第一篇 金属材料结构通用设计准则 1
第1章 接头与结构的紧固件设计 1
1.1 一般设计原则 1
1.1.1 螺栓连接件设计 2
1.1.2 螺栓的选择与设计 2
1.1.3 螺栓光杆与配合孔的精度和表面粗糙度 3
1.1.4 铆钉（永久性紧固件） 11
1.1.5 铆钉细节设计方面的考虑 13
1.2 结构紧固件的选择 13
1.3 结构紧固件的布置 14
1.3.1 合理布置螺栓 14
1.3.2 螺栓排列的一般要求 15
1.3.3 铆缝的形式和铆钉的布置 16
1.4 结构紧固件的密封性设计 19
1.5 接头与结构紧固件的抗疲劳设计 19
1.5.1 合理选择铆钉排列的连接形式与参数 19
1.5.2 合理选择铆缝的结构形式 20
第2章 防雷设计 22
2.1 雷击现象 22
2.2 飞机雷击的统计分析 22
2.3 飞机的雷击分区 23
2.4 雷击对飞机的危害及影响结构损伤的雷击参数 24
2.4.1 雷击对飞机的危害 24
2.4.2 影响结构损伤的雷击参数 25
2.5 雷电的损伤机理 26
2.5.1 物理效应 26
2.5.2 电磁效应 26
2.6 燃油系统的防雷电设计 27
2.6.1 金属油箱 27
2.6.2 加油口盖和维护口盖 27
2.7 部件雷电防护要求 29
2.7.1 雷达罩 29
2.7.2 座舱盖、风挡 29
2.7.3 天线 29
2.7.4 空速管及类似的传感器 29
2.7.5 航行灯 30
2.7.6 螺旋桨和旋翼 30
2.8 搭接要求 30
2.8.1 一般要求 30
2.8.2 主搭接及主搭接线 30
2.8.3 外部金属部件搭接 30
2.8.4 外部非金属部件搭接 30
2.8.5 内部金属部件搭接 31
2.8.6 发动机搭接 31
2.8.7 飞机整体电阻 31
2.9 试验和试验方法 31
2.9.1 试验要求 31
2.9.2 试验波形 31
第3章 抗疲劳设计 34
3.1 材料选择 34
3.2 一般设计原则 34
3.3 细节设计 35
3.4 加工工艺 35
3.5 防腐蚀设计措施 36
3.6 疲劳分析的方法和步骤 37
3.7 耐久性设计 38
3.7.1 结构耐久性设计的基本要求 38
3.7.2 疲劳耐久性分析基本方法 38
第4章 损伤容限设计 40
4.1 损伤容限设计的目标、要求和内容 40
4.1.1 损伤容限的设计目标 40
4.1.2 设计要求 40
4.1.3 损伤容限的设计内容 40
4.1.4 损伤容限设计技术的理论基础 40
4.1.5 损伤容限原理 41
4.1.6 提高飞机结构损伤容限品质的设计措施 41
4.1.7 损伤容限设计的一般程序 42
4.2 损伤容限关键件及其危险部位的确定 48
4.2.1 损伤容限关键件 48
4.2.2 损伤容限危险部位的确定 48
4.3 金属结构裂纹止裂设计 49
4.3.1 缓慢裂纹扩展结构 49
4.3.2 多路传力结构 49
4.3.3 破损安全止裂结构 49
第5章 防腐蚀设计 51
5.1 结构的腐蚀机理 51
5.1.1 化学腐蚀 51
5.1.2 电化学腐蚀 51
5.2 机体结构的腐蚀类型 53
5.3 排水设计 54
5.3.1 排水孔设计 55
5.3.2 机身排水设计 56
5.4 易腐蚀零部件的可检测性和可互换性设计 58
5.4.1 可检测性设计 58
5.4.2 可互换性设计 59
5.5 典型金属结构防腐蚀设计 59
5.5.1 整体油箱 59
5.5.2 起落架 59
5.5.3 舱门及口盖 59
5.5.4 厨房和卫生间 60
5.5.5 发动机舱吊舱高温区 61
5.5.6 铝蜂窝夹层 61
5.5.7 紧固件及紧固件安装 61
第6章 系统安装设计 62
6.1 座椅的安装设计 62
6.1.1 驾驶员座椅的安装 62
6.1.2 服务员座椅的安装 63
6.1.3 旅客座椅的安装 64
6.2 行李架的安装设计 65
6.2.1 顶部行李箱 65
6.2.2 顶部行李箱组件与机身结构的连接 66
6.3 厨房、卫生间的安装设计 67
6.4 水系统 67
6.4.1 系统设计一般要求 68
6.4.2 对电气系统的要求 68
