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耐久性設計概念認為飛機結構在使用前就存在許多微小的初始缺陷，結構在載荷 *環境作用下逐漸形成了一定長度和一定數量的裂紋與損傷群，繼續擴展下去將會 •%’&•
 
造成結構功能性損傷或維修費用劇增，影響到飛機的備用性，此時結構必須進行修理（稱為經濟修理）。這種修理可以進行若干次，直到滿足使用壽命要求。
由此可以看出，耐久性設計概念是針對飛機研制成本和生產成本以及使用維修
費用的急劇增加而提出的。如何提高單機的出勤率，降低生產成本，特別是降低維修
費用需要設計者們在確定飛機壽命時應從經濟的觀點予以量化，這就是耐久性設計
的出發點。
按耐久性設計飛機結構的一個基本要求就是其經濟壽命必須超過一倍的設計
使用壽命。在經濟壽命期內，結構不能出現過度或昂貴的維修以及發生諸如滲漏、
操縱效率降低、氣密座艙降壓等功能性損傷問題。
飛機結構的經濟壽命必須通過綜合分析評估并經耐久性試驗驗證。經濟壽命指
標則應根據特定的飛機要求以及用戶對飛機性能和維修費用的可接受程度來確定。
"設計特點
飛機結構耐久性設計的主要目的是提高結構設計分析的精確性、降低壽命的分
散性，以提高結構在服役期內的安全性和可靠性。為此，在耐久性設計中采取了一系
列措施，研究發展了一些專用的新技術和新方法，形成了一套具有鮮明特色的耐久性
設計體系。這個體系，概括起來說有以下主要特點：
（）量化控制。量化控制是耐久性設計的重要特點。在耐久性設計的各個環節
中，盡可能地用量化的指標作為對比或控制目標。例如，為了能夠定量地評估和控制
飛機結構的材料和生產工藝等復雜因素，提出了描述結構原始疲勞質量的當量初始
缺陷尺寸（%&’）分布，并以 %&’分布的形狀和尺寸參數作為量化控制指標，用于控
制設計和監督生產制造。
經濟壽命是耐久性設計的總控制指標。利用經過驗證的耐久性分析作為為結構
細節耐久性設計提供的控制應力水平、應力集中和材料、工藝選擇準則，在耐久性分
析與試驗中有確切的初始缺陷尺寸和損害功能的裂紋尺寸，通過檢測和斷口定量顯
微分析較準確地確定這些尺寸。由使用期裂紋擴展控制曲線確定裂紋超過指定尺寸
的細節數，定量地表示出結構的損傷度。它也是經濟修理控制指標之一。
通過耐久性設計各個環節的量化控制，提高結構設計、制造、分析、試驗和使用維
修的精確性和可靠性，降低壽命的分散性，達到飛機結構長壽命、高可靠性、高出勤率
和低維修成本的綜合要求。
（"）多樣性。結構耐久性設計要綜合保證結構的強度、剛度、功能可靠性和維修
經濟性，因而有廣泛的含義。可概括為如下幾個方面。
廣泛的適應范圍。耐久性設計適用于飛機的所有主要結構和次要結構，以及所
有的材料體系。飛機承力結構的功能就是承受或傳遞各種載荷，它們都是耐久性設
計的重要對象。在設計中，也應當考慮次要的維形蒙皮、骨架等的耐久性問題。
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第二篇 ,現代飛機結構綜合設計
 
多樣的結構功能。耐久性設計涉及的結構的功能包括強度、剛度、維形、保壓、運動可靠性、操縱效率等。多樣的功能失效模型。導致結構功能失效的原因是多種多樣的，包括疲勞開裂（包括應力腐蝕和氫脆引起的開裂）、腐蝕、熱退化、磨損和外來物損傷等。
多樣的損害功能的裂紋尺寸和數量。導致結構功能失效的疲勞裂紋可以是單條
裂紋，也可以是許多裂紋的共同效果，如滲漏等。損害功能的裂紋尺寸一般小于
""，但也可能超過 ""，甚至到臨界裂紋尺寸。
（）較小裂紋。耐久性設計主要研究對象是結構的疲勞裂紋萌生和較小裂紋擴
展，它們的尺寸一般都在 ""以下，并且是統計學上的泛指和代表，沒有具體的位置。
因此，耐久性分析和試驗中，無論采用哪一種方法，都必須直接或間接地與較小裂紋
群及其尺寸的統計分布聯系起來。
（%）可靠性要求。在耐久性分析、試驗、生產質量控制、檢測和斷口分析中都必須
有較高的可靠性要求。可靠性要求同所研究的裂紋尺寸有關，較長裂紋的擴展分散
性相對較小，也容易檢測，但可能直接影響飛行安全或降低飛機性能，因而必須有很
高的可靠性要求；在裂紋較小尺寸（小于 ""）范圍內，疲勞裂紋的萌生和擴展本身
具有很大的分散性，也很難觀測（特別在實際結構中），過高的可靠性要求是不現實
的。另一方面，較小裂紋一般不會立即影響飛行安全或降低飛機的性能，因此，在較
小裂紋尺寸范圍內，一般選用的可靠度為 &’(。
（’）維修性要求。在耐久性設計中，可將經濟修理后的壽命計入總壽命，并在經
濟范圍內可多次修理。
由此看來，飛機結構耐久性設計的目標就是通過合理地選擇材料、工藝、控制應
力水平、設計細節、檢查與防護等設計與分析措施，來提高結構細節的抗疲勞斷裂和
腐蝕斷裂，減緩材料退化和磨損等，以防止結構的功能性損傷和不經濟的維修，提高
飛機的備用性、經濟性以及結構壽命的可靠性，乃至整個飛機的安全性。
二、耐性久設計的基本工作內容
耐久性設計的目的是要在整個使用壽命期內使飛機的維護費用減至最少且保障
飛機有良好的出勤狀態。從設計要求而言，應把造成不希望的疲勞開裂 )損傷問題的
概率減至最小。從工作內容看，耐久性設計可分為設計、分析和試驗三大步驟。
耐久性設計是要在飛機設計和制造中合理地設計結構細節，這包括：選擇恰當的
耐久性材料、制造方法和加工工藝等，并盡可能消除有害殘余應力；控制耐久性設計
結構的應力水平和應力集中；進行結構細節耐久性優化設計及抗疲勞優化設計及工
藝；選擇腐蝕防護和熱防護措施，制定耐久性質量控制與管理計劃與方法。
耐久性分析包括：編制耐久性設計的飛—續—飛載荷 )環境譜，適當考慮載荷譜
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