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第一章 概论1

1.1概述1

1.1.1起落架的基本功能1

1.1.2起落架强度设计的任务2

1.2飞机起飞着陆典型过程3

1.2.1起飞过程3

1.2.2着陆过程4

1.2.3 飞机起飞着陆基本设计情况5

1.3起落架的配置和基本类型7

1.3.1起落架的配置7

1.3.2起落架的配置对飞机地面运动的影响8

1.3.3起落架结构布局的基本类型9

1.3.4功能机构14

1.3.5起飞加速装置和着陆减速装置19

1.4起落架缓冲器工作原理24

1.4.1引言24

1.4.2油气式缓冲器26

1.4.3全油液缓冲器27

1.4.4双腔缓冲器31

1.5航空机轮34

1.5.1引言34

1.5.2轮毂36

1.5.3刹车装置39

1.5.4航空轮胎49

1.6航天飞机起落装置55

1.6.1 引言55

1.6.2起落方式及几种典型航天飞机起落概况56

1.6.3水平起落装置的结构、性能、载荷要求及设计特点58

1.6.4航天飞机起飞装置（起飞车）65

1.7起落架使用寿命66

1.7.1引言66

1.7.2起落架定寿原理72

1.7.3老机起落架延寿74

1.8起落架故障和使用维护81

1.8.1 引言81

1.8.2起落架常见故障81

1.8.3对起落架使用维护的基本要求85

参考文献91

第二章 强度设计和试验原则91

2.1概述93

2.1.1 引言93

2.1.2可靠性要求93

2.1.3强度设计思想的发展过程94

2.1.4强度分析与优化设计97

2.1.5计算机辅助起落架设计98

2.2起落架结构完整性大纲98

2.2.1 结构完整性大纲任务的分类98

2.2.2设计准则（任务Ⅰ）102

2.2.3设计分析和研制试验（任务Ⅱ）105

2.2.4 全尺寸试验（任务Ⅲ）108

2.2.5机队管理数据（任务Ⅳ）112

2.2.6机队管理（任务Ⅴ）114

2.2.7质量保证措施115

2.3统计分析基础115

2.3.1引言116

2.3.2两种常用的分布及其特征量117

2.3.3参数估计120

2.3.4假设检验126

2.3.5回归分析133

2.3.6可疑观测值的取舍136

2.4强度试验原则137

2.4.1引言137

2.4.2起落架静强度与刚度试验138

2.4.3落震试验138

2.4.4摆振试验139

2.4.5疲劳试验139

2.4.6耐久性试验140

2.4.7损伤容限试验140

参考文献140

第三章 起落架及飞机地面载荷140

3.1概述141

3.2地面环境143

3.2.1 引言143

3.2.2机场跑道143

3.2.3地面阵风150

3.2.4 能见度151

3.3陆基飞机地面载荷规范使用说明153

3.3.1 有关规定153

3.3.2重量分类153

3.3.3 起落架缓冲系统应吸收的着陆功量154

3.3.4起落架垂直载荷系数ny的确定157

3.3.5对称着陆情况158

3.3.6偏航着陆情况167

3.3.7单个主起落架着陆情况168

3.3.8地面滑行情况168

3.3.9刹车情况171

3.3.10转弯情况174

3.3.11打地转情况179

3.3.12牵引情况179

3.3.13尾起落架特殊受载情况182

3.3.14尾起落架受阻情况182

3.4军用水上飞机的水动载荷及其登陆轮架的地面载荷和使用说明183

3.4.1水动载荷及其使用说明183

3.4.2登陆轮架的载荷194

3.5地面载荷谱196

3.5.1 引言196

3.5.2随机谱的实测与编制196

3.5.3程序块谱的编制197

3.5.4编谱中应注意的问题197

3.5.5地面载荷谱组成200

3.5.6水面载荷谱202

3.6非正常起飞与非正常着陆203

3.6.1非正常起飞203

3.6.2非正常着陆204

3.7其它载荷211

3.7.1收放作动筒载荷211

3.7.2阻力伞218

3.7.3 着陆拦阻系统载荷221

3.8地面载荷的试飞实测227

3.8.1下沉速度的实测227

3.8.2 飞机地面载荷的实测方法237

3.8.3 某飞机主起落架刹车载荷谱的实测243

参考文献251

第四章 主体材料253

4.1概述253

4.1.1基本符号表253

4.1.2 引言254

4.1.3选材原则254

4.2起落架常用材料的物理机械性能256

4.2.1 定义256

4.2.2常用材料258

4.2.3 成分、机械性能及物理性能260

4.2.4材料的摩擦特性262

4.3材料的疲劳特性263

4.3.1引言263

4.3.2疲劳寿命的特点及影响因素264

4.3.3S—N曲线的工程设计266

4.3.4 △σ—ε曲线与△ε—N曲线286

4.4材料的断裂特性329

4.4.1 引言329

4.4.2平面应变断裂韧度（KIc）330

4.4.3表面裂纹断裂韧度（KI？）341

4.4.4疲劳裂纹扩展速率da/dN345

4.4.5平面应力阻力KR曲线352

