關(guān)于軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性分析

摘 要：本文立足于軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展情況簡(jiǎn)略闡述了該課題的研究背景，并從基本原理、設(shè)計(jì)要求以及細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)幾方面內(nèi)容著手，對(duì)軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，旨在為相關(guān)軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：軍用飛機(jī);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);耐久性

引言：近些年來(lái)我國(guó)軍事領(lǐng)域整體得到了高速發(fā)展，在這一時(shí)代背景下，其對(duì)于軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性也有了更高的要求，但從目前來(lái)看，在軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方面仍存在一定程度的爭(zhēng)議，基于此，有必要對(duì)其展開(kāi)更加深層次的探索。

1研究背景

從本質(zhì)上來(lái)看，優(yōu)化開(kāi)展飛機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)最主要的目的便是最大限度實(shí)現(xiàn)飛機(jī)經(jīng)濟(jì)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(hù)過(guò)程中所涉及的成本投入，增加飛機(jī)的使用壽命。以往在對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中大多會(huì)將其靜強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)核心，并在計(jì)算飛機(jī)強(qiáng)度以及荷載的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)于安全系數(shù)f的引入，促使飛機(jī)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠在限制荷載的條件下不出現(xiàn)破壞以及變形等現(xiàn)象，與此同時(shí)，其所具有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)能夠充分同地面強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)證要求相符合。而結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，在第一次世界大戰(zhàn)期間，軍用飛機(jī)本身所具有的結(jié)構(gòu)剛度存在一定的欠缺，與此同時(shí)還缺乏良好的防顫振能力，導(dǎo)致其普遍面臨著機(jī)翼發(fā)散的現(xiàn)象。所以其后續(xù)還進(jìn)一步加強(qiáng)了在強(qiáng)度設(shè)計(jì)方面的要求，具體便體現(xiàn)在將顫振安全系數(shù)f1引入其中，進(jìn)而在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)整體所具有的氣動(dòng)彈性，與此同時(shí)還要確保其能夠通過(guò)顫振試驗(yàn)以及風(fēng)洞試驗(yàn)的驗(yàn)證。至今為止在軍用飛機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍在沿用動(dòng)強(qiáng)度和靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)思想，與此同時(shí)這也是飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面務(wù)必要滿(mǎn)足的基本要求。

而在二戰(zhàn)之后，在10多年之間，無(wú)論是軍用飛機(jī)還是民用飛機(jī)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(guó)會(huì)型號(hào)飛機(jī)災(zāi)難事故等等，這一系列事故的出現(xiàn)均體現(xiàn)出了飛機(jī)疲勞強(qiáng)度的嚴(yán)重性，也使這一問(wèn)題得到了越來(lái)越多業(yè)內(nèi)人士的重視。而在這以后，軍用飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域開(kāi)始著重強(qiáng)調(diào)飛機(jī)本身的安全壽命問(wèn)題，并將分散系數(shù)Nf引入到原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于飛機(jī)疲勞強(qiáng)度以及使用壽命的控制。高質(zhì)量落實(shí)對(duì)于飛機(jī)的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，能夠有效延長(zhǎng)飛機(jī)的使用壽命，同時(shí)還能夠做到從設(shè)計(jì)層面著手降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋出現(xiàn)的可能性，進(jìn)而促使飛機(jī)能夠在安全壽命的范圍內(nèi)得以持續(xù)平穩(wěn)的安全飛行。但若是在對(duì)飛機(jī)進(jìn)行制造的過(guò)程中所采用的材料存在質(zhì)量問(wèn)題，或者是在制造工藝方面有較大的缺陷便會(huì)導(dǎo)致其安全壽命設(shè)計(jì)不合理，進(jìn)而難以真正為軍用飛機(jī)的耐久性使用提供充足的保障，所以飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向開(kāi)始向耐久性以及損傷容限設(shè)計(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

2軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究

2.1基本原理

飛機(jī)結(jié)構(gòu)的耐久性主要指的是飛機(jī)機(jī)構(gòu)本身對(duì)于熱退化、腐蝕、破裂以及疲勞開(kāi)裂等方面所具有的抵抗能力。從實(shí)際情況來(lái)看，在最初開(kāi)展飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中便面臨諸多初始缺陷，而且若是運(yùn)輸方式不當(dāng)也會(huì)增加其不穩(wěn)定的問(wèn)題。在正式對(duì)其進(jìn)行投入使用之后，機(jī)體結(jié)構(gòu)將會(huì)受到實(shí)際運(yùn)行條件以及載荷不同的影響，產(chǎn)生一定裂紋損傷，若是未能針對(duì)其采取良好的控制和防護(hù)措施，勢(shì)必會(huì)造成飛機(jī)結(jié)構(gòu)的損壞。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況對(duì)其采取全方位的檢修維護(hù)措施，但這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致其在維修方面的費(fèi)用得到增加?；诖吮悴捎萌缦聝蓚€(gè)參數(shù)，分別為耐久性壽命以及使用壽命。當(dāng)軍用飛機(jī)在正式結(jié)束使用壽命之前，需要從實(shí)際情況出發(fā)對(duì)其進(jìn)行一系列的修理工作，并在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中全方位展現(xiàn)出上述的參數(shù)。與此同時(shí)還應(yīng)當(dāng)從斷裂力學(xué)的相關(guān)理論出發(fā)針對(duì)其修理周期和耐久性展開(kāi)定性工作。

