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基本信息

HB 7491-97
军用飞机复合材料结构强度验证要求
1997-09-23
1997-10-01
有效
俞树奎;沈真;王全荣;李武铨;梁惠钧;童贤鑫;何连珠;何正忠;
中国航空工业总公司六二三所;六O一所;六O三所;六一一所;三O一所;
中国航空工业总公司标准化归口单位
中国航空工业总公司标准化归口单位
中国航空工业总公司
复合材料结构;损伤容限;耐久性;验证试验;冲击损伤
【范围】 1.1 主题内容 本标准规定了军用飞机复合材料结构完整性所必备的强度、刚度、耐久性与损伤容限 的验证要求及其验证方法。 1.2 适用范围 本标准适用于有固定机翼或可变后掠机翼的动力驱动有人驾驶军用飞机复合材料结构 的订购、设计和验证;也适用于有人驾驶的军用直升机和垂直/短矩起落飞机上有类似结构 特性的复合材料结构的订购、设计和验证。 对于无人驾驶飞机的复合材料结构,在保证其具有充分的耐久性和结构安全,以满足 机体结构预定用途的条件下,本标准的某些要求可以取消或修改。但应由订购方认可,并 在合同中做详细规定。 1.3 应用指南 1.3.1 本标准是签订军用飞机复合材料结构研制合同的依据之一,对于具体型号,应按照 本标准拟定合同条款,并遵照合同执行。 1.3.2 若军用飞机复合材料结构的某些具体要求不符合本标准时,可由承制方和订购方协 商解决,并应在型号研制合同中做具体规定。 1.3.3 本标准适用于新研制的、改型或改变用途的军用飞机的复合材料结构。 1.3.4 本标准仅适用于各类增强纤维/树脂基复合材料结构,以及金属/复合材料混合结构 中的复合材料部分。 1.3.5 本标准供下列人员使用: a. 从事军用飞机复合材料结构研制和生产的工作人员; b. 对军用飞机复合材料结构的研制、生产和寿命期内的使用、保障工作进行管理的订 购方以及有关人员。 1.3.6 本标准的使用方法,见附录 A“军用飞机复合材料结构强度验证要求使用指南”。
【与前一版的变化】

包含术语

复合材料由两种或两种以上组分相材料组成的材料,各组分相材料基本上仍保持其原来各自的 物理和化学性质,彼此间有明显的界面,综合性能优于组分相材料。
先进复合材料专指可用于飞行器结构,其刚度和强度生能相当于或超过铝合金的复合材料。目前主 要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维和芳纶纤维等增强的复合材料。
层压板由两层或多层同种或多种材料压制而成的复合材料板。
玻璃化转变温度复合材料的刚度和强度开始急剧下降时的温度,其值与材料最高使用温度密切相关。
脱胶由各种因素引起的层压板层内、层间或胶接接头间产生粘接失效的现象。
分层由层间应力或制造不当等引起的复合材料层压板铺层之间的脱胶。
缺陷复合材料制件在铺贴、成形和固化的制造过程中产生的结构异常。
损伤复合材料制件在加工和使用中产生的结构异常。
冲击损伤由于外部物体冲击引起的结构异常。
工程干态试样树脂基复合材料试样经 70℃烘干处理达到脱湿速率稳定在每天质量损失不大于 0.02% 时为工程干态试样。
吸湿量复合材料曝露于大气环境或其它环境条件下吸进水分的度量,用质量百分数表示。
平衡吸湿量树脂基复合材料工程干态试样在给定温度、湿度条件下,吸湿达到吸湿速率稳定在每 天质量增加不大于0.05%时,试样质量增加的百分数为给定温度、湿度条件下的平衡吸湿量。
饱和吸湿量树脂基复合材料工程干态的吸湿试样,经 70℃浸泡吸湿达吸湿速率稳定在每天质量增 加不大于 0.02%时,试样质量增加的百分数。
环境在使用中遇到的能影响结构性能的外部条件。对复合材料结构,主要指温度、湿度等。
退化由于重复载荷和(或)环境条件引起的材料力学性能的下降。
湿热效应由吸湿和温度变化引起复合材料构件结构尺寸和材料性能改变的现象。
环境因子由于环境影响引起复合材料或其构件的力学性能降低的系数。
老化材料在环境条件下随时间推移而产生的各种不可逆的物理、化学变化所引起的材料性 能退化。
试样用于评定铺层、层压板性能和评定结构一般特征的小试验件,如层压板条、胶接或机 械连接的板条。
元件从结构中抽取出来进行细致研究用的典型承力单元,如蒙皮、桁条、腹板、夹层板和 各种连接小接头。
细节件结构件中典型部位的试验件,如专门设计的复杂机械连接接头、桁条端部连接、较大 的检查口盖等。
组合件能提供一段完整结构全部特征的较大的相对独立结构,如盒段、框段、机翼壁板、机 身壁板、翼肋、舱段、框等。
部件可以作为独立的机体结构进行检验,以验证结构完整性的飞机结构部分,如机翼、机 身、垂尾、平尾等。
A 基准值是力学性能的一个限定值,在 95%的置信度下,99%的性能数值群的最小值。
B 基准值是力学性能的一个限定值,在 95%的置信度下,90%的性能数值群的最小值。
典型值从至少5个试样做出的有效试验结果中得出的算术平均值。
许用值在一定的载荷与环境条件下,由试样、元件或细节件等试验数据,经统计分析后确定 的具有一定置信度和可靠度的性能表征值。
设计许用值为保证整个结构的完整性具有高置信度,在许用值的基础上,由设计师规定的设计限 制值。
使用载荷正常使用中可能出现的最大载荷。
设计载荷使用载荷与安全系数的乘积,是结构能承受的最大载荷。
安全系数可引起组件或结构破坏的载荷同服役中作用在结构上的载荷之比值。设计中,将该数 值乘以使用载荷得到设计载荷。
安全裕度许用应力的剩余部分与计算或作用应力之比,其计算公式为:
式中, F 为许用应力;f 为计算或作用应力;k 为具体部位的附加系数,如接头系数或挤压 系数。
飞机结构完整性与飞机安全性、经济性和功能有关的机体结构强度、刚度、耐久性(或疲劳寿命)及损伤 容限等飞机所要求的结构特性总称。
耐久性机体结构在设计使用寿命期内,抵抗疲劳开裂、腐蚀、热退化、剥离、分层、磨损和 外来物冲击损伤的能力。
使用寿命具有高可靠度的飞机的可使用寿命,并以飞行小时数、飞行次数(或起落数)、日历年限 等表示。使用寿命分为设计使用寿命和服役使用寿命,设计使用寿命是用户预期的飞机可 使用寿命,用于整个飞机设计研制阶段。服役使用寿命是根据飞行实测载荷/环境谱修正耐 久性分析和试验结果评估的飞机的实际可使用寿命。使用寿命的评估应考虑试验结果的分 散性和分析计算的不确定性。
耐久性使用寿命过去曾称之为经济寿命(ecnomic life)。指按耐久性试验大纲所得试验结果进行数据处理 和评估而得到的寿命。当机体结构大范围出现损伤时,不修理会影响飞机的使用功能和战 备状态,若修理又是不经济时,则认为机体结构达到了耐久性使用寿命。
损伤容限机体结构在给定的不做修理的使用期内,抵抗因结构存在缺陷、裂纹或其他损伤而引 起破坏的能力。
飞行安全结构其破坏会直接导致飞行器毁坏,或破坏持续未被查出而会造成飞行器毁坏的结构。
缓慢裂纹扩展结构指按下列设计概念设计的结构。这种设计概念要求在使用环境下不允许结构缺陷达到 失稳快速增长所规定的临界尺寸,并在按可检查度确定的使用期内,用损伤缓慢扩展保证 安全。在不修使用期内,带有亚临界损伤的结构强度,不会下降到规定水平以下。
初始质量在制造和装配过程结束时,与基本材料或结构制造过程中出现的缺陷或其他偏差有关 的飞机结构状态的质量。

