第九十九章 结构疲劳与损伤容限设计（2 / 2）

看到梅塞施密特一脸期待，菲利普整理了一下思绪道：“飞机结构的受载不仅有静载荷的特点，还有周期性载荷的性质，比如我们要采用的气密性增压座舱，它的增压载荷也就是一个周期性载荷，在重复载荷作用下，即使应力水平很低，飞机结构也可能发生疲劳破坏，导致灾难性事故发生。因此只按静强度设计飞机并不能很好的保证飞机在飞行中的安全，特别是商务运输机，它装载的是众多的旅客，一旦发生事故，其影响非常大，甚至可能断送一家飞机制造公司的前途。所以我们要引入疲劳设计概念和损伤容限设计概念。”

梅塞施密特想了想道：“可是我们按目前的结构设计方法设计的飞机并没有出现多少这类事故，这是为什么呢？”

菲利普点了点头道：“威利博士，在这之前设计的飞机疲劳问题并不突出，是因为在设计时只考虑了强度刚度要求，但是受限于较低的结构设计水平，留出了较大的强度储备，安全系数较高，使得飞机在使用中的应力水平比较低。这样一来，飞机结构的疲劳问题就被掩盖起来了。比如说，容克公司的JU52/3m运输机，它的结构重量达到了5吨左右，最大起飞重量10吨左右，而载重量却只有一吨多，这样的结构设计水平是非常低的，当然这是在我看来。而我们要在这次竞标当中压倒容克公司，很重要的一点就是要在结构设计上大大领先于对手，而且我们采用了增压座舱，要在结构重量只有对手一半左右的情况下，达到相同的载客人数和载重量，就必须要引入飞机结构疲劳与损伤容限设计。”

梅塞施密特恍然大悟道：“菲利普，听你这么一说，我总算是明白了！这正是一次引领飞机设计变革的机会呀，有了这个设计理念和方法，我们就在设计上大大领先于其他飞机制造公司！菲利普，你真是太令我佩服了！那具体我们应该怎么做呢？”

菲利普打了个哈欠，缓缓道：“疲劳设计是建立在无裂纹的基础上，只考虑无裂纹寿命，为了提高结构疲劳强度，可适当选择材料，控制应力水平，通过细节上的设计改善抗疲劳品质，降低外形、材料和载荷不连续造成的应力集中，同时在生产过程中控制好质量。比如说在设计飞机上的一些开口时，就要考虑到应力集中的问题，现在的飞机通常都设计成方形等转角较为尖锐的形状，这样应力就会集中，我们要采用倒圆角或是椭圆开口的方法，这样应力就不那么集中，从而不容易出现裂纹，确保使用寿命和安全。”

喝了一口水润了润嗓子，菲利普继续道：“而损伤容限设计，只考虑带裂纹寿命。由初始裂纹到临界裂纹的裂纹扩展寿命就是结构的总寿命，通过引入与裂纹扩展速率相关的检查周期，以控制裂纹扩展寿命和剩余强度，还可以通过质量控制、无损检测和合理选材提高可靠性。”