表 " "&%低能量沖擊損傷及其耐久性要求（冰雹和跑道碎石沖擊）
區域 損傷源 損傷水平 要求
%所有的垂直表面，和水平表面的上表面 冰雹： ,直徑 &-’ )) ,比重 . -’ / ,速度 &(’ ) 0 1 ,垂直于水平表面 ,與垂直表面成 ,2 沖擊點均勻分布沖擊點中心間距 &-)) ,&倍設計壽命期內無功能性障礙，或不需要結構修理 ,無目視可檢損傷
%可能沖擊到的結構表面 跑道碎石： ,直徑 &’ ()) ,比重 . ,與飛機速度相當 無 ,&倍設計壽命期后無功能障礙；如果損傷目視可檢，則外場修理后不滲水
,’結構損傷容限設計要求結構損傷容限設計目的在于避免因未檢測到的損傷引起結構發生災難性破壞。 •-,•
總結復合材料結構已有設計應用實踐，在結構損傷容限方面獲得以下認識和經
驗： 目視可檢沖擊損傷（"）是復合材料（層合）結構最嚴重的缺陷 損傷形式； "沖擊損傷面積（"%）和剩余強度，以及破壞形式在很大程度上取決于結構的
構造形式； 現有復合材料結構的沖擊損傷擴展特性可歸為緩慢裂紋擴展。復合材料結構與金屬結構相比，沖擊損傷雖然使復合材料承載能力突然明顯下
降，但在譜載荷作用下，擴展卻是緩慢的，即含沖擊損傷復合材料結構對疲勞載荷是不敏感
的，相比之下，復合材料結構具有更好的破損安全特性。 沖擊損傷分析技術十分缺乏，使用經驗有限。復合材料結構損傷容限設計應滿足下列要求：
（&）初始缺陷 損傷假設
應當在對設計 制造方法和檢測方法能力評定后建立初始缺陷尺寸假設。具體講，對樹脂基復合材料，當對結構進行分類 定義可檢度和建立初始缺陷尺寸假設時，必須考慮使用中引起的缺陷（外來物損傷，操作損傷等）。
使用損傷假設指結構使用中遭受作戰彈傷、鳥撞、雷擊、發動機高速旋轉零件的非包容破壞等、外來物高能量沖擊，產生的目視易見損傷。使用損傷尺寸應由試驗或試驗支持的分析方法確定。
應該用驗證過程中所用的尺寸來定義臨界缺陷，所選尺寸與制造和使用缺陷 損傷的檢查計劃有關，并由其支持，它還與出現的概率有關，例如，對于某個具體結構部位，它與具有一定強度和出現頻率的外部物體的損傷敏感性有關。當沒有全面的檢測驗證計劃時，則應假設如表 ’ () (’所給出的缺陷 損傷類型和尺寸。應注意，不能把使用中的沖擊損傷要求，用于不會遭受外部沖擊的飛行安全結構，如內部的框和梁。
表 ’ () (’*初始缺陷 損傷尺寸假設（軍用飛機） +
缺陷 損傷形式 缺陷 損傷尺寸
劃傷 長 &,,--深 ,. /--的表面劃傷
分層 分層面積當量于直徑為 /,--的圓，并具有相對所在位置是最危險的分層形狀
•),0•
第三篇 +復合材料飛機結構設計
缺陷 損傷形式 缺陷 損傷尺寸
沖擊損傷 由 " %&&直徑半球形端頭的沖擊物造成的沖擊損傷，其沖擊能量為 ’()*或產生 " &&深凹坑所需沖擊能量值中的較小者；當板厚小于 " &&時，其沖擊能量為產生等于板厚深度凹坑所需沖擊能量值
++對表 ( ,% ,(，需解釋以下幾點：
劃傷是指普通檢驗員可能漏檢的最大尺寸，而不應是大多數熟練的檢驗員能注意到的最小尺寸。 "分層，考慮了可能發生且在維護修理時可能漏檢的分層。 沖擊損傷假設按層合板厚度大致可分為 (個厚度范圍對應的不同沖擊損傷假設。對厚度小于 -’ &".層（" &&以下）薄層合板，按表面凹坑深度等于板厚確定沖
擊損傷假設，以避免薄蒙皮層合板出現穿透性沖擊損傷；對厚度 -’ /-% &". /.層（相當于 " /)&&）層合板，按表面凹坑深度等于 " &&確定沖擊損傷假設；對厚度大于 -% 0.層（相當于 )&&以上）層合板，按最大沖擊能量等于 ’()*確定沖擊損傷假設。
對油箱等有特殊要求部位，應按具體要求確定沖擊損傷尺寸。有的技術文件還對制孔或緊固件安裝不當的缺陷 損傷，規定在每一緊固件群中有一個孔徑過大，超差 . (1&&，或有一個緊固件歪斜 ’.2，取其中嚴重的情況。
（"）結構剩余強度要求
復合材料結構應有足夠的損傷容限能力，在缺陷 損傷被發現前，應當承受合理水平的載荷，而不發生破壞或過大變形，確保飛機安全。含損傷結構剩余強度，根據損傷的可檢度、檢查間隔，規范規定了不同的要求。
含初始缺陷 損傷的結構，在一倍壽命期內，其剩余強度應不小于使用載荷，或一倍壽命期中所出現最大載荷的 ’ "倍（應不大于 ’ "倍使用載荷）。含使用損傷的結構，在檢查間隔期間內，其剩余強度應不小于（規定的） 3倍檢查間隔內出現 ’次的最大平均內部元件載荷，以保證飛機能安全返航。（(）結構損傷擴展要求
復合材料結構損傷擴展歸為緩慢裂紋擴展范疇。對初始缺陷 損傷，要求在兩倍使用壽命期內，初始缺陷 損傷尺寸應不增長或止裂；而對使用損傷，要求在兩倍使用壽命期內，使用損傷尺寸應不增長到使結構發生破壞。
結構損傷容限分析必須采用有試驗支持或試驗驗證的分析技術。
對民機 45556".—’.75規定沖擊損傷容限設計要求，設計載荷按結構沖擊損傷
•%.7•
目視勉強可檢門檻值確定。
"結構動力學設計要求
對振動嚴重結構必須按照頻率控制設計原則、響應控制原則以及聲疲勞壽命要求進行動力學設計。
復合材料結構的動特性、動響應和聲疲勞特性均與層合板的鋪層方向、鋪層比和鋪層順序等鋪層參數密切相關；選擇合理的結構形式、結構布局與鋪層參數等進行動力學設計以確保復合材料結構在正常使用條件下，能避開干擾頻率的共振區、鐘乳區，將最大動響應控制在限制值內，并符合聲疲勞壽命要求，以免在使用期內結構發生由振動、噪聲引起的結構性能退化乃至失效等事件發生。
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本文鏈接地址：飛機檢測與維修實用手冊 2(19)
