飞机结构典型故障分析与设计改进

目录
第1章 总论
1.1 历史回顾与认识
1.2 飞机结构故障形式及其危害
1.3 故障成因分析方法
1.3.1 产品失效致因论
1.3.2 飞机结构故障或失效的原因
1.3.3 故障分析方法
1.4 故障治理方法
1.5 值得反思的问题
第2章 复合材料调节板前缘断裂故障分析及设计改进
2.1 引论
2.1.1 进气道复合材料调节板结构设计概况
2.1.2 复合材料调节板前缘断裂故障
2.2 复合材料调节板前缘结构失效分析
2.2.1 设计载荷
2.2.2 复合材料调节板结构强度分析
2.2.2.1 计算模型
2.2.2.2 计算分析结果
2.2.3 复合材料调节板结构研制阶段的验证试验结果
2.2.3.1 高温静力试验
2.2.3.2 高温振动试验
2.2.4 复合材料后调节板装机及领先试飞
2.2.5 结构失效分析
2.2.5.1 失效的定性分析
2.2.5.2 破坏部位的失效计算分析
2.2.5.3 机理分析
2.2.6 故障再现试验
2.2.7 故障分析结论
2.3 调节板前缘结构设计改进
2.3.1 已破损后调节板的处理
2.3.2 已装机或装配的后调节板设计改进
2.3.3 已生产制件但未装配的后调节板设计改进
2.3.4 后续生产的后调节板设计改进
2.4 调节板结构改进实施效果
2.5 经验教训
第3章 歼8飞机后减速板断裂故障治理
3.1 引论
3.1.1 歼8飞机后减速板结构设计概况
3.1.1.1 减速板的功能
3.1.1.2 歼8飞机后减速板结构形式
3.1.2 减速板结构失效情况
3.2 减速板失效分析
3.2.1 后减速板的载荷
3.2.2 后减速板强度计算
3.2.3 断口宏观形貌
3.2.4 成分分析
3.2.5 断口微观形貌
3.2.6 载荷、环境分析
3.2.7 失效分析结论
3.3 后减速板结构设计改进
3.3.1 后减速板设计改进原则
3.3.2 后减速板结构设计改进依据
3.3.3 后减速板结构设计改进
3.3.3.1 后减速板结构设计
3.3.3.2 改进方案的试飞测试与试验验证
3.4 后减速板改进的实施效果
3.5 经验教训
第4章 歼8飞机第42框腐蚀损伤与综合治理
4.1 引论
4.1.1 第42框结构概况
4.1.2 第42框下框段腐蚀损伤
4.2 第42框下半框腐蚀开裂失效分析
4.2.1 下半框结构强度分析
4.2.2 下框段断口综合分析
4.2.2.1 下框段腐蚀断裂的宏观形貌
4.2.2.2 下框段腐蚀断裂的微观形貌
4.2.2.3 能谱分析
4.2.2.4 低倍和显微组织
4.2.2.5 力学性能测试
4.2.2.6 材料成分分析
4.2.3 飞机使用环境分析
4.2.3.1 飞机使用环境分类
4.2.3.2 潮湿空气环境
4.2.3.3 海洋大气环境
4.2.3.4 工业大气环境
4.2.3.5 机上腐蚀环境
4.2.4 使用维护分析
4.2.5 下半框腹板的材料特性
4.2.6 油箱材料及其涂层
4.2.7 腐蚀机理分析
4.2.8 失效分析结论
4.3 第42框下半框腐蚀故障修理
4.3.1 下半框腐蚀故障修理的指导思想
4.3.2 下半框修理原则
4.3.2.1 等强度原则
4.3.2.2 等刚度原则
4.3.2.3 疲劳强度原则
4.3.2.4 腐蚀控制原则
4.3.2.5 重量控制原则
4.3.2.6 工艺性和经济性原则
4.3.3 下半框腐蚀故障修理方案
4.3.3.1 下半框腐蚀故障修理的总体方案
4.3.3.2 下半框腐蚀损伤检测
4.3.3.3 结构损伤的去除
4.3.3.4 加强件设计与装配
4.3.3.5 结构表面防护措施
4.3.4 修复方案的试验验证
4.3.5 验证试验结果和结论
4.3.5.1 刚度试验
4.3.5.2 静强度试验
4.3.5.3 疲劳强度试验
4.4 下半框补强修理、改进设计的效果
4.4.1 修理后第42框达到寿命指标要求
4.4.2 提高飞机完好率解除飞行限制
4.5 经验与教训
第5章 歼8飞机腹鳍结构故障分析与治理
5.1 引论
5.1.1 歼8飞机腹鳍结构设计概况
5.1.2 腹鳍结构裂纹与螺栓断裂故障
