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第1章　飞机结构抗坠撞设计概念和设计准则1

1.1　概述1

1.2　基本设计思想3

1.3　基本术语的定义与解释4

1.3.1　可生存事故4

1.3.2　生存力及生存力包线4

1.3.3　机体结构的抗坠撞性能5

1.3.4　可生存事故中飞机速度变化的累计频率曲线5

1.3.5　可生存事故中飞机的撞击过载8

1.3.6　人对瞬时加速度的耐受力10

1.4　坐标系与飞机姿态13

1.4.1 坐标系13

1.4.2　飞机姿态14

1.4.3　撞击时的角度定义15

1.5 坠撞载荷及相关项15

1.5.1 向前载荷16

1.5.2　向后载荷16

1.5.3 向下载荷16

1.5.4　向上载荷16

1.5.5　侧向载荷16

1.5.6　坠撞合力17

1.6　提高机体结构抗坠撞性能的措施和途径17

1.6.1　正确的设计观念17

1.6.2　一般设计要求17

第2章　抗坠撞设计条件和状态19

2.1　概述19

2.2　撞击条件和坠撞状态21

2.2.1　MIL-STD-1290（AV）标准的规定21

2.2.2　JSSG-2010-7和MIL-STD-1290A的规定22

2.3 两个标准规定的主要区别24

2.4　坠撞设计条件确定的例子25

第3章　抗坠撞分析方法和计算软件27

3.1　概述27

3.2 飞行器坠撞问题的描述方法27

3.2.1　有限元法简介28

3.2.2　显式解法和隐式解法的一般过程29

3.2.3　坠撞分析中几个值得注意的问题31

3.2.4　显式有限元的发展36

3.3　飞机坠撞对计算软件的基本要求37

3.4　机体结构的数值模型38

3.5　座椅的要求39

3.6　飞机坠撞分析软件的评价和选择40

3.6.1 目前通用的分析软件及其功能40

3.6.2　软件对抗坠撞分析适用性评价42

3.6.3　结构元件破坏失效模式与处理方法45

3.7 多刚体动力学人体模型47

3.7.1　人体模型的简化47

3.7.2　多刚体计算程序ATB简介48

3.8　模型的确认49

3.8.1　模型确认所需的试验认证49

3.8.2　分析结果的检验50

3.9　一般性分析流程简介51

3.10 小结56

第4章　机体结构抗坠撞设计58

4.1　概述58

4.2　抗坠撞设计准则58

4.2.1　一般要求58

4.2.2　强度和变形59

4.2.3　结构材料和制造工艺60

4.3 导致乘员受伤的结构损坏类型60

4.3.1　作用于驾驶舱结构的纵向（挤压）载荷引起的损坏60

4.3.2　作用于机身壳体的垂直（挤压）载荷引起的损坏61

4.3.3　作用于机身壳体的侧向（挤压）载荷引起的损坏61

4.3.4　作用于机身壳体的横向（弯曲）载荷引起的损坏61

4.3.5　地板结构的变形（压曲）61

4.3.6　起落架穿透机身壳体61

4.3.7　燃油箱的断裂62

4.4　机身结构的抗坠撞设计62

4.4.1　机身结构抗坠撞性能指标62

4.4.2　坠撞时的能量关系63

4.4.3　坠撞时的动量关系64

4.4.4　改善抗坠撞性能可能采用的设计方案65

4.5　机翼与尾部结构的抗坠撞设计69

4.5.1　简要说明69

4.5.2　抗坠撞设计要求70

第5章　起落架抗坠撞设计71

5.1 概述71

5.2　结构抗坠撞设计的一般原则71

5.2.1 材料选择及结构的强度和刚度要求71

5.2.2　布局设计72

5.2.3　高吸能缓冲器设计72

5.3　特殊的缓冲器设计技术74

5.3.1　建立缓冲器模型75

5.3.2　计算结果77

第6章　乘员座椅／约束系统抗坠撞设计80

6.1　概述80

6.1.1　主要设计思想80

6.1.2　准则适用范围81

6.1.3　舒适性81

6.1.4　验收准则81

6.1.5　选择准则81

6.2　一般设计原则82

6.2.1　座椅的朝向选择82

6.2.2　座椅材料84

6.2.3　结构的连接84

6.2.4　强度分析87

6.2.5　坠撞力的衰减90

6.3　座椅强度和变形要求96

6.3.1　设计座椅时建议使用的乘员质量96

6.3.2　纵向强度和变形要求97

6.3.3　垂直方向强度和变形要求98

6.3.4　侧向强度和变形要求99

6.4　椅垫要求100

6.4.1　充填型椅垫100

6.4.2　网状椅垫100

6.5　座椅的连接件101

6.5.1　一般要求101

6.5.2　座椅部件的连接件101

6.5.3　适当的连接件101

6.6　结构试验要求101

6.6.1　一般要求101

6.6.2　要求附加试验的设计更改102

6.6.3　坠撞试验装置及假人102

6.6.4　座椅静力试验要求102

6.6.5　动力试验105

6.6.6　FAA侧向座椅试验要求108

6.7　座椅结构完整性及乘员约束确认108

6.8　专业术语110

第7章　约束装置抗坠撞设计112

7.1　概述112

7.1.1　专业术语112

7.1.2　约束装置的验收113

7.1.3　约束装置设计应考虑的因素113

7.2　一般设计原则114

7.2.1　材料114

7.2.2　结构连接114

7.2.3　束带的连接方法115

7.3　乘员束带系统设计准则115

7.3.1　一般要求115

7.3.2　前向束带装置120

7.3.3　后向束带装置121

7.3.4　侧向束带装置121

7.4　货物约束系统设计准则122

7.4.1　概述122

7.4.2　货物约束122

7.5　试验准则125

7.5.1　乘员束带装置试验125

7.5.2　担架束带装置试验125

7.5.3　货物约束系统试验125

第8章　发动机安装及燃油系统抗坠撞设计126

8.1　概述126

8.2　发动机安装系统的抗坠撞设计126

8.3　燃油系统抗坠撞设计127

8.3.1　燃油箱127

8.3.2　燃油导管130

8.4　放油130

8.4.1　分离燃油箱系统130

8.4.2　小结131

第9章　舱门／应急舱门抗坠撞设计132

9.1 概述132

9.2　专业术语132

9.3　应急舱门133

9.3.1　舱门的尺寸133

9.3.2　所需应急舱门的数目133

9.3.3　舱门位置135

9.3.4　舱门的使用136

9.3.5　舱门通路138

9.4 应急照明139

9.4.1　人员方位照明139

9.4.2　释放应急舱门用的应急照明设备140

9.4.3　应急照明灯的电源140

第10章　坠撞试验验证方法与试验技术141

10.1　概述141

10.2 国内外坠撞试验简介142

10.3 飞机结构纵向撞击试验验证方法和技术145

10.3.1　纵向撞击试验说明145

10.3.2　纵向撞击试验方法145

10.3.3　农5A飞机全机纵向撞击试验方案145

10.4　垂直坠落地面的坠撞试验验证方法和技术150

10.5 坠撞试验数据与坠撞仿真分析数据的处理及相关性分析151

10.5.1　数据处理与评估技术151

10.5.2　仿真分析结果与试验结果的相关性分析评估155

附录：CCAR 23.561和23.562条款157

参考文献160