一種用于適航審定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空適航審定技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種用于適航審定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于日益激烈的市場競爭的商業(yè)需要及飛機(jī)性能的本質(zhì)要求,現(xiàn)代先進(jìn)民機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)復(fù)合材料用量越來越大,已實(shí)現(xiàn)了從非承力、次承力構(gòu)件,到尾翼級(jí)主承力,再到機(jī)翼、機(jī)身主承力構(gòu)件的應(yīng)用。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已成為衡量新一代民機(jī)技術(shù)水平先進(jìn)性的重要標(biāo)志,更是降低成本、提高性能和市場競爭力的重要因素之一。目前國內(nèi)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證還遠(yuǎn)不能覆蓋民機(jī)復(fù)合材料機(jī)翼、機(jī)身主承力結(jié)構(gòu),大多依賴于現(xiàn)有的非承力構(gòu)件和尾翼級(jí)主承力構(gòu)件的技術(shù),對(duì)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)及分析能力有很高要求,并且相關(guān)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證方法也是因人而異,并沒有一套系統(tǒng)的用于適航審定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法,因此限制了復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用及航空器飛行性能及競爭優(yōu)勢。本發(fā)明提出系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證方法,能夠支持航空器適航審定的復(fù)合材料非承力結(jié)構(gòu)、次承力結(jié)構(gòu)、尾翼級(jí)主承力結(jié)構(gòu)及機(jī)翼和機(jī)身主承力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于適航審定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法,以解決或至少減輕【背景技術(shù)】中的所存在的至少一處的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種用于適航審定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法,包含以下步驟:S1,根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)選材方案,確定復(fù)合材料應(yīng)用位置,結(jié)合受力特點(diǎn)選定復(fù)合材料體系,并進(jìn)行復(fù)合材料的適航驗(yàn)證;S2,根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)載荷分析及所選復(fù)合材料體系,確定典型結(jié)構(gòu)的初步尺寸,從S1中確定的復(fù)合材料體系中選定需要的復(fù)合材料,并確定所述復(fù)合材料在該結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的設(shè)計(jì)許用值;并進(jìn)行復(fù)合材料在該結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的設(shè)計(jì)許用值的適航驗(yàn)證。S3,根據(jù)S2中得到的設(shè)計(jì)許用值,進(jìn)行組件級(jí)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)及適航驗(yàn)證;S4,根據(jù)S3中組件級(jí)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),確定飛機(jī)全尺寸級(jí)的復(fù)合材料的詳細(xì)設(shè)計(jì)及試航驗(yàn)證。
[0005]優(yōu)選地,所述S1具體為:S11,依據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)及現(xiàn)有復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫,確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用方案,進(jìn)行材料篩選及選擇,初步確定全機(jī)復(fù)合材料選材體系;s 12,根據(jù)S11中確定的全機(jī)復(fù)合材料選材體系,確定材料規(guī)范及需要驗(yàn)證的材料規(guī)范驗(yàn)證試驗(yàn)大綱,一并提交適航審定部門審查;S13,通過試件級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證并完善S12中確定的材料規(guī)范,確定各復(fù)合材料體系的單層性能,明確材料許用值,同時(shí)申請適航審定部門目擊試驗(yàn);S14,根據(jù)S11至S13編寫試驗(yàn)報(bào)告及試驗(yàn)分析報(bào)告,并將S13中形成的復(fù)合材料的材料規(guī)范、試驗(yàn)大綱一并提交適航審定部門審查。
[0006]優(yōu)選地,所述S2具體為:S21,根據(jù)S2中確定的典型結(jié)構(gòu)初步尺寸,編寫工藝規(guī)范及工藝規(guī)范驗(yàn)證試驗(yàn)大綱,一并提交適航審定部門審查;S22,通過對(duì)典型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)證,完善S21中編寫的工藝規(guī)范及工藝規(guī)范驗(yàn)證試驗(yàn)大綱,確定各復(fù)合材料體系的層合板、夾芯結(jié)構(gòu)芯材、膠的性能,考慮復(fù)雜形狀及環(huán)境因子,確定設(shè)計(jì)許用值,同時(shí)申請適航審定部門目擊試驗(yàn);S23,根據(jù)S21、S22編寫試驗(yàn)報(bào)告及試驗(yàn)分析報(bào)告,并將S22完善后的復(fù)合材料工藝規(guī)范及工藝規(guī)范驗(yàn)證試驗(yàn)大綱一并提交適航審定部門審查。
