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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/dN 345

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/dt 363

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