民机复合材料结构修理容限与修理后适航符合性验证研究

摘要

先进复合材料在飞机结构上的应用已有数十年历史，并且用量有进一步增长的明显趋势。一旦有复合材料制件的飞机交付航线使用，若修理问题尚未解决，则势必影响营运。在复合材料结构修理方面，一个关键的问题是确定要修与不修、能修与不能修的界限，即确定所谓修理容限的问题。同时，还面临着结构损伤修复后的适航符合性验证程序与技术的问题。
　　本文工作基于中国商飞民机故障诊断与维修智能决策专家系统中结构损伤修理支持技术研究与开发工作的部分内容，对民机复合材料结构的修理容限的确定，以及结构修理后的适航符合性验证进行研究。
　　首先从复合材料结构损伤分析出发，研究了不同损伤类型、损伤部件、损伤位置及结构损伤可检性对强度刚度的影响，并按结构损伤可检性，用线性插值方法，提出了有损伤的复合材料结构，承担飞行或临时飞行任务所需满足的承载能力最低要求。分析了不同修理策略及安全性指标对修理效果的影响。
　　针对复合材料民机结构最常见的冲击损伤，从损伤机理出发，根据损伤程度，建立结构分析模型，给出复合材料结构冲击后压缩强度的工程算法，以及损伤后结构的剩余强度衰减及寿命估算。建立了典型的复合材料胶接修补模型，并在深入分析波音飞机公司修理指标的基础上，提出了修理容限量化的评估指标。最后简要分析了结构修理经济性对修理容限的影响。
　　随后对修理后结构的适航完备性及持续适航符合性验证进行了研究。分析了满足适航符合性要求的民机结构损伤修理完备性要求，开展完备性要求之一的适航符合性验证程序研究，给出针对民机结构损伤修理后的适航符合性验证程序要求。最后开展适航符合性验证工作中的部分具体技术要求及技术实现途径研究。
　　本文的研究为复合材料结构修补工作的工程实际应用提供借鉴，为今后进一步对修理设计和分析提供参考，同时也为下一步的研究工作奠定了基础。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 复合材料修理容限研究概况[1、18]

1.3 修理后结构的适航符合性验证

1.4 本文研究意义及主要内容

第二章 复合材料结构损伤类型与修理策略研究

2.1 维修方案分析流程

2.2 损伤类型及部位分类

2.3 修理区域划分

2.4 损伤结构承载能力要求与修理下限分析

2.5 修理策略及安全性指标

2.6 本章小结

第三章 民机复合材料结构修理容限研究

3.1修理容限及其研究方法概述

3.2 损伤机理与分析模型

3.3 剩余强度衰减与寿命估算

3.4 复合材料CAI工程算法

3.5 典型受损结构胶接修补模型的简化与建立

3.6 波音飞机公司修理指标分析

3.7 修理容限定量分析

3.8 修理经济性决策

3.9 本章小结

第四章 修理完备性及适航符合性验证程序

4.1 结构损伤修理完备性

4.2 修复后适航符合性验证程序

4.3 本章小结

第五章 修复后适航符合性验证技术

5.1 部分具体技术要求

5.2 技术实现途径

5.3 层压板损伤修复验证案例分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致 谢

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