4.4.6弹塑性断裂阻力JR曲线359

4.4.7应力腐蚀断裂韧度KIscc和da/dt363

4.5材料防腐蚀特性369

4.5.1 引言369

4.5.2金属腐蚀机理369

4.5.3金属腐蚀特点370

4.5.4腐蚀分类371

4.5.5影响金属腐蚀的因素373

4.5.6腐蚀的控制方法379

4.6断口分析380

4.6.1金属断裂形态分类380

4.6.2几个基本术语382

4.6.3宏观分析385

4.6.4微观分析388

4.6.5起落架断口实例391

参考文献393

第五章 静强度校核方法5.1概述395

5.1.1 引言395

5.1.2范围和方法395

5.2强度理论和判据标准397

5.2.1强度理论397

5.2.2判据标准401

5.3起落架结构的系统计算402

5.3.1 常规起落架的系统计算402

5.3.2 多轮式起落架的系统计算404

5.4结构强度校核方法410

5.4.1引言410

5.4.2连接接头411

5.4.3耳片419

5.4.4螺纹和螺栓429

5.4.5筒形件436

5.4.6杆件的稳定性449

5.4.7焊接件466

5.4.8曲梁489

5.4.9航空轴承493

5.4.10硬板503

5.4.11压力容器539

5.5接触应力553

5.5.1赫芝理论及计算原理554

5.5.2接触承载能力和容许值558

5.5.3接触疲劳561

5.6结构静强度与刚度试验563

5.6.1试验件与试验件支持563

5.6.2试验程序564

5.6.3光弹贴片修形试验564

5.6.4刚度试验565

5.6.5静强度试验566

参考文献569

第六章 有限元素法在起落架设计中的应用569

6.1概述571

6.1.1 元素形态与形函数571

6.1.2 元素的应变与应力表达式572

6.1.3元素刚度矩阵572

6.1.4 元素节点外力—等效节点载荷573

6.1.5 总刚度矩阵与结构节点平衡方程573

6.1.6边界条件的应用和应力计算574

6.2结构细节分析有限元法574

6.2.1 引言574

6.2.2典型元件的刚度矩阵及应力矩阵576

6.3有限元静、动力分析中的数值方法593

6.3.1具有对称正定系数阵的线 代数方程组的Crout分解法593

6.3.2矩阵特征问题的求解方法596

6.3.3有限元素法中常用的数值积分技术602

6.4弹性体接触有限元分析604

6.4.1弹性接触问题的基本理论604

6.4.2三维弹性接触的有限元混合法607

6.5起落架部件的有限元分析实例610

6.5.1 引言610

6.5.2 计算模型610

6.5.3数据准备610

6.5.4工程实例611

参考文献620

第七章 缓冲性能及动载荷的计算和试验620

7.1概述623

7.2缓冲性能参数的设计计算621

7.2.1 引言623

7.2.2主要参数求解623

7.2.3 支柱式起落架缓冲系统参数选取的工程方法629

7.2.4 用动能的变化确定摇臂式起落架缓冲器的通油孔面积634

7.3缓冲性能校核计算644

7.3.1 引言644

7.3.2摇臂式起落架的校核计算方法645

7.3.3半摇臂式起落架的校核计算661

7.3.4 支柱式（双气室油液缓冲器）起落架的校核计算663

7.3.5车架式起落架的校核计算方法672

7.4缓冲器参数对缓冲性能的影响分析684

7.4.1主要参数的影响分析684

7.4.2缓冲器参数调整的实例分析687

7.5着陆时机轮起转回弹动力分析688

7.5.1 引言688

7.5.2分析模型的建立688

7.5.3 系统动力方程的建立690

7.5.4算例694

7.6飞机地面滑行动力分析698

7.6.1 引言698

7.6.2跑道不平度准则699

7.6.3滑行动力响应分析方法705

7.6.4滑行随机谱的推导709

7.7起落架落震试验711

7.7.1 引言711

7.7.2试验设备及试验分类711

7.7.3落震试验的原始参数713

7.7.4试验项目714

7.7.5试验要求718

7.7.6测量方法及数据处理719

7.7.7试验分析724

7.7.8S8Ⅱ型飞机主起落架落震试验计算727

7.7.9斜面落震试验728

参考文献732

第八章 摆振735

8.1概述735

8.1.1 引言735

8.1.2防摆措施736

8.2摆振理论737

8.2.1 简化理论737

8.2.2线性理论简介746

8.3飞机滑跑方向稳定性751

8.3.1 引言751

8.3.2基本假设751

8.3.3 飞机滑跑小扰动运动方程组752

8.3.4微分方程组的特征方程式754

8.3.5计算实例755

8.4减摆器构造和强度计算756

8.4.1 减摆器构造和工作原理756

8.4.2减摆器载荷计算757

8.5前轮减摆系统试验759

8.5.1摆振试验759

8.5.2 减摆器阻尼的测试762

8.5.3轮胎的其它摆振参数测试764

参考文献770

第九章 疲劳设计771

9.1概述771

9.1.1起落架疲劳问题的特殊性772