5.2 腹鳍结构失效分析
5.2.1 设计载荷
5.2.2 腹鳍结构强度分析
5.2.3 导流片故障形式归类与设计更改措施
5.2.4 腹鳍结构失效分析
5.2.4.1 腹鳍设计综合分析
5.2.4.2 载荷环境分析
5.2.4.3 腹鳍结构失效分析结论
5.3 腹鳍根部结构设计改进
5.3.1 腹鳍结构改装设计原则
5.3.2 增加腹鳍内伸接头的设计改进
5.3.3 其他改进措施探索研究
5.3.4 腹鳍改装地面测试对比试验
5.3.5 腹鳍改装飞行测试对比试验
5.3.5.1 飞行测试参数
5.3.5.2 飞行测试状态
5.3.5.3 4种腹鳍状态试飞情况
5.3.5.4 飞行测试结论
5.3.6 重量、重心变化情况
5.3.7 改装方案综合对比
5.3.7.1 各改装方案的结构对比
5.3.7.2 各改装方案的工艺对比
5.3.7.3 各方案综合对比结论
5.4 腹鳍结构改进实施效果
5.4.1 外场飞机腹鳍改装
5.4.2 改装后腹鳍故障统计
5.5 经验教训
第6章 歼8飞机后机身尾尖结构故障综合治理
6.1 引论
6.1.1 后机身尾尖结构设计概况
6.1.2 后机身尾尖裂纹故障
6.2 尾尖结构失效分析
6.2.1 总体布局方面的问题
6.2.2 发动机喷流高温环境的影响
6.2.3 振动与噪声环境的影响
6.2.4 装配载荷的影响
6.2.5 结构设计的影响
6.3 尾尖结构故障综合治理
6.3.1 去除尾尖的综合治理方案
6.3.1.1 主要技术依据
6.3.1.2 试飞测试验证
6.3.2 去尾尖方案的技术关键
6.3.3 去尾尖方案结构设计
6.3.3.1 尾尖结构改进方案
6.3.3.2 伞舱结构协调更改设计
6.3.4 试飞考核验证
6.3.4.1 飞行测温对比试验
6.3.4.2 小尾尖加装大挡板对飞机加速性的影响
6.3.5 根治尾尖多发性故障解决方案研究结论
6.4 去除尾尖改装实施效果
6.4.1 歼8系列飞机尾尖结构改装
6.4.2 飞行使用考核
6.4.3 结论
6.5 经验教训
第7章 准全尺寸疲劳试验翼身组合体翼根结构设计改进
7.1 引论
7.1.1 准全尺寸疲劳试验翼身组合体翼盒结构与试验概况
7.1.1.1 准全尺寸翼身组合体研制背景
7.1.1.2 准全尺寸翼身组合体外翼结构设计概况
7.1.1.3 准全尺寸翼身组合体疲劳试验加载特点
7.1.2 准全尺寸翼身组合体翼根结构疲劳断裂概况
7.2 翼根结构失效分析
7.2.1 翼根裂纹宏观特点
7.2.2 失效部位结构特征分析
7.2.3 失效部位计算分析
7.2.4 疲劳开裂处断口分析
7.2.4.1 断口宏观形貌
7.2.4.2 断口微观分析
7.2.5 组织检查
7.2.6 化学成分分析
7.2.7 材料拉伸性能测试与分析
7.2.8 表面加工质量检查
7.2.9 下带板疲劳开裂综合分析
7.2.10 下带板疲劳寿命估算
7.2.10.1 沿垂直于板厚方向疲劳裂纹扩展寿命计算
7.2.10.2 沿长度方向的疲劳裂纹扩展寿命计算……
7.2.10.3 断口疲劳萌生寿命及疲劳裂纹长度与循环周次之间的定量分析
7.2.10.4 断口疲劳应力范围和最大疲劳应力定量分析
7.2.10.5 断口定量分析结果的综合分析
7.2.11 失效分析结论
7.3 翼根结构细节设计改进
7.3.1 翼根结构细节设计改进原则
7.3.2 翼根下带板过渡圆角R处结构改进
7.3.3 下对接带板设计计算分析
7.3.3.1 下对接带板结构形式
7.3.3.2 耳片载荷与应力计算
7.3.4 翼根结构细节改进的试验验证
7.3.4.1 改进方案典型试验件设计
7.3.4.2 典型件试验验证与结论
7.4 翼根结构细节设计改进的实施效果
7.4.1 搭接板—圆头钉方案准全尺寸翼身组合体疲劳试验
7.4.2 搭接板—埋头钉方案准全尺寸翼身组合体疲劳试验
7.4.3 翼根外观细节改进与验证
7.4.3.1 研究背景
7.4.3.2 改进实施内容
7.4.3.3 计算分析与试验验证
7.5 经验教训
第8章 平尾静力试验断裂失效与设计改进
8.1 引论
8.1.1 平尾结构设计概况
8.1.2 平尾静力试验断裂失效概况
