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荷、地面滑行载荷等又是载荷大小和出现次数都随机分布的随机载荷。因此，为了保证飞机
飞行的安全，单单考虑飞机机体结构的静强度和刚度是不够的，还要考虑飞机机体结构的抗
26涡轮发动机飞机结构与系统
疲劳性能。
1．安全寿命设计思想
安全寿命设计是建立在无裂纹的基础上，当结构在疲劳载荷作用下出现宏观的可检裂纹
时，就到了结构的安全寿命终结点了。也就是说，一架机体结构不存在缺陷的新飞机从投入
使用到出现可检裂纹这一段时间就是飞机结构的安全寿命。所以安全寿命设计只考虑无裂纹
（即可检裂纹）寿命，而不考虑带裂纹的寿命。CCAR - 25部规定安全寿命（疲劳）评定标
准为：这些结构必须用有试验依据的分析表明，它们能够承受在其服役寿命期内预期的重复
载荷作用而没有可察觉的裂纹。
安全寿命设计的任务是：用数理统计方法，通过设计、试验和分析来确定新飞机的安全
寿命，保证在安全寿命期内，发生疲劳破坏的概率最小。
安全寿命设计工作从一开始设计的材料选择、应力水平控制、结构细节设计，到生产过
程中质量控制、部件及全尺寸飞机的疲劳试验，以及在最后使用阶段的载荷谱实测、寿命损
耗监测等，涉及并贯穿了飞机设计、生产和使用的全过程。
安全寿命设计有如下几点不足之处：
①不能确保飞机结构的使用安全
安全寿命设计是建立在无裂纹的基础上，也就是认为投入使用的新飞机是不存在缺陷
的，使用中一旦出现可检裂纹，结构就不能再使用丁。实际上对于一般工程构件而言，存在
初始裂纹和缺陷是难免的。一旦构件存在初始缺陷或使用中出现裂纹没有检测到，就无法保
证在安全寿命内结构件的使用安全。
②不能充分发挥飞机结构的使用价值
安全寿命设计思想认为：当结构在疲劳载荷作用下出现宏观的可检裂纹时，就到了结构
的安全寿命终结点了。实际上，当结构件在使用中出现可检裂纹时，仍具有一定的剩余强度
和剩余寿命。在某些情况下，裂纹扩展寿命在构件总寿命中占有相当的比例。安全寿命设计
认为出现可检裂纹的构件就不能使用了，这显然是没有充分发挥结构件的使用价值。
③导致飞机结构重量的增加
安全寿命设计对疲劳破坏固有的分散性及一些不确定的因素用分散系数来考虑。为了保
证飞机在安全寿命期间内的使用安全，往往采用较大的分散系数（一般取4），导致飞机结
构重量的增加。
④不能制定对飞机进行科学而经济的维修方案
安全寿命设计不考虑裂纹扩展寿命，所以对裂纹扩展情况并不进行深入研究，也就无法
制定对飞机进行科学而经济维修的维修方案。
尽管有以上几点不足，但安全寿命设计已在飞机寿命设计中使用了几十年，经验丰富，
特别是其中有关改善结构疲劳品质的设计方法、生产中强化质量控制的方法都被实践证明是
成功相有效的，也都被后来的结构疲劳设计方法所借鉴和使用。
2．破损安全设计思想
破损安全是指部件中的一个构件发生破坏之后，其他残存结构件仍能继续承担CCAR -
25部关于破损安全评定中所规定的各种状态下的载荷，以防止飞机的破坏，或造成飞机刚
度的降低过多而影响飞机的正常使用。这也就是说，这种设计思想允许飞机结构有破损，但
必须保证飞机的使用安全。
上篇飞机结构与机械系统27
破损安全设计思想可看作损伤容限设计思想的“雏型”，至今仍是后者的一个组成
部分。
3．损伤容限设计
损伤容限设计概念是承认结构在使用前就带有初始缺陷，并认为由初始缺陷到形成临界
裂纹的裂纹扩展寿命即是结构的总寿命。所以它不考虑无裂纹寿命，只考虑带裂纹寿命。
损伤容限设计思想是：承认结构在使用前就带有初始缺陷，但必须把这些缺陷在规定的
未修使用期内的增长控制在一定的范围内，使结构满足规定的剩余强度要求，以保证飞机的
安全性和可靠性。
损伤容限设计方法是：承认结构在使用前就带有初始缺陷，并通过结构设计和试验研究
控制裂纹的扩展，对可检结构给出检查周期，对不可检结构提出严格的剩余强度要求和裂纹
增长限制，以保证结构在给定的使用寿命内，不致因未发现的初始缺陷扩展失控而造成飞机
的灾难性事故。由此可见，在损伤容限设计中，无论是可检构件还是不可检构件都可以带着
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涡轮发动机飞机结构与系统(ME-TA)上册(23)