9.1.2疲劳设计工作内容774

9.2金属疲劳基本理论775

9.2.1疲劳裂纹的生成776

9.2.2疲劳裂纹的扩展778

9.2.3瞬时断裂阶段780

9.3疲劳载荷谱的编制781

9.3.1 引言781

9.3.2关于载荷谱编制的要求781

9.3.3着陆载荷谱的编制782

9.3.4地面滑跑载荷谱的编制784

9.3.5刹车载荷谱的编制786

9.3.6转弯载荷谱的编制786

9.3.7 牵引载荷谱的编制787

9.3.8前轮静态操纵谱的编制788

9.3.9 发动机地面试车谱的编制789

9.3.10其它受载情况载荷谱790

9.3.11S8型飞机地面载荷谱790

9.3.12疲劳分析谱的编制792

9.3.13疲劳试验谱的编制794

9.4安全寿命分析795

9.4.1名义应力法797

9.4.2局部应力—应变法807

9.4.3疲劳寿命与疲劳分散系数815

9.4.4DFR方法及其标准S—N曲线827

9.4.5 复合应力状态下的疲劳寿命分析方法845

9.4.6 结构件疲劳分析方法858

9.5起落架全尺寸疲劳试验873

9.5.1 引言873

9.5.2试验分类及试验步骤873

9.5.3试验的一般技术要求874

9.5.4疲劳试验实施原理875

9.5.5 定检探伤及裂纹监测878

9.5.6载荷标定与误差计算881

9.5.7试验件的修理及现场处置884

9.5.8断口分析886

9.5.9试验寿命的确定和分散系数887

9.6设计使用寿命的确定888

9.6.1 设计使用寿命的初步确定889

9.6.2 设计使用寿命的进一步确定890

9.7起落架结构抗疲劳细节设计893

9.7.1 抗疲劳细节设计的一般原则893

9.7.2 分类结构细节设计要求904

9.7.3设计范例929

参考文献960

第十章 损伤容限设计963

10.1概述963

10.2损伤容限设计要求966

10.2.1一般要求966

10.2.2初始缺陷的假设966

10.2.3剩余强度要求970

10.2.4配套要求970

10.3飞—续—飞载荷谱的编制971

10.3.1绘制使用剖面图971

10.3.2编制设计使用谱975

10.3.3疲劳试验谱的换算979

10.3.4谱的合理性和可靠性检查979

10.4含裂纹结构剩余强度分析980

10.4.1剩余强度许用值法〔31〕980

10.4.2断裂判据法985

10.4.3元件或模拟件的剩余强度试验990

10.5裂纹扩展寿命分析992

10.5.1由损伤容限特性图预测裂纹扩展寿命992

10.5.2线性累积法预测裂纹扩展寿命994

10.5.3元件或模拟件的裂纹扩展寿命试验1004

10.6全尺寸结构损伤容限试验1006

10.6.1试验工作程序1006

10.6.2疲劳试验与损伤容限试验的转换1008

10.6.3裂纹扩展寿命试验1009

10.6.4剩余强度试验1010

10.7翻修期的确定1011

参考文献1012

第十一章 耐久性设计1015

11.1概述1015

11.1.1耐久性与损伤容限设计原理1015

11.1.2术语1016

11.2结构耐久性细节设计要求和设计原则1017

11.2.1耐久性细节设计控制计划1017

11.2.2起落架结构耐久性细节设计1018

11.3耐久性设计要求和分析准则1018

11.3.1耐久性设计要求1018

11.3.2耐久性分析准则1019

11.4当量初始缺陷尺寸确定原理1022

11.4.1断口金相分析反推法1022

11.4.2基于疲劳寿命（TTCI）的反推法1023

11.4.3选用有关设计标准的规定值1026

11.5耐久性分析方法与经济寿命预测1027

11.5.1耐久性分析方法摘要1028

11.5.2使用裂纹扩展的控制曲线1033

11.5.3裂纹超出量概率与经济寿命预测1034

11.5.4损伤度的格式及说明1035

11.6结构耐久性试验原理1038

11.6.1IFQ试验原理1038

11.6.2全尺寸结构耐久性试验原理1047

11.7结束语1051

参考文献1051

附录计算机程序1053

QCH—1 支柱式主起落架系统分析程序1053

QCH—2 缓冲系统校核计算程序1057

QCH—3 起落架油孔设计程序1060

QCH—4 疲劳寿命分析程序1063

QCH—5 裂纹扩展寿命分析程序1066

QCH—6 六节点三角形环状等参元应力计算程序1073

QCH—7 三维应力有限元分析程序（FEM3）1078

QCH—8 三维接触应力有限元分析程序（CFEM3）1081

QCH—9 起落架结构剩余强度分析程序1083

QCH—10 起落架结构裂纹扩展分析程序1086

QCH—11 环境-载荷复合作用下的裂纹扩展分析程序1090

QCH—12 材料da/dN数据处理程序1093

QCH—13 前轮摆振计算程序（SHIMMY）1097

QCH—14 起落架落震试验分析程序1102

QCH—15 起转回弹动力分析程序（SLGA）1104

QCH—16 起飞滑跑和突然刹车时起落架载荷分析程序（DHGS）1111