2.3 飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性

2.3.1 飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性含義

飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性含義是隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)思想的變化而不斷完善的。飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性概念最早出現(xiàn)在美國1954年12月頒布的兩部軍用標(biāo)準(zhǔn)中，一部是MIL-S-5710《軍用標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則，有人駕駛飛機(jī)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，靜強(qiáng)度》，規(guī)定了“通過靜強(qiáng)度結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法的飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性驗(yàn)證”要求；另一部是MIL-S-5711《軍用標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則，有人駕駛飛機(jī)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，飛行》，規(guī)定了“結(jié)構(gòu)完整性飛行驗(yàn)證”要求。1956年，出版的《美國空軍詞典》中，給出結(jié)構(gòu)完整性定義：“用于飛機(jī)設(shè)計(jì)的機(jī)體結(jié)構(gòu)承受載荷的特性”，但這種結(jié)構(gòu)特性究竟包含哪些具體內(nèi)容，承受的什么載荷，該定義并沒明確指出。但很顯然，當(dāng)時(shí)主要是指飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜載荷和靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。到了1972年9月，美國空軍正式頒布首部規(guī)定軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)和驗(yàn)證要求的軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1530《飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱 飛機(jī)要求》，才明確了飛機(jī)結(jié)構(gòu)特性的具體內(nèi)容。2005年，頒布了新的軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1530C，對結(jié)構(gòu)完整性作了更準(zhǔn)確的解釋。

從飛機(jī)所處的狀態(tài)來說，結(jié)構(gòu)完整性是指在要求的結(jié)構(gòu)安全性、結(jié)構(gòu)特性、耐久性和可保障性水平下，結(jié)構(gòu)完好和未受損傷時(shí)所處的狀態(tài)；從所涉及的內(nèi)容來說，結(jié)構(gòu)完整性是指影響飛機(jī)功能、安全使用和費(fèi)用的機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、耐久性和損傷容限的總稱。這里的強(qiáng)度是指在嚴(yán)重受載情況下機(jī)體抵抗破壞的能力。剛度是指在嚴(yán)重受載情況下，機(jī)體抵抗有害變形的能力。耐久性是指在規(guī)定使用期內(nèi)，機(jī)體抵抗開裂（包括應(yīng)力腐蝕和氫脆引起的開裂）、腐蝕、高溫退化、分層、磨損和外來物損傷作用的能力。損傷容限是指在規(guī)定的不修理使用期內(nèi)，機(jī)體抵抗由于缺陷、裂紋或其他損傷引起破壞的能力，它通常用裂紋容限/剩余強(qiáng)度來表征。功能是指在規(guī)定的使用期內(nèi)，機(jī)體完成指定工作任務(wù)的能力。

由此定義可見，飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性具有三個(gè)要素：前提、對象和內(nèi)容。也就是說，飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性的前提條件（或出發(fā)點(diǎn)）是保證飛機(jī)的安全性和經(jīng)濟(jì)性及結(jié)構(gòu)功能，這是現(xiàn)代飛機(jī)的高標(biāo)準(zhǔn)要求（安全可靠和經(jīng)濟(jì)長壽）所決定的。飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性的對象是飛機(jī)結(jié)構(gòu)件，換句話說，凡是影響功能、安全性和經(jīng)濟(jì)性的任何機(jī)體結(jié)構(gòu)件都應(yīng)作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性的對象來考慮。飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性的主要內(nèi)容是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、耐久性和損傷容限。很顯然，這里的強(qiáng)度和剛度屬傳統(tǒng)強(qiáng)度范疇。這里的損傷容限和耐久性實(shí)質(zhì)上也屬強(qiáng)度范疇，但它們已不是傳統(tǒng)的強(qiáng)度概念，而是屬于斷裂力學(xué)為理論基礎(chǔ)、以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基本方法、與疲勞強(qiáng)度密切相關(guān)的斷裂力學(xué)范疇。由此可見，結(jié)構(gòu)完整性仍然屬于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（指廣義強(qiáng)度）的范疇。

現(xiàn)代的飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性是由現(xiàn)有各種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則集成的一種先進(jìn)的飛機(jī)設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)思想，飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱是一種先進(jìn)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想體系。飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)完整性大綱的這種先進(jìn)性可以歸納為以下幾個(gè)方面：第一，既考慮了飛機(jī)使用的經(jīng)濟(jì)長壽，又考慮了飛機(jī)使用的安全可靠；第二，既強(qiáng)調(diào)了飛機(jī)機(jī)體主要結(jié)構(gòu)，又全面考慮了影響功能、經(jīng)濟(jì)性和安全性的所有次要結(jié)構(gòu)和機(jī)內(nèi)各種系統(tǒng)；第三，既考慮了飛機(jī)載荷、振動(dòng)、噪聲、氣動(dòng)彈性、氣動(dòng)加熱等載荷使用環(huán)境，又全面考慮了外界自然環(huán)境——化學(xué)、氣候、雷擊、外來物等；第四，既強(qiáng)調(diào)了耐久性、損傷容限的斷裂強(qiáng)度要求，又全面地考慮了傳統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度要求；第五，既考慮了飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求（傳統(tǒng)強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度），又從強(qiáng)度角度考慮了飛機(jī)結(jié)構(gòu)功能要求；第六，既規(guī)定了設(shè)計(jì)研制階段和設(shè)計(jì)定型階段的要求，又規(guī)定了飛機(jī)使用階段——部隊(duì)管理要求；第七，既規(guī)定了飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)特性（強(qiáng)度、剛度、耐久性和損傷容限等）的設(shè)計(jì)要求，又一一對應(yīng)地規(guī)定了這些要求的驗(yàn)證要求等。