6.4.3 系统的分类和组成 68
6.5 污水处理系统 71
6.5.1 系统设计要求 71
6.5.2 系统的分类及组成 72
第7章 民机内饰设计要求与规范 76
7.1 座舱整体空间布局 76
7.1.1 基本要求 76
7.1.2 客舱 76
7.1.3 厨房 77
7.1.4 卫生间 77
7.1.5 衣帽间及行李间 78
7.2 座舱装饰设计依据 78
7.2.1 飞机总体设计要求 78
7.2.2 用户要求 80
7.3 座舱装饰设计要求 80
7.3.1 强度和刚度要求 80
7.3.2 安全性要求 80
7.3.3 舒适性要求 81
7.3.4 可维护性要求 81
7.4 旅客舱装饰设计 81
7.4.1 旅客舱装饰方案设计 81
7.4.2 色彩设计 85
7.5 照明装饰设计 86
7.5.1 照明形式 86
7.5.2 几种常用光源的特性 88
第8章 民机舱内声学设计要求与规范 90
8.1 舱内声学设计目标及设计原则 90
8.1.1 设计目标 90
8.1.2 设计原则 90
8.2 舱内主要噪声源 91
8.2.1 发动机动力系统噪声 91
8.2.2 机体结构气动噪声 93
8.2.3 辅助动力装置系统噪声 93
8.2.4 环控设备及管路系统噪声 93
8.2.5 其他机载设备系统噪声 94
8.3 壁板结构声学设计 94
8.3.1 双层壁板降噪结构 94
8.3.2 隔声绝热层的应用 95
8.3.3 隔振器的应用 96
8.3.4 阻尼的应用 97
8.3.5 吸声设计 97
8.3.6 蜂窝刚度壁板结构 98
8.4 环控管道消声器声学设计 98
8.4.1 消声器设计流程和设计要求 98
8.4.2 消声器性能评价及类型 99
8.4.3 消声器设计与计算 102
8.5 主动噪声控制技术 107
8.5.1 主动噪声控制的基本原理 107
8.5.2 主动控制算法 107
8.5.3 主动降噪系统优化设计方案 112
8.5.4 飞机舱内噪声主动控制应用 113
第9章 民机声载荷严重部位要求 115
9.1 飞机近场噪声环境及其结构的声载荷预计 115
9.1.1 声激励环境预测 115
9.1.2 声载荷 115
9.2 在声载荷作用下的结构设计分析及声疲劳寿命的预计 116
9.2.1 抗声疲劳结构设计 116
9.2.2 声疲劳的分析及寿命预计 118
第10章 先进金属材料和先进加工工艺的应用 130
10.1 铝锂合金的特点和应用 130
10.1.1 铝锂合金的特点 130
10.1.2 铝锂合金的发展和应用 130
10.1.3 我国铝锂合金的开发及应用 132
10.2 激光焊与搅拌摩擦焊的特点和应用 132
10.2.1 激光焊的特点和应用 132
10.2.2 搅拌摩擦焊的特点和应用 135
第11章 金属结构的工艺性 141
11.1 影响结构工艺性的主要因素 141
11.2 提高工艺性要求的设计措施 141
11.2.1 选择合理的飞机外形 141
11.2.2 结构的装配工艺性 142
11.2.3 零件的工艺性 146
11.2.4 结构的继承性和规格化 149
第二篇 复合材料结构通用设计准则 151
第12章 FAA资讯通报AC 20-107典型问题解读 151
12.1 复合材料设计许用值与设计值 151
12.1.1 AC 20-107B有关定义 151
12.1.2 许用值和设计值术语的演变 151
12.2 许用值和设计值的定义范畴 151
12.2.1 许用值 151
12.2.2 设计值 153
12.3 许用值与设计值的关系 153
12.4 许用值和设计值的确定方法 154
12.4.1 许用值的确定方法 154
12.4.2 确定结构设计值的方法 155
12.5 与结构设计有关的材料许用值试验方案 157
12.5.1 建议的典型层压板类型 157
12.5.2 试验矩阵和试验要求 158
12.5.3 建议采用的试验方法 161
12.5.4 试样状态调节方法 163
12.5.5 冲击能量确定方法的建议 165
12.5.6 含缺口试样拉伸与压缩强度估算方法 165
12.6 CAI（冲击后压缩强度） 168
12.6.1 CAI的由来和演变 168
