题目：腐蚀条件下民机结构寿命体系评定技术研究

安全性、经济性和舒适性是民机研制的基本要求，民机结构实现长寿命、高可靠性、低维修成本是保证民机安全性和经济性，提高市场竞争力的重要途径。民机寿命指标包括以飞行小时数（起落数）表示的疲劳寿命和用使用年限表示的日历寿命。民机结构在载荷和环境条件下使用，疲劳与腐蚀是导致民机结构损伤的主要因素，环境腐蚀会降低结构疲劳寿命，大幅度增加结构修理费用，严重影响飞机结构的安全性和经济性。当前，民机结构的耐久性和使用寿命主要通过设计中的疲劳分析方法（DFR法）和全尺寸结构耐久性（疲劳）试验予以评定，但未严格地考虑腐蚀环境对寿命的影响，所得结论主要是一般环境下的疲劳寿命，而且缺少日历使用年限及其修理方案的评定，显然，无法准确给出民机结构在实际使用载荷谱和环境谱下的使用寿命体系。为确保民机结构的使用安全，同时检验结构腐蚀防护体系及腐蚀控制措施的有效性，必须建立腐蚀条件下民机结构的寿命体系评定技术。关于腐蚀环境对飞机结构寿命的影响，多年来一直受到国内外广泛的关注，进行了大量的研究，取得了不少成果，集中体现在针对军用飞机（战斗机）所建立的较为系统的腐蚀条件下疲劳与日历寿命评定技术，并在歼八系列飞机日历寿命体系评定和一些现役与新研机种日历寿命评定中得到应用。这种针对军用飞机的评定技术立足于军用飞机的使用特点，即飞行时间与地面停放时间之比是一个小量（通常不大于3%），而且主要关键件（部位）对应的空中环境是弱腐蚀环境，因而可以假设在腐蚀对结构疲劳寿命的影响中地面停放预腐蚀影响占主导地位。但是，对民机结构而言，其使用特点明显不同于军机，日平均飞行时间通常可达8～10小时，它与地面停放时间相比可达0.5～0.7，空中飞行时民机客舱内的环境是相对较为严重的腐蚀环境，甚至包括卫生间、厨房等恶劣环境。因此，军用飞机结构腐蚀条件下疲劳与日历寿命评定技术的基本前提与假设不再成立，不能将其用于民机，必须针对民机使用特点加以发展，研究并建立民机结构腐蚀条件下的寿命评定技术。本论文对腐蚀条件下民机结构寿命体系评定技术进行了深入的理论与试验研究，主要研究内容与创新点如下：(1) 综合地面停放环境预腐蚀、空中飞行环境预腐蚀与空中环境腐蚀疲劳的影响，修正一般环境下定寿结论，建立了腐蚀条件下民机结构疲劳寿命评定技术。提出了将空中环境下飞行时间当量折算为地面停放时间的概念，建立了用基于电化学规律的当量折算法确定空中环境飞行时间与地面停放时间折算系数的方法。从而实现了用地面停放环境对应的加速环境谱下预腐蚀试验及随后的一般环境下疲劳试验获得综合地面与空中环境预腐蚀影响系数随使用年限的变化曲线（C－T曲线），同时采用单一介质加权百分比组合法确定空中腐蚀疲劳影响系数（K），在此基础上对一般环境下定寿结论进行修正，得到腐蚀条件下疲劳寿命评定结论。(2) 建立了修正当量地空地循环数的腐蚀条件下民机结构疲劳分析的DFR方法。根据民机结构设计目标寿命确定的关键结构当量地空地循环数对应着实际使用的载荷和环境条件，通过引入考虑腐蚀影响的C－T曲线及K值，将实际使用条件下当量地空地循环数等损伤地折算为一般环境下当量地空地循环数，逐年进行累加，得到实际使用条件下设计目标寿命所对应的一般环境下当量地空地循环寿命。由此可按现有手册中给出的DFR方法和关键结构DFR值进行腐蚀环境下民机结构DFR分析，确定其疲劳裕度。(3) 研究并建立了适用于腐蚀环境下民机结构疲劳寿命分析评定结果验证与修正的预腐蚀－腐蚀疲劳交替验证试验方法与实施技术。对军机而言，采用的是地面停放预腐蚀－一般环境下疲劳的交替验证试验方案，本文针对民机特点，将地面停放预腐蚀发展为综合地面停放和空中环境腐蚀影响的“预腐蚀”，将一般环境下疲劳发展为考虑空中环境影响的腐蚀疲劳，由于无法进行实际空中环境下的腐蚀疲劳试验，因而采用了空中谱构成中影响最大的试验室典型单一介质的腐蚀疲劳试验，而将空中环境谱下交替间隔的飞行小时数等损伤地折算为试验环境的飞行小时数。从而建立了民机结构预腐蚀－腐蚀疲劳交替试验方法与实施技术。(4) 完成了两种典型民机结构疲劳关键部位腐蚀环境下疲劳寿命评定与交替验证试验实例。选取两个民机结构典型疲劳关键部位，针对典型使用条件（载荷谱、环境谱及使用强度），采用细节模拟试件测定C－T曲线及K值，对关键部位疲劳寿命进行评定，同时完成了大型结构模拟试件预腐蚀－腐蚀疲劳交替试验，验证了本文建立的评定方法的合理性与可行性。(5) 针对民机结构典型外露腐蚀关键部位——机翼展向对接部位，建立了民机结构适用的涂层加速环境谱及当量加速关系；针对民机结构特有的环境恶劣的内部腐蚀关键部位——厨房、厕所下地板梁部位，进行了加速腐蚀试验研究。完成了两种关键部位分别相当外场实际使用15年和10年的加速腐蚀试验及对应的损伤检测与分析，评定了对应的日历寿命。