[0007]優(yōu)選地,所述S3具體為:S31,根據(jù)S2中確定的設(shè)計(jì)許用值,結(jié)合結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行組件級(jí)結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì),并將組件級(jí)結(jié)構(gòu)圖紙及驗(yàn)證試驗(yàn)大綱提交適航審定部門審查;S32,組件級(jí)結(jié)構(gòu)制造及試驗(yàn)驗(yàn)證,并對(duì)S31中的結(jié)構(gòu)分析方法進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證,申請適航審定部門進(jìn)行試驗(yàn)件制造符合性檢查及驗(yàn)證試驗(yàn)?zāi)繐?;S33,編寫各組件級(jí)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證試驗(yàn)報(bào)告及分析報(bào)告并提交適航審定部門審查。
[0008]優(yōu)選地,所述S4具體為:S41,飛機(jī)全尺寸制造及驗(yàn)證試驗(yàn),并申請適航審定部門目擊驗(yàn)證試驗(yàn);S42:根據(jù)飛機(jī)全尺寸驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果,編寫飛機(jī)全尺寸結(jié)構(gòu)驗(yàn)證試驗(yàn)報(bào)告及分析報(bào)告,并編寫試驗(yàn)大綱提交適航審定部門審查。
[0009]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出了一套細(xì)統(tǒng)的用于適航審定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法,在試驗(yàn)的每一步均申請了試航審定部門目擊試驗(yàn),同時(shí)編寫試驗(yàn)大綱并提交試航審定部門審查,通過本試驗(yàn)驗(yàn)證方法得到的結(jié)果置信度高,對(duì)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)要求低,不同人員可以遵循同一驗(yàn)證方法,降低了設(shè)計(jì)成本及試航審查成本,節(jié)約了審查時(shí)間,加快了產(chǎn)品的研發(fā)周期。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的用于適航審定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中,自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,旨在用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012]在本發(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0013]如圖1所示,一種用于適航審定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法,包含以下步驟:S1,根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)選材方案,確定復(fù)合材料應(yīng)用位置,結(jié)合受力特點(diǎn)選定復(fù)合材料體系,并進(jìn)行復(fù)合材料的適航驗(yàn)證。
[0014]可以理解的是,確定復(fù)合材料的應(yīng)用位置后,在考慮該部位受力特點(diǎn)選定復(fù)合材料體系時(shí),應(yīng)充分考慮該結(jié)構(gòu)所受到的各種形式的力,如靜力載荷、疲勞載荷等,選取相對(duì)合適的材料體系。
[0015]S1具體為:
[0016]S11,依據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)及現(xiàn)有復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫,確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用方案,進(jìn)行材料篩選及選擇,初步確定全機(jī)復(fù)合材料選材體系;
[0017]S12,根據(jù)S11中確定的全機(jī)復(fù)合材料選材體系,確定材料規(guī)范及需要驗(yàn)證的材料規(guī)范驗(yàn)證試驗(yàn)大綱,一并提交適航審定部門審查;
[0018]S13,通過試件級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證并完善S12中確定的材料規(guī)范,確定各復(fù)合材料體系的單層性能,明確材料許用值,同時(shí)申請適航審定部門目擊試驗(yàn);
[0019]S14,根據(jù)S11至S13編寫試驗(yàn)報(bào)告及試驗(yàn)分析報(bào)告,并將S13中形成的復(fù)合材料的材料規(guī)范、試驗(yàn)大綱一并提交適航審定部門審查。
[0020]可以理解的是,對(duì)于現(xiàn)有復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫中已有的標(biāo)準(zhǔn)材料,可以直接引用該材料的材料規(guī)范;對(duì)新材料應(yīng)用在航空飛行器上,首先應(yīng)該編寫新材料的材料規(guī)范,新材料的材料規(guī)范中應(yīng)該明確該材料的應(yīng)用范圍、引用標(biāo)準(zhǔn)以及材料的基本性能。
[0021]所述基本性能應(yīng)包含材料的溫度、濕度的適用范圍、對(duì)環(huán)境的要求(如耐酸堿腐蝕性能)以及基本的力學(xué)性能。
[0022]所述基本的力學(xué)性能應(yīng)包含最小屈服強(qiáng)度、最小抗拉強(qiáng)度、伸長率、端面收縮率以及材料的基本含量組成。
[0023]S2,根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)載荷分析及所選復(fù)合材料體系,確定典型結(jié)構(gòu)的初步尺寸,從S1中確定的復(fù)合材料體系中選定需要的復(fù)合材料,并確定所述復(fù)合材料在該結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的