12.6.2 空客公司CAl的确定方法 169
12.7 环境影响（结构胶接和结构防护） 169
12.7.1 结构胶接 169
12.7.2 结构防护 170
第13章 复合材料层合板结构铺层设计 171
13.1 复合材料层合板结构的铺层设计准则 171
13.1.1 层合板与层合结构 171
13.1.2 层合结构设计原则 172
13.2 复合材料基体与纤维的比例对性能的影响 178
13.3 复合材料层合板结构工艺成型 179
13.3.1 层合结构件工艺性考虑 179
13.3.2 连接部位设计工艺性考虑 180
13.3.3 成型工艺对零件结构形状的要求 180
第14章 复合材料夹层结构设计准则 184
14.1 复合材料夹层结构的面板、芯子、胶粘剂的选择标准 184
14.1.1 面板选择 184
14.1.2 芯子选择 184
14.1.3 胶粘剂选择 186
14.2 复合材料夹层结构的边缘闭合设计 187
14.2.1 边缘闭合设计 187
14.2.2 参考设计案例 188
第15章 复合材料机械连接 190
15.1 复合材料机械连接概述 190
15.2 复合材料机械连接设计基础 191
15.2.1 机械连接载荷和破坏模式 191
15.2.2 机械连接几何参数的定义及选择 193
15.2.3 机械连接形式及选择 193
15.2.4 紧固件的选用及对拧紧力矩的要求 194
15.2.5 连接区的铺层设计 196
15.2.6 影响复合材料机械连接强度的主要因素 196
第16章 复合材料零件受环境的影响以及防护 203
16.1 气候环境的影响 203
16.1.1 湿热环境 203
16.1.2 老化环境 205
16.1.3 冲击环境 206
16.1.4 海洋环境 207
16.2 雷击 207
16.3 电化学腐蚀 209
16.4 其他环境影响 210
第17章 复合材料零件损伤检测和结构修理 211
17.1 复合材料缺陷和损伤 211
17.2 复合材料损伤检测 211
17.3 材质检验 217
17.4 断口观察分析 218
17.5 复合材料损伤修理 218
17.5.1 复合材料修理要求和设计原则 218
17.5.2 复合材料修理特点 219
17.5.3 复合材料修理方法 219
17.6 复合材料结构常见损伤修理 227
17.6.1 层压结构常见损伤修理 227
17.6.2 夹层结构常见损伤修理 228
17.6.3 结构损伤修理程序 231
第18章 热塑性复合材料和热塑性复合材料焊接的应用 233
18.1 热塑性复合材料的特点 233
18.2 热塑性复合材料的应用 234
18.3 热塑性复合材料焊接的特点和应用 236
18.3.1 超声波焊接 236
18.3.2 电阻焊 237
18.3.3 感应焊 237
18.3.4 热板焊接 238
18.3.5 激光焊接 238
18.3.6 红外焊接 238
第19章 先进纤维金属层板的特点和应用 240
19.1 纤维金属层板材料分类 240
19.1.1 ARALL 241
19.1.2 CARALL 241
19.1.3 GLARE 241
19.2 纤维金属层板材料特点 242
19.2.1 GLARE层板的基本力学性能 243
19.2.2 GLARE层板的冲击性能 244
19.2.3 GLARE层板的挤压性能 245
19.2.4 GLARE层板的疲劳性能 245
19.2.5 GLARE层板的缺口剩余强度 246
19.2.6 GLARE层板的环境耐久性 246
19.2.7 GLARE层板的检测和修理 247
19.3 纤维金属层板材料应用 247
第三篇 机身结构设计 249
第20章 隔框、长桁及蒙皮设计 249
20.1 长桁的连接设计 249
20.1.1 长桁的布置 249
20.1.2 长桁设计的几种典型形式 249
20.1.3 长桁的组合形式 251
20.1.4 长桁的连接设计 252
20.2 隔框的布置 261
20.2.1 普通隔框在机身中的布置 261
20.2.2 加强框布置 262
20.3 隔框的设计 262
20.3.1 隔框的功能及特点 262