引用文件/被引文件

军用飞机结构完整性大纲 飞机要求
军用飞机强度和刚度规范 总则
军用飞机强度和刚度规范 飞行载荷
军用飞机强度和刚度规范 其他载荷
军用飞机强度和刚度规范 地面载荷
军用飞机强度和刚度规范 水上飞机的水载荷和操作载荷
军用飞机强度和刚度规范 可靠性要求和疲劳载荷
军用飞机强度和刚度规范 气动弹性不稳定性
军用飞机强度和刚度规范 振动
军用飞机强度和刚度规范 地面试验
军用飞机强度和刚度规范 核武器效应
军用飞机损伤容限要求
飞机结构疲劳试验通用要求

相关标准

飞机维修品质规范总则
飞机维修品质规范飞机结构、系统维修品质的一般要求
飞机维修品质规范航空发动机维修品质的一般要求
飞机维修品质规范航空宫械维修吕质的一般要求
飞机维修品质规范航空电子设备维修品质的一般要求
飞机维修品质规范航空显示装置与电气设备维修品质的一般要求
飞机维修品质规范飞机核硬度维护的一般要求
军用小型数字电子计算机通用技术条件
复合固体推进剂命名规则
绝热材料低温稳态热导率测试方法

包含图表

安全裕度
积木式设计验证方法
剩余强度要求
典型环境区气温谱
干冷环境区寿命分散系
基本环境区
内陆湿热环境区
温和沿海环境区
. 湿热沿海环境区
中国飞机典型环境区
总工标准气温与非标准
温度随时间变化由于目
典型环境区月平均相对
飞机的飞行环境
中国0-6km高空相对湿
中国最大与最小相对湿
国产复合材料在一定条
有限尺寸影响
T300/QY8911吸湿结果
T300/5405及T300/4221
热冲击温度剖面
复合材料热冲击后的吸
温度的差异
曝晒时间总和
最大湿度浓度
. 日平均湿扩散率
载荷谱与湿热谱叠加示
工具掉落能量
使碳/环氧层压板产生
冰雹直径与速度的关系
某歼击机各部位可能遭
冲击部位图
环境补偿系数法
环境补偿系数法
环境补偿系数法
环境影响的应力—应变
外翼盒段组合件示意图
外翼盒段实验结果汇总
外翼盒段中梁和下蒙皮
全尺寸机翼盒段实验结
垂直安定面静立试验中
机翼扭力盒破坏示意图
低能量冲击损伤及其耐
低能量冲击损伤及其耐
2值寿命湿热环境下疲
F-15和新一代歼击机的
F/A-18飞行载荷数据
F/A-18结构温度与飞行
F/A-18结构温度与机动
民用飞机(V10F)的湿
歼击机(幻影F1)的湿
寿命分散系数
载荷放大系数法
保证结构疲劳寿命具有
载荷放大系数法
载荷放大系数与寿命分
初始缺陷/损伤尺寸
疲劳寿命门槛值法
损伤容服冲击能量及损
假设的缺陷/损伤尺寸

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