2.2設(shè)計(jì)要求

耐久性設(shè)計(jì)的開(kāi)展基本上是立足于斷裂力學(xué)的相關(guān)內(nèi)容針對(duì)疲勞定壽采取相應(yīng)的改善措施，進(jìn)而整體實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)可靠性的提高。對(duì)于軍用飛機(jī)機(jī)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，其機(jī)體結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比其使用壽命的設(shè)計(jì)要大，其主要的設(shè)計(jì)目的便在于盡可能實(shí)現(xiàn)材料或者是機(jī)體結(jié)構(gòu)退化效果的降低，以免出現(xiàn)過(guò)度維修問(wèn)題進(jìn)而導(dǎo)致操作靈敏度下降以及座艙降壓等現(xiàn)象的產(chǎn)生。充分考慮飛機(jī)載荷以及環(huán)境譜作用的基礎(chǔ)上展開(kāi)對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)工作，并確保其能夠通過(guò)相應(yīng)的耐久性試驗(yàn)驗(yàn)證，能夠在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的可靠性以及使用壽命，促使其能夠同實(shí)際的設(shè)計(jì)要求相適應(yīng)。

2.3細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

在實(shí)際開(kāi)展軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，工作人員應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)開(kāi)展對(duì)其各種細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)工作，具體涉及到合理選擇耐久性材料、優(yōu)化進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)以及腐蝕防護(hù)措施和抗疲勞工藝的優(yōu)化選擇等方面。腐蝕條件的實(shí)際情況將會(huì)在極大程度上影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，具體體現(xiàn)在以下兩方面內(nèi)容上。

一方面，飛機(jī)在地面進(jìn)行停放的時(shí)候。時(shí)常會(huì)受到來(lái)自于機(jī)場(chǎng)自然環(huán)境等方面因素所帶來(lái)的影響，進(jìn)而使得各關(guān)鍵部位處在一種腐蝕環(huán)境當(dāng)中，而在不斷增加地面停放年限的過(guò)程中，這些構(gòu)件將會(huì)在腐蝕作用下不斷降低其原本的疲勞品質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其疲勞壽命的降低。另一方面，當(dāng)飛機(jī)處在空中飛行狀態(tài)下的時(shí)候，會(huì)在一定程度上受到空中載荷以及空中環(huán)境的作用，繼而加劇其疲勞損傷的問(wèn)題，進(jìn)一步影響其疲勞壽命。在飛機(jī)壽命周期范圍之內(nèi)，當(dāng)其在年飛行強(qiáng)度、腐蝕條件以及使用地域不存在突出變化的情況下，將會(huì)在主要考慮其疲勞壽命的基礎(chǔ)上對(duì)使用壽命進(jìn)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(jī)機(jī)構(gòu)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(qiáng)度則是對(duì)上述不同情況造成影響的主要因素，所以相關(guān)工作人員勢(shì)必要對(duì)腐蝕條件對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)使用壽命和腐蝕條件之間的關(guān)系進(jìn)行明確，并在特定的腐蝕條件下，科學(xué)選用適合的主要控制指標(biāo)。除此以外，工作人員還應(yīng)當(dāng)落實(shí)對(duì)其的質(zhì)量控制管理，由原本的安全壽命設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成為耐久性設(shè)計(jì)，盡可能同損傷容限設(shè)計(jì)相配合，進(jìn)而高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)對(duì)于飛機(jī)使用壽命的確定，并促使其能夠保持良好的穩(wěn)定性以及安全性直到壽命結(jié)束。

結(jié)論：綜上所述，合理開(kāi)展軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)，能夠有效提升軍用飛機(jī)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)于其使用壽命的延長(zhǎng)還有著積極的促進(jìn)作用。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的重視，并采取一系列的優(yōu)化措施，最大限度增強(qiáng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的合理性，促使其整體應(yīng)用效果的提升。

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作者簡(jiǎn)介：

劉開(kāi)明（1987—），男，漢族，籍貫：遼寧大連人，大連長(zhǎng)豐實(shí)業(yè)總公司 本科學(xué)位 專(zhuān)業(yè)：工程力學(xué)。