20.3.2 承压加强隔框 265
20.3.3 复合材料框的设计 267
20.3.4 复合材料框与壁板的连接设计 269
20.3.5 复合材料框对接设计 269
20.4 复合材料蒙皮、长桁、框的结构及形式 270
20.4.1 复合材料在飞机结构设计中的重要性 270
20.4.2 某预研商用飞机复合材料机身结构布置及结构形式 271
20.4.3 等直段主要结构件设计 277
第21章 机身开口及加强设计 280
21.1 梁腹板上的开口 280
21.1.1 小开口 280
21.1.2 中等开口 280
21.1.3 大开口 281
21.2 机身上的舱门开口 285
21.2.1 确定开口尺寸的几点考虑 285
21.2.2 情况Ⅰ：机身蒙皮剪切——各种飞行条件 288
21.2.3 情况Ⅱ：截断桁条载荷——各种飞行条件 292
21.2.4 情况Ⅲ：纵向和周向拉伸载荷——座舱增压条件 292
21.2.5 情况Ⅳ：插塞压力和门销座的再分布效应 296
21.2.6 复合材料机身登机门框加强结构 297
21.2.7 复合材料机身窗框加强结构 298
第22章 机身舱门设计 301
22.1 货舱门设计 301
22.1.1 货舱门结构组成 301
22.1.2 结构设计初步计算 302
22.2 起落架舱门设计 303
22.2.1 典型民机起落架舱门示例1 303
22.2.2 典型民机起落架舱门示例2 303
22.3 舱门开启机构设计 305
22.3.1 舱门机构的设计准则 305
22.3.2 机构设计 305
第四篇 机翼结构设计 311
第23章 机翼翼盒设计 311
23.1 机翼蒙皮与壁板的设计 311
23.1.1 概况 311
23.1.2 壁板的受载情况 312
23.1.3 壁板分类 312
23.1.4 壁板分块 314
23.1.5 蒙皮分类 315
23.1.6 蒙皮厚度设计 317
23.2 长桁设计 317
23.2.1 概况 317
23.2.2 长桁的剖面形状 318
23.2.3 长桁的布置 318
23.2.4 长桁的连接 319
23.3 翼梁设计 320
23.3.1 概况 320
23.3.2 翼梁的受载情况 320
23.3.3 翼梁布置 321
23.3.4 翼梁典型结构形式 321
23.4 翼肋设计 322
23.4.1 翼肋受载 322
23.4.2 分类 323
23.4.3 顺气流航向布局 324
23.4.4 正交布局 324
23.5 油箱设计 325
23.5.1 油箱布局 325
23.5.2 油箱密封设计 325
第24章 机翼与起落架和机身的连接设计 329
24.1 机翼与起落架的连接设计 329
24.1.1 主起落架连接结构形式 329
24.1.2 主起落架连接结构设计要点 336
24.2 机翼与机身的连接设计 338
24.2.1 机翼与机身的连接形式 338
24.2.2 典型翼身连接结构 339
第25章 机翼前缘与后缘结构设计 342
25.1 前缘结构设计 342
25.1.1 固定前缘结构 342
25.1.2 缝翼 344
25.2 襟翼结构设计 349
25.2.1 襟翼的布置 349
25.2.2 襟翼的形式 349
25.2.3 襟翼结构 351
25.2.4 襟翼导轨 352
25.3 副翼结构设计 353
25.3.1 副翼布置 353
25.3.2 副翼结构 353
25.3.3 副翼铰链 355
25.4 扰流板结构设计 355
25.4.1 扰流板布置 355
25.4.2 扰流板结构 357
25.4.3 扰流板铰链 357
第五篇 飞机尾翼结构设计 359
第26章 尾翼结构设计要求 359
26.1 概况 359
26.2 通用要求 359
26.2.1 适航要求 359
26.2.2 总体要求 359
26.3 结构设计规范 359
26.3.1 复合材料 359
26.3.2 闪电防护 359
26.3.3 静电防护 360
26.3.4 连接要求 360
26.3.5 结构修理 361
26.3.6 腐蚀防护 361
26.3.7 隔绝 361
26.3.8 互换性 362