8.2 平尾结构断裂故障失效分析
8.2.1 平尾结构传力特点与结构选材
8.2.2 平尾根部连接结构特点
8.2.3 平尾结构失效分析
8.2.3.1 平尾根部边肋后段搭接区钉孔加工质量检查
8.2.3.2 平尾构件失效断口分析
8.2.3.3 主承力构件材料成分、性能与组织检查
8.2.4 平尾静力试验数据分析
8.2.4.1 位移分析
8.2.4.2 破坏情况应变分析
8.2.5 失效分析结论
8.3 平尾复合材料结构补强设计改进与实施效果
8.3.1 补强设计原则
8.3.2 补强设计改进
8.3.2.1 试验飞机右平尾补强设计
8.3.2.2 平尾根部局部设计改进
8.3.3 补强设计改进实施效果
8.3.4 试验结果分析与结论
8.4 批生产飞机平尾结构改进设计
8.5 经验教训
第9章 歼8飞机机翼第2梁腐蚀失效分析与修理
9.1 引论
9.1.1 歼8飞机机翼第2梁结构设计概况
9.1.2 第2梁结构腐蚀失效
9.2 歼8飞机第2梁腹板腐蚀失效分析
9.2.1 第2梁腐蚀形态
9.2.2 腐蚀环境
9.2.3 使用维护的影响
9.2.4 第2梁的设计选材及表面防护
9.2.4.1 结构材料
9.2.4.2 结构涂层系统
9.2.5 腐蚀失效分析结论
9.3 第2梁腹板补强修理
9.3.1 补强修理准则
9.3.2 腹板补强修理方案
9.3.3 腐蚀产物的去除及其表面防护
9.3.3.1 清除腐蚀产物
9.3.3.2 腐蚀部位修理后表面防护
9.4 第2梁腐蚀补强修理效果
9.5 经验教训
第10章 歼8飞机机翼第1梁耳片应力腐蚀控制
10.1 引论
10.1.1 机翼第1梁结构设计概况
10.1.2 第1梁接头耳片断裂故障
10.1.3 第1梁接头耳片工作环境
10.2 第1梁头部连接耳片失效分析
10.2.1 耳片强度计算分析
10.2.2 耳片结构选材
10.2.3 耳片断口形貌
10.2.3.1 断口宏观形貌
10.2.3.2 断口微观形貌
10.2.3.3 视频显微观察
10.2.4 材料成分分析与检测
10.2.5 失效分析结论
10.3 机翼第1梁耳片应力腐蚀控制
10.3.1 基本检查方法
10.3.2 外场腐蚀环境控制与耳片损伤修理
10.3.3 耳片抗应力腐蚀设计改进
10.4 经验教训
第11章 歼8飞机主起落架机轮半轴裂纹故障分析及处理
11.1 引论
11.1.1 主起落架结构设计概况
11.1.2 主起落架机轮半轴故障概况
11.2 主起落架机轮半轴失效分析
11.2.1 主起落架机轮半轴受力分析
11.2.2 机轮半轴裂纹检测及断口分析
11.2.2.1 外场机轮半轴断裂检查
11.2.2.2 大修厂机轮半轴裂纹检查
11.2.3 主起落架机轮半轴疲劳试验结果
11.2.3.1 机轮半轴疲劳试验破坏部位
11.2.3.2 试验结果与使用情况差异分析
11.2.4 外场飞机使用特点分析
11.2.5 主起落架机轮半轴失效分析结论
11.3 主起落架机轮半轴结构设计改进
11.3.1 半轴结构设计改进原则
11.3.2 半轴结构细节设计改进
11.4 机轮半轴改进设计后寿命评估
11.4.1 半轴疲劳寿命对比结果
11.4.2 半轴损伤容限计算
11.5 经验教训
第12章 歼8飞机空速管断裂与前轮摆振故障治理
12.1 引论
12.2 空速管故障与前轮摆振
12.2.1 空速管裂纹故障的规律和特征
12.2.2 前轮摆振的影响
12.3 前轮摆振分析
12.3.1 前轮摆振历史回顾
12.3.2 前轮摆振的特点和规律
12.3.3 前起落架两种型号减摆器的特点
12.3.4 前轮摆振分析
12.3.4.1 摆振计算与减摆器的阻尼特性
12.3.4.2 前起落架支柱结构差异
12.3.4.3 前轮载荷的影响
12.3.4.4 摆振分析结论
12.4 空速管故障解决途径
12.4.1 改变频率特性
12.4.2 改变前轮稳定距
12.4.3 降低轮胎压力、更换小型机轮
12.4.4 换装ZJB－1A型减摆器,提高传扭件强度、刚度和耐磨性
12.5 减摆器换装实施效果
12.6 经验教训
附录 值得反思的问题及经验教训汇总
参考文献