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民用飞机结构损伤容限研究及实例

作者：张健

来源：《山东工业技术》2018年第09期

摘要：随着民用飞机使用经验的积累、科学技术的发展以及公众对民用飞机安全要求的

提高，业内对飞机的型号审定及持续适航关注度越来越高。在民用飞机适航领域，结构安全性

作为重要的审查环节，其设计及维护理念也在随着科技的进步不断革新。本文通过对民用飞机

结构损伤容限的基本概念、评定目的及检查要求等理论基础进行总结，借助简单实例对评定方

法进行梳理，进而介绍型号审定环节中民用飞机结构损伤容限的相关内容。

关键词：民用飞机；适航；结构；损伤容限

：DOI10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.019

引言0

民用飞机的疲劳损伤对结构适航性危害巨大，历史上曾多次发生因疲劳裂纹导致的民用飞

机灾难性事故。民用飞机结构强度设计思想、适航标准也在这血淋淋的教训中不断演化，自上

世纪五十年代“彗星”事件发生后，飞机结构设计从静强度设计准则发展到破损安全设计准则，

自1977年丹航事件后，又从破损安全设计准则发展到损伤容限设计准则。因此，损伤容限是

在“安全寿命”和“破损—安全”之后发展起来的一项工程技术。

损伤容限概1述

民用飞机在整个使用寿命期间应避免由于疲劳、腐蚀、制造缺陷或意外损伤引起的灾难性

破坏。损伤容限准则是通过一套科学方法确保飞机在使用过程中的损伤在达到临界尺寸之前能

够被检查发现且完成修理，使得飞机结构可持续满足剩余强度的要求，保证飞机的使用安全。

中国2民航基于损伤容限的管理要求

为了保证民用飞机结构的持续适航于安全，所有飞机的结构均需满足损伤容限准则。由于

1977年之后新研制的民用飞机都基于损伤容限准则进行设计，目前国际及中国民航重点监控

部分民用老龄飞机。对于采用破损安全要求取证的民用飞机，中国民航局通过咨询通告AC-

121-65R1要求通过颁发适航指令要求用补充结构检查（例如，波音737CL的补充结构检查文

件）保证其疲劳关键基准结构符合损伤容限要求。不仅如此，民用飞机结构上的修理和改装可

能改变结构的传力方式、接近和检查特性等，特别是疲劳关键结构上的修理和改装可能对民用

飞机结构产生不利的影响，因此中国民航规章CCAR-121部附件J第3条对修理和改装也提出

了损伤容限评估的要求。

损伤容限3与耐久性的关系

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耐久性和损伤容限是民用飞机结构设计必须满足的结构特性，根源在于民用飞机经济型和

安全性的权衡，二者的简单含义如下：

耐久性是结构防止和抵抗损伤产生（包括疲劳、腐蚀、应力腐蚀、热退化、剥离、脱层、

磨损和外来物损伤）的能力。损伤容限是结构防止损伤增长至灾难性破坏的能力。

现实中，耐久性和损伤容限很难完全分开，二者互为基础和制约。但二者的设计目标差异

较大，耐久性设计的目的是：赋予结构高的疲劳品质，使结构具有对抗疲劳、腐蚀（包括应力

腐蚀）和意外损伤的高度阻力，从而确保飞机以低维修成本达到长经济寿命。

损伤容限设计的目的是：使结构受损伤的危险性减至最小，通过断裂控制，保证在损伤使

强度降至适航条例规定值（剩余强度要求）之前，以高概率及时检测出损伤，使结构修复后回

到条例要求的强度，从而确保民用飞机的安全可靠。损伤容限设计的原理如图1所示。

损伤容限分4析评定