26.3.9 阻燃 362
26.3.10 耐久性 362
26.4 系统关联要求 363
26.5 材料和工艺要求 363
26.5.1 材料 363
26.5.2 工艺 363
26.5.3 紧固件 363
26.5.4 热表处理 364
26.6 尾翼载荷 365
26.6.1 水平尾翼载荷 365
26.6.2 垂直尾翼载荷 369
26.7 强度与刚度要求 372
26.7.1 安全系数 372
26.7.2 破损-安全 372
26.7.3 强度要求 372
26.7.4 刚度要求 373
26.7.5 稳定性要求 373
26.7.6 离散源损伤 373
26.7.7 结构振动 373
26.7.8 运输要求 374
26.8 重量要求 374
26.9 公差配合要求 374
26.10 制造装配要求 375
26.10.1 安装调试要求 375
26.10.2 试验要求 376
第27章 安定面结构设计 378
27.1 尾翼几何定义 378
27.1.1 平尾参考面积 378
27.1.2 平尾偏角 378
27.1.3 平尾上反角与扭转角 378
27.1.4 平尾参考平面 378
27.1.5 垂尾参考面积 378
27.1.6 垂尾参考平面 379
27.2 尾翼前缘鸟撞试验 379
27.2.1 试验件描述 379
27.2.2 加载方式 379
27.3 飞机液压系统管路在尾翼的布置 380
27.4 主要承力结构设计的基本原则 380
27.5 安定面结构布置 381
27.5.1 梁布置 381
27.5.2 长桁布置 382
27.5.3 横向件（肋）的布置 382
27.5.4 多墙式布置 383
27.5.5 设计分离面的对接 383
27.5.6 结构布局确定 383
27.6 尾翼结构典型连接形式选型 384
27.7 水平安定面结构设计 385
27.7.1 水平安定面结构布置 385
27.7.2 外翼翼盒 386
27.7.3 水平尾翼中央盒段 387
27.7.4 前缘组件 388
27.7.5 后缘舱 392
27.7.6 翼尖 395
27.8 A320飞机水平安定面设计 396
27.8.1 上、下壁板 396
27.8.2 前、后梁 396
27.8.3 外伸段肋 396
27.8.4 中央连接段 397
27.9 垂直安定面结构设计 397
27.9.1 垂直安定面结构布置 397
27.9.2 翼盒 398
27.9.3 前缘组件 402
27.9.4 后缘舱 402
27.9.5 翼尖 403
27.10 安定面与机身连接设计 403
27.10.1 水平尾翼与机身连接设计 403
27.10.2 A320飞机水平安定面与后机身的连接 404
27.10.3 垂直尾翼与机身连接设计 405
27.11 E190飞机尾翼结构 406
第28章 舵面结构设计 408
28.1 舵面的功能及结构设计特点 408
28.2 舵面的结构形式及受力构件布置 408
28.3 弹簧激振法测量舵面转动惯量 408
28.3.1 测量装置 408
28.3.2 测量及计算方法 408
28.4 舵面作动器 409
28.4.1 常用舵面作动器类型 409
28.4.2 载荷对比分析 410
28.5 舵面复合材料夹层结构连接选型试验 410
28.5.1 后缘蜂窝夹芯局部填充型连接试验（拉脱、剪切） 410
28.5.2 后缘蜂窝夹芯局部嵌入垫块型连接试验（拉脱、剪切） 411
28.5.3 后缘泡沫夹芯局部嵌入层压板垫块型连接试验（拉脱、剪切） 411
28.6 舵面结构设计 412
28.6.1 E190飞机方向舵 414
28.6.2 E190飞机升降舵结构 414
28.7 舵面连接设计 415
第六篇 短舱吊挂结构设计 419
第29章 短舱结构设计 419
29.1 短舱结构简介 419
29.2 适航要求 421
29.3 短舱结构设计准则 422
29.4 短舱结构设计要求 422
第30章 吊挂结构设计 425
30.1 吊挂结构简介 425
30.2 适航要求 426
30.3 吊挂结构设计准则 427
30.4 吊挂结构设计分析要求 427
30.5 吊挂结构设计方案示例 429