直升机金属结构缺陷容限验证技术研究

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1、总第174期2013年第1期直升机技术HEUCOPIERTECHNIQUETotalNo．174No。l2013文章编号：1673—1220(2013)01旬20JD6直升机金属结构缺陷容限验证技术研究顾文标，喻溅鉴，邹静，潘春蛟(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要直升机结构的缺陷容限验证在FAR／eCAR27／29．571条适航条款中有明确的要求。文章提出了全尺寸结构缺陷容限验证思路，对验证的各个环节，包含缺陷的类型及参数、缺陷容限特性曲线基本参数及安全系数、真实缺陷下载荷或应力的修正、结构的缺陷容限性能、检查周期的确定

2、等进行了探讨，为开展直升机结构缺陷容限验证工作提供了技术支持。关键词直升机；缺陷容限；验证技术；特性曲线中图分类号：V215．5+2文献标识码：ATheStudyonFlawTolera眦eSubst舳tiationofH幽copterMe伽icStnIctllreGUWenbiao，YUJianjian，ZOUJing，PANChunjiao(Chi陋HelicopterResearch粕dDevel叩mentInstitute，Jingdezhen33300l，chiIla)Abstractnawtole啪cesub蛐1ti舶nofh

3、elicopterstructureisrequiredinFAR／CCAR27／29．571．Thenawtolerance眦bstaJltiationappIoachoffuU—scalecomponentwasshown．Thenaw帅e粕dp籼eter，theb酗icpa阳metersandsafefactollsofnawtoleranceS一Ⅳcurve，tlleloacL／stI．esscon．ection0frealnaw，tlleⅡawtole瑚ceperfb瑚allceofstructure，inspectionint

4、ervaldete珊inationwerepresentedintllispaper．rI'lIisdferedsome11eferencesfornawtoleraIlcesubstantiationofheli—copterstrLlcture．Keywordshelic叩ter；nawtole砌ce；subs训ation；．s·ⅣcuⅣeO引言FAR／CCAR27／29．57l条适航条款“飞行结构的疲劳评定(疲劳)”明确规定，除非特定的结构限制，结构的疲劳评定必须符合缺陷容限或破损安全的要求。通常直升机的关键结构件的使用寿命是采用安

5、全寿命法给出的，而安全寿命法基于结构完好无缺这种理想情况。事实上，一个结构件从它的原材料到制造和交付使用过程中都可能存在初始漏检的缺陷或产生不易被察觉的意外损伤，这些缺陷和损伤可能会大大降低结构的使用寿命，从而危及飞行安全。从这个意义上讲，安全寿命实际上并不“安全”。因此，和安全寿命一样，给出可检结构的安全收藕日期：2012一07—31作者筒介：顾文标(1969一)，男，江苏启东人，研究员，主任设计师，直升机所疲劳专业B级专家。2013年第l期顾文标，喻溅鉴，邹静，等：直升机金属结构缺陷容限验证技术研究。21·检查周期和结构所允许的最大损

6、伤也应该纳入直升机的主要维护建议的相关章节中，即对可检结构通过周期性的检查，保证这些缺陷或损伤在下次检查之前不会扩展到导致直升机出现灾难性事故的程度，而对不可检结构则要求结构所允许的最大损伤在使用寿命期内不会扩展到导致直升机出现灾难性事故的程度。1验证思路金属结构缺陷容限验证的思路为：1)根据制造、使用情况选择缺陷类型、参数；2)进行带缺陷的试样缺陷容限试验，拟合缺陷容限S一Ⅳ特性曲线基本参数，包含曲线形状参数A、a和缺陷影响系数k；3)进行带缺陷的全尺寸试件缺陷容限试验，假设全尺寸试件和试样缺陷容限s一Ⅳ曲线的基本参数相同，计算结构缺陷

7、容限平均S一Ⅳ曲线；4)采用缺陷容限s一Ⅳ曲线安全系数K(强度减缩系数)和％(寿命分散系数)，确定结构缺陷容限安全S．Ⅳ曲线；5)结合结构载荷谱，计算带缺陷结构的检查周期，给出结构缺陷容限验证结果。缺陷容限验证的流程见图1。一缺陷类型、参数1『载荷谱f带缺陷全尺寸试件设计，制造滞缺陷材料小试样设计例邋I带缺陷试件缺陷容限试验I带缺硌试样缺陷容限试验I结S一Ⅳ曲线平均缺特性方程Ⅳ冀结构缺陷容限容限缸喃瘀踊窑蓉互特rr安全s一Ⅳ曲线l’I5”甘”318”““^2，-l缺陷检查周期图1缺陷容限验证流程2验证方法2．1缺陷的类型结构缺陷容限所研究

8、的缺陷，是指生产、使用中各种可能出现的微小损伤，如制造、装配过程中的刮伤，使用、维护过程中由地面车辆、设备、工具、石头、冰雹等碰撞、冲击造成的轻微损伤，使用过程中的腐蚀等，这些微小损伤还不足以