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航空器结构设计时，通过对航空器结构的各种科学地计算和分析，对航空器结构进
行安全寿命估算和评定。这种设计思想是以结构无初始缺陷假设为基础的，事实上，
即使在严格的质量控制条件下，在结构中总有可能出现未被发现的初始缺陷或裂纹。
如果这些裂纹得不到控制而进一步扩展，就会造成结构失效。因此采用安全寿命设
计方法测算的寿命与实际试验和使用寿命相差很大，因而安全寿命设计思想不能确
保航空器结构的安全性，结构必须作经常性检查。
在给出安全寿命时，要考虑磨损、疲劳和腐蚀情况的影响。寿命可以用飞行小
时、起落或循环等来表达。
二破损安全设计思想
由于安全寿命设计思想不能保证安全可靠，六十年代开始提出了破损安全设计
概念。破损安全是指结构构件破坏之后，它所承担的载荷可以由其他残余结构继续
承担，以防止航空器的破坏，或航空器刚度降低过多而影响航空器的正常使用。因
此这种设计思想允许航空器结构有破损，但必须保证航空器的安全。
需要提醒的是，如果某一允许失效件发生故障，残余结构承担负载后，就再没
有后备件，应尽可能及早检查出故障，以防止发展到无法挽回的地步。
三损伤容限
破损安全与安全寿命相结合的设计思想仍然带有一定的局限性，仍不足以解决
安全与寿命问题，而且整架直升机因重复性结构而重量过大。随着科学技术的不断
发展，从七十年代开始出现了损伤容限设计思想。
损伤容限的概念是承认结构中存在一定程度的未被发现的初始缺陷、裂纹或其
他损伤。通过损伤容限特性分析与试验，对可检结构给出检修周期，对不可检结构
给出最大允许初始损伤，以保证结构在给定的使用寿命期限内，不会发生因为未被
发现的初始缺陷、裂纹或其他损伤扩展而引起灾难性的破坏事故。
损伤容限的概念要求裂纹在日常检查中能被发现并且裂纹的生长率很低，检查
周期可以进行调整。确定检查周期的原则是如果一个可检裂纹在一次检查中错过，
裂纹发展到下一次检查时仍不失效。最小可检裂纹长度由厂家来给出，并且在直升
机取得适航证时得到局方认可。
下面是破损安全和损伤容限概念的图示：
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图5-2 破损安全结构示例
图5-3 损伤容限结构示例
梁
梁
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四耐久性设计
耐久性的含义是指在规定的时间内，航空器结构抵抗疲劳开裂、磨损、腐蚀及
外来物损伤的能力。耐久性设计思想的基本要求是航空器结构应具有大于一个设计
使用寿命的经济寿命。所谓经济寿命是指结构出现大范围的裂纹，以至于如果要修
理则不经济，不修理又会影响使用功能的结构寿命。在经济寿命时间，结构不会出
现功能消弱或失效，例如油箱渗漏。耐久性设计因此成为提高航空器结构耐久性和
维修经济性的重要设计方法，它保证航空器结构具有最低的维修费用。
当然，在航空器结构设计时，总是首先确保结构满足静强度设计和刚度设计要
求，同时还要使航空器结构满足抗疲劳设计要求，使它具有高寿命、高可靠性和低
维修费用的特点。损伤容限设计是保证航空器结构的安全性和可靠性，确定航空器
结构可允许的最大损伤尺寸；耐久性设计则是使航空器具有良好的经济维修性，可
以确定航空器结构的经济使用寿命。
五应力集中
应力集中是指横截面的突变而引起材料应力发生变化。
在一个部件上，应力集中发生的地方是裂痕开槽、裂纹、切口甚至是紧固件的
孔等。解决方法是避免横截面突变，采用圆倒角和过渡角，并精心安排孔的位置。
对结构来说，这种应力集中效应可能会出现在结构件的末端。
图5-4 应力集中说明图
如果一个桁条末端突然截止的话，它所传递的力在局部会造成应力集中。为了
防止这种情况，可以将桁条设计成楔形，使应力逐渐传到周围的地方，或使用端头
连接来传力。
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在机身开口处，如窗户和舱门，使用额外的加强框来吸收蒙皮和桁条传来的应
力及从门铰和止动上传来的力。
5.1.3 直升机结构的分类
一般直升机结构主要由两部分构成：前机身结构和尾部结构，还有整流罩和包
皮等。根据结构的功能和失效后果的不同，每一主要部分所包含的结构又分为主要
结构和次要结构。
一．主要结构：
在空中、起飞或着路时，结构部件的失效会直接导致：结构塌损、动力损失、
系统或部件的故障或失效会严重影响直升机的安全和操纵，这样的结构称为主要结
构。如图5-5 所示：
图5-5 典型的直升机结构
二．次要结构
是指主要结构以外的其它结构，与主要结构的描述相同，但安全余度允许
结构有明显的降低。如：驾驶舱地板，仪表板，客舱地板，电气安装架和脚踏
板等。
三． 整流罩和发动机包皮用来保证直升机的气动性能。
1 驾驶舱
2 上部结构
3 水平安定面
4 尾部结构
5 中间结构
6 下部结构
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第5.2 节直升机区域和站位识别系统
5.2.1 直升机结构分区
大型飞机的分区是按照美国航空运输协会ATA 的规定划分的。一个区是由3 位
数字来识别，我们把飞机结构分成主区、从区和细区。
例如：321——3 代表主区-尾部（包括后压力隔框），2 代表从区-垂直安定面和
方向舵，1 代表细区-垂直安定面前缘。
整个飞机结构可以划成特定区域，利于识别所需要检查、维护和修理的区域。
区号可以进入计算机化的维护记录系统来简化记录的处理。通过参考手册上的分区
号，机务人员很容易定位所需实施维护工作的区域。
对于直升机的分区，直升机因其简单的机身结构布局和大小，并不严格按照这
一系统。现阶段的工业标准是对直升机区域直接命名，而不采用较复杂的数字系统。
直升机厂家在其提供的维护手册和维护大纲中标出直升机的区块，并以反映该区块
的传统名字直接命名。下图显示是一架S76 直升机的分区示意图，不同颜色和标记
代表不同的区域。
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