免橫截面突變，采用圓倒角和過渡角，并精心安排孔的位置。
對結構來說，這種應力集中效應可能會出現在結構件的末端。
圖5-4 應力集中說明圖
如果一個桁條末端突然截止的話，它所傳遞的力在局部會造成應力集中。為了
防止這種情況，可以將桁條設計成楔形，使應力逐漸傳到周圍的地方，或使用端頭
連接來傳力。
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在機身開口處，如窗戶和艙門，使用額外的加強框來吸收蒙皮和桁條傳來的應
力及從門鉸和止動上傳來的力。
5.1.3 直升機結構的分類
一般直升機結構主要由兩部分構成：前機身結構和尾部結構，還有整流罩和包
皮等。根據結構的功能和失效后果的不同，每一主要部分所包含的結構又分為主要
結構和次要結構。
一．主要結構：
在空中、起飛或著路時，結構部件的失效會直接導致：結構塌損、動力損失、
系統或部件的故障或失效會嚴重影響直升機的安全和操縱，這樣的結構稱為主要結
構。如圖5-5 所示：
圖5-5 典型的直升機結構
二．次要結構
是指主要結構以外的其它結構，與主要結構的描述相同，但安全余度允許
結構有明顯的降低。如：駕駛艙地板，儀表板，客艙地板，電氣安裝架和腳踏
板等。
三． 整流罩和發動機包皮用來保證直升機的氣動性能。
1 駕駛艙
2 上部結構
3 水平安定面
4 尾部結構
5 中間結構
6 下部結構
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第5.2 節直升機區域和站位識別系統
5.2.1 直升機結構分區
大型飛機的分區是按照美國航空運輸協會ATA 的規定劃分的。一個區是由3 位
數字來識別，我們把飛機結構分成主區、從區和細區。
例如：321——3 代表主區-尾部（包括后壓力隔框），2 代表從區-垂直安定面和
方向舵，1 代表細區-垂直安定面前緣。
整個飛機結構可以劃成特定區域，利于識別所需要檢查、維護和修理的區域。
區號可以進入計算機化的維護記錄系統來簡化記錄的處理。通過參考手冊上的分區
號，機務人員很容易定位所需實施維護工作的區域。
對于直升機的分區，直升機因其簡單的機身結構布局和大小，并不嚴格按照這
一系統。現階段的工業標準是對直升機區域直接命名，而不采用較復雜的數字系統。
直升機廠家在其提供的維護手冊和維護大綱中標出直升機的區塊，并以反映該區塊
的傳統名字直接命名。下圖顯示是一架S76 直升機的分區示意圖，不同顏色和標記
代表不同的區域。
　
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