限結(jié)構(gòu)并不能達(dá)到足夠的安全性和可靠性,因?yàn)閴勖笃冢ㄌ貏e飛機(jī)進(jìn)入老齡階段)裂紋將會(huì)普遍發(fā)生。這將意味著多傳力途徑的破損安全設(shè)計(jì)將可能發(fā)生多路徑的破壞,難于保證真正的破損安全,這說(shuō)明破損安全原則只適用于有限的壽命期間。此外,腐蝕、老化甚至意外損傷等因素也將會(huì)使結(jié)構(gòu)中各傳力路線幾乎同步削弱,破損安全的作用也就變?nèi)酢K裕谀壳暗娘w機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,把損傷容限設(shè)計(jì)和耐久性設(shè)計(jì)科學(xué)地結(jié)合起來(lái),從而形成了耐久性加損傷容限的設(shè)計(jì)思想。它的總目標(biāo)一是提高飛機(jī)的安全可靠性,二是提高飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)壽命。
應(yīng)當(dāng)說(shuō),損傷容限與耐久性相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想并不新穎,在 "世紀(jì)五六十年代就有破損安全與安全壽命設(shè)計(jì)原則相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想。因此,可以說(shuō)飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)總是在使用實(shí)踐中不斷總結(jié)、不斷綜合、不斷提高的基礎(chǔ)上發(fā)展和演變起來(lái)。
從以上各節(jié)的內(nèi)容介紹我們可以看出,耐久性設(shè)計(jì)是運(yùn)用量化指標(biāo)的形式對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及功能性損害予以評(píng)定、分析和設(shè)計(jì)。在方法上注重設(shè)計(jì)分析結(jié)論的概率特征。并從經(jīng)濟(jì)壽命觀點(diǎn),通過(guò)合理選擇材料、工藝、控制應(yīng)力水平、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、檢查及防護(hù)、試驗(yàn)驗(yàn)證等設(shè)計(jì)分析手段,來(lái)達(dá)到滿足經(jīng)濟(jì)修理要求和降低使用維護(hù)費(fèi)用,達(dá)到提高飛機(jī)的備用性,提高壽命和可靠性的目標(biāo)。
耐久性設(shè)計(jì)方法還涉及結(jié)構(gòu)初始質(zhì)量的評(píng)估,使用中損傷發(fā)展分析和檢修維護(hù)以及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)等許多內(nèi)容。受篇幅限制,不再一一介紹。總之,耐久性設(shè)計(jì)方法是正在逐步發(fā)展完善的一種新的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,在理論分析、試驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)積累、工程應(yīng)用等諸多方面仍有待進(jìn)一步地系統(tǒng)、深入工作。
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第五章機(jī)翼、尾翼設(shè)計(jì)
第一節(jié)飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介
一、結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)的基本概念
在第一章中已闡述了一個(gè)好的飛機(jī)設(shè)計(jì),不論是軍用飛機(jī)或民用飛機(jī),對(duì)影響飛機(jī)總體效能與全壽命周期費(fèi)用比的眾多因素的綜合考慮和權(quán)衡是十分重要的。飛機(jī)的高效能—費(fèi)用比只能運(yùn)用不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新思維,用綜合設(shè)計(jì)的思想和系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)方法,才能得以解決。同時(shí)綜合設(shè)計(jì)方法還表現(xiàn)出與信息化、智能化、一體化協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)。例如隨控布局飛機(jī),即是將飛行控制系統(tǒng)、空氣動(dòng)力、飛機(jī)結(jié)構(gòu)以及航空電子等諸方面有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。其功能中難度最大的一項(xiàng)—
—顫振主動(dòng)抑制,即把過(guò)去主要用控制結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量分布、加配重等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施以及限制顫振臨界速度等方法,改為充分發(fā)揮自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用,用按一定的反饋控制律偏轉(zhuǎn)幾個(gè)操作面的方法,產(chǎn)生有利的氣動(dòng)力去抑制顫振。隱身飛機(jī)除外形、布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)外,還采用了很多新材料,必須應(yīng)用與之相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。蘇 " %&戰(zhàn)斗機(jī)采用了翼—身融合技術(shù)致使結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。其中機(jī)翼(也即中機(jī)身)內(nèi)部為整體油箱;機(jī)身的前、后部、外翼、進(jìn)氣道、主起落架、減速板等都連接在中機(jī)身上,這顯然增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。此外還有自適應(yīng)結(jié)構(gòu)、智能結(jié)構(gòu)等新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),也對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)方法帶來(lái)革新。上述一些高科技的應(yīng)用雖然主要對(duì)總體設(shè)計(jì)帶來(lái)了革新,但對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也產(chǎn)生了很大影響。正因如此,就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言,綜合性特點(diǎn)變得越來(lái)越顯著,并已滲透到頂層設(shè)計(jì)、平臺(tái)設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)等各個(gè)層次。
以國(guó)內(nèi)外目前已經(jīng)或正在研制發(fā)展的第四代戰(zhàn)斗機(jī)為例,其飛機(jī)的設(shè)計(jì)概念與第三代戰(zhàn)斗機(jī)有明顯不同,它著重強(qiáng)調(diào)飛機(jī)須同時(shí)具備隱身技術(shù)、超音速巡航、超機(jī)動(dòng)性(也有的稱(chēng)之為過(guò)失速機(jī)動(dòng)性)、短距起落等優(yōu)異性能。那么就結(jié)構(gòu)方面而言,在頂層設(shè)計(jì)中,在進(jìn)行產(chǎn)品(飛機(jī))的概念設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定采用哪些尖端技術(shù)?在制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)原則時(shí),則應(yīng)對(duì)上述的性能指標(biāo)與機(jī)體的結(jié)構(gòu)特性、可實(shí)現(xiàn)性以及全壽命周期費(fèi)用之間進(jìn)行權(quán)衡分析和最佳方案論證。在平臺(tái)設(shè)計(jì)階段可能要進(jìn)行
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