关于军用飞机结构耐久性分析

摘 要：本文立足于军用飞机结构设计的发展情况简略阐述了该课题的研究背景，并从基本原理、设计要求以及细节设计几方面内容着手，对军用飞机结构耐久性设计要点进行了详细分析，旨在为相关军用飞机结构设计人员提供参考。

关键词：军用飞机;结构设计;耐久性

引言：近些年来我国军事领域整体得到了高速发展，在这一时代背景下，其对于军用飞机结构耐久性也有了更高的要求，但从目前来看，在军用飞机结构耐久性设计方面仍存在一定程度的争议，基于此，有必要对其展开更加深层次的探索。

1研究背景

从本质上来看，优化开展飞机结构的设计最主要的目的便是最大限度实现飞机经济性、可靠性以及出勤率的提升，并尽可能减少其在使用以及维护过程中所涉及的成本投入，增加飞机的使用寿命。以往在对飞机结构进行设计的过程中大多会将其静强度作为设计核心，并在计算飞机强度以及荷载的过程中实现对于安全系数f的引入，促使飞机机构应当能够在限制荷载的条件下不出现破坏以及变形等现象，与此同时，其所具有的结构设计也应当能够充分同地面强度试验验证要求相符合。而结合实际情况进行分析能够发现，在第一次世界大战期间，军用飞机本身所具有的结构刚度存在一定的欠缺，与此同时还缺乏良好的防颤振能力，导致其普遍面临着机翼发散的现象。所以其后续还进一步加强了在强度设计方面的要求，具体便体现在将颤振安全系数f1引入其中，进而在现有的基础上提高飞机结构整体所具有的气动弹性，与此同时还要确保其能够通过颤振试验以及风洞试验的验证。至今为止在军用飞机机构设计领域仍在沿用动强度和静强度设计思想，与此同时这也是飞机结构设计方面务必要满足的基本要求。

而在二战之后，在10多年之间，无论是军用飞机还是民用飞机都面临着多起由于疲劳而造成损坏的事件，包括1945年的英国会型号飞机灾难事故等等，这一系列事故的出现均体现出了飞机疲劳强度的严重性，也使这一问题得到了越来越多业内人士的重视。而在这以后，军用飞机设计领域开始着重强调飞机本身的安全寿命问题，并将分散系数Nf引入到原有的结构设计当中，以实现对于飞机疲劳强度以及使用寿命的控制。高质量落实对于飞机的疲劳强度设计，能够有效延长飞机的使用寿命，同时还能够做到从设计层面着手降低飞机结构裂纹出现的可能性，进而促使飞机能够在安全寿命的范围内得以持续平稳的安全飞行。但若是在对飞机进行制造的过程中所采用的材料存在质量问题，或者是在制造工艺方面有较大的缺陷便会导致其安全寿命设计不合理，进而难以真正为军用飞机的耐久性使用提供充足的保障，所以飞机结构设计的发展方向开始向耐久性以及损伤容限设计进行转变。

2军用飞机结构耐久性设计要点探究

2.1基本原理

飞机结构的耐久性主要指的是飞机机构本身对于热退化、腐蚀、破裂以及疲劳开裂等方面所具有的抵抗能力。从实际情况来看，在最初开展飞机结构设计和制造的过程中便面临诸多初始缺陷，而且若是运输方式不当也会增加其不稳定的问题。在正式对其进行投入使用之后，机体结构将会受到实际运行条件以及载荷不同的影响，产生一定裂纹损伤，若是未能针对其采取良好的控制和防护措施，势必会造成飞机结构的损坏。因此，相关工作人员应当结合军用飞机结构的实际情况对其采取全方位的检修维护措施，但这势必会导致其在维修方面的费用得到增加。基于此便采用如下两个参数，分别为耐久性寿命以及使用寿命。当军用飞机在正式结束使用寿命之前，需要从实际情况出发对其进行一系列的修理工作，并在飞机结构设计中全方位展现出上述的参数。与此同时还应当从断裂力学的相关理论出发针对其修理周期和耐久性展开定性工作。

2.2设计要求

耐久性设计的开展基本上是立足于断裂力学的相关内容针对疲劳定寿采取相应的改善措施，进而整体实现设计可靠性的提高。对于军用飞机机构的耐久性设计工作来说，其机体结构的经济寿命远远要比其使用寿命的设计要大，其主要的设计目的便在于尽可能实现材料或者是机体结构退化效果的降低，以免出现过度维修问题进而导致操作灵敏度下降以及座舱降压等现象的产生。充分考虑飞机载荷以及环境谱作用的基础上展开对于飞机结构的耐久性设计工作，并确保其能够通过相应的耐久性试验验证，能够在原有的基础上进一步增加军用飞机结构的可靠性以及使用寿命，促使其能够同实际的设计要求相适应。

2.3细节设计

在实际开展军用飞机结构耐久性设计工作的时候，工作人员应当重点开展对其各种细节的设计工作，具体涉及到合理选择耐久性材料、优化进行结构细节设计以及腐蚀防护措施和抗疲劳工艺的优化选择等方面。腐蚀条件的实际情况将会在极大程度上影响飞机结构的疲劳寿命，具体体现在以下两方面内容上。

一方面，飞机在地面进行停放的时候。时常会受到来自于机场自然环境等方面因素所带来的影响，进而使得各关键部位处在一种腐蚀环境当中，而在不断增加地面停放年限的过程中，这些构件将会在腐蚀作用下不断降低其原本的疲劳品质，进而实现其疲劳寿命的降低。另一方面，当飞机处在空中飞行状态下的时候，会在一定程度上受到空中载荷以及空中环境的作用，继而加剧其疲劳损伤的问题，进一步影响其疲劳寿命。在飞机寿命周期范围之内，当其在年飞行强度、腐蚀条件以及使用地域不存在突出变化的情况下，将会在主要考虑其疲劳寿命的基础上对使用寿命进行确定。而在部分条件下主要考虑的则是日历寿命，具体指的是飞机机构的首翻、大修和总寿命是由其使用年限所控制的。腐蚀条件和飞行强度则是对上述不同情况造成影响的主要因素，所以相关工作人员势必要对腐蚀条件对于飞机结构使用寿命和腐蚀条件之间的关系进行明确，并在特定的腐蚀条件下，科学选用适合的主要控制指标。除此以外，工作人员还应当落实对其的质量控制管理，由原本的安全寿命设计转变成为耐久性设计，尽可能同损伤容限设计相配合，进而高质量地实现对于飞机使用寿命的确定，并促使其能够保持良好的稳定性以及安全性直到寿命结束。

结论：综上所述，合理开展军用飞机结构耐久性设计，能够有效提升军用飞机运行的安全性和稳定性，对于其使用寿命的延长还有着积极的促进作用。因此，相关设计人员应当加强对于结构耐久性设计的重视，并采取一系列的优化措施，最大限度增强飞机结构的合理性，促使其整体应用效果的提升。

参考文献：

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作者简介：

刘开明（1987—），男，汉族，籍贯：辽宁大连人，大连长丰实业总公司 本科学位 专业：工程力学。