基于Fokker27飞机过载-超越数曲线族的严重超越数包线选取

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252013V01．34No．4840-845ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn基于Fokker27飞机过载一超越数曲线族的严重超越数包线选取贺小帆*，王强，刘文埏北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191摘要：以Fokker27机群的过载一超越数曲线族为基础，建立了严重谱对应的严重超越数包线的获取方法。首先对外场使用的Fokker

2、27飞机机群的过载一超越数曲线进行筛选，得到59架飞机的过载一超越数曲线，采用线性累积损伤理论计算得到59架飞机每次飞行的损伤；假定机群载荷损伤服从对数正态分布，以严重谱下安全寿命满足机群寿命可靠度要求为准则，给出了严重谱的损伤程度。其次，采用对数正态分布描述指定过载下超越数的分布特性，外推得到满足损伤要求的严重超越数包线及对应的概率要求。结果表明，Fokker27飞机严重过载一超越数曲线包线对应的超越数增量为1．117倍标准差。关键词：疲劳；寿命；严重谱；载荷谱；超越数中图分类号：V215．5文献标识码：A文章编

3、号：1000—6893(2013)04—0840—06在飞机结构定寿阶段，要全面考虑各种分散因素评定机群的安全寿命，通常认为影响飞机结构寿命分散性的因素主要是结构特性分散和载荷谱分散[1。2]。为了确定机群安全寿命，通常采用两种做法：一种是采用平均谱和大分散系数[3。4]，载荷谱取代表机群平均使用情况的载荷谱，确定分散系数时综合考虑了结构和载荷谱分散的对数寿命标准差；一种是采用严重谱和小分散系数[4。6]，载荷谱取反映机群严重使用情况的载荷谱，而分散系数确定时则取仅考虑结构特性分散的对数寿命标准差。严重谱一直被美国

4、联邦航空管理局(FAA)[7蜘和美国海军[9_11]采用，其基本思想是以重心过载一超越数曲线描述飞机结构载荷谱，通过超越数曲线的统计分析，确定满足寿命要求的过载超越数包线，以此编制载荷谱[7。12

5、。小型民用飞机的严重谱编制一直受到重视，FAAAFS-120—73—2[73给出了严重超越数曲线和分散系数的确定原则和量化指标，但是正如文献[12]所述，AFS-120缺乏关于严重超越数包线选取原则的详细过程，在FAA后来出版的AC一23—13A中以外场测量得到的小飞机(SmallAir—craft)过载超越数数据为基础

6、，采用MonteCarlo抽样和疲劳分析，结果表明严重谱对应的超越数应增加1．25～1．50倍标准差[12

7、。严重谱应满足的损伤要求与载荷谱的分散性密切相关[1引，而载荷谱的分散性则与飞机结构类型和使用要求密切相关，由于不同型号飞机使用方法的差别，如何选取合理的过载超越数曲线对严重谱的编制以及安全寿命的评估非常关键。本文力图以拥有大量飞参数据的Fokker27飞机为例，通过机群损伤分析和过载一超越数曲线的统计分析，建立基于过载一超越数曲线的严重超越数包收稿日期：2012-05-21；退修日期：2012-07-27；

8、录用日期：2012—09—14；网络出版时间：2012—09—2008：51网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20120920．0851．001html基金项目：国家自然科学基金(11002009)；航空科学基金(2010ZA51002)*通讯作者．Tel．：010-82315738E-mail：xfhe@buaaeducn弓

9、甩格武tHeXF。WangQ．LiuwT．Amethodfordeterminingtheexceedanceenvelopeofsever

10、espectrumbasedOntheacceleration-ex．ceedancecurvesofFokker27airplanes．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2013．34(4)：840-845．贺小帆．I强．翅文堤．基fFokker27飞机过载·超越教凿线族的严重超越数包线选取．航空学报，2013，34(4)：840-845．贺小帆等：基于Fokker27飞机过载一超越数曲线族的严重超越数包线选取841线的选取方法，为严重谱编制提供一定的参考。1Fokker27

11、机群过载一超越数曲线文献[-14]给出了63架Fokker27飞机的过载一超越数(n：-AN)数据，其峰值过载分别为1．259、1．559、1．959和2．359，谷值过载分别为0．759、0．459、0．059和一0．359。上述63架飞机的数据来自于5个国家39名飞行员的使用经历[1引，飞机的使用地域见文献E14-]中的表4。由于机群寿命评定要求载荷谱数