《通用飛機抗墜撞設(shè)計指南》闡明了民用飛機墜撞安全性的設(shè)計理念，系統(tǒng)地介紹了通用飛機抗墜撞設(shè)計的基本概念、設(shè)計準則、可生存事故的墜撞設(shè)計條件，以及計算機仿真的建模技術(shù)、計算軟件和計算方法，對機體結(jié)構(gòu)及各系統(tǒng)的抗墜撞設(shè)計原則和設(shè)計方法也做了詳細介紹�！锻ㄓ蔑w機抗墜撞設(shè)計指南》可供從事結(jié)構(gòu)抗墜撞研究人員、從事民用飛機設(shè)計的技術(shù)人員和管理人員參考使用。
《通用飛機抗墜撞設(shè)計指南》由航空工業(yè)出版社出版發(fā)行。
乘員安全性是民用飛機重要的設(shè)計指標之一，各國民用飛機適航條例和飛機設(shè)計規(guī)范都對此提出了具體的嚴格要求。事實證明，如果在飛機設(shè)計中考慮了抗墜撞性能要求，乘員的生存率將會得到很大的提高。
國外自20世紀60年代起，就對民用飛機的墜撞安全性及抗墜撞設(shè)計展開了系統(tǒng)、深入的研究。通過對可生存事故的調(diào)查統(tǒng)計和分析，確定了可生存事故及生存力包線等設(shè)計要求。通過對全尺寸飛機分段結(jié)構(gòu)與整機結(jié)構(gòu)的計算分析和試驗研究，系統(tǒng)地建立了飛機結(jié)構(gòu)墜撞設(shè)計準則和計算機仿真分析與試驗驗證方法，大大改善了現(xiàn)代民用飛機抗墜撞性能，提高了飛機的墜撞安全性。國內(nèi)自20世紀90年代起，陸續(xù)開展了飛機結(jié)構(gòu)的抗墜撞設(shè)計、分析與試驗研究工作，取得了良好的效果。
為了推動和深化飛機結(jié)構(gòu)的抗墜撞研究，我們收集、整理、消化了國內(nèi)外關(guān)于飛機墜撞安全性和抗墜撞設(shè)計、分析、試驗等方面的研究資料，結(jié)合“農(nóng)林飛機抗墜撞設(shè)計技術(shù)研究”課題組的研究成果，編著了這本《通用飛機抗墜撞設(shè)計指南》（簡稱指南）。本《指南》共分10章，其中前三章介紹了飛機抗墜撞設(shè)計的基本概念、設(shè)計準則、仿真計算建模技術(shù)及計算軟件、計算方法，后七章介紹了抗墜撞設(shè)計和試驗方法。本《指南》可供從事通用飛機設(shè)計的技術(shù)人員和管理人員參考使用。
本《指南》編著的單位有江西洪都航空工業(yè)集團有限責任公司、南京航空航天大學、原中國一航中國飛機強度研究所、石家莊飛機工業(yè)公司。本《指南》的編寫得到了原國防科工委系統(tǒng)三司及原中航二集團科技部有關(guān)領(lǐng)導的指導和大力幫助，在此表示感謝。
由于飛機結(jié)構(gòu)抗墜撞設(shè)計技術(shù)尚在不斷的發(fā)展和完善之中，加上編著人員對各種專業(yè)技術(shù)知識的認識和理解有限，書中難免有不當之處，懇請讀者批評指正。
第1章 飛機結(jié)構(gòu)抗墜撞設(shè)計概念和設(shè)計準則
1.1 概述
1.2 基本設(shè)計思想
1.3 基本術(shù)語的定義與解釋
1.3.1 可生存事故
1.3.2 生存力及生存力包線
1.3.3 機體結(jié)構(gòu)的抗墜撞性能
1.3.4 可生存事故中飛機速度變化的累計頻率曲線
1.3.5 可生存事故中飛機的撞擊過載
1.3.6 人對瞬時加速度的耐受力
1.4 坐標系與飛機姿態(tài)
1.4.1 坐標系
1.4.2 飛機姿態(tài)
1.4.3 撞擊時的角度定義
1.5 墜撞載荷及相關(guān)項
1.5.1 向前載荷
1.5.2 向后載荷
1.5.3 向下載荷
1.5.4 向上載荷
1.5.5 側(cè)向載荷
1.5.6 墜撞合力
1.6 提高機體結(jié)構(gòu)抗墜撞性能的措施和途徑
1.6.1 正確的設(shè)計觀念
1.6.2 一般設(shè)計要求
第2章 抗墜撞設(shè)計條件和狀態(tài)
2.1 概述
2.2 撞擊條件和墜撞狀態(tài)
2.2.1 MIL-STD-1290（AV）標準的規(guī)定
2.2.2 JSSG一2010-7和MIL-STD-1290A的規(guī)定
2.3 兩個標準規(guī)定的主要區(qū)別
2.4 墜撞設(shè)計條件確定的例子
第3章 抗墜撞分析方法和計算軟件
3.1 概述
3.2 飛行器墜撞問題的描述方法
3.2.1 有限元法簡介
3.2.2 顯式解法和隱式解法的一般過程
3.2.3 墜撞分析中幾個值得注意的問題
3.2.4 顯式有限元的發(fā)展
3.3 飛機墜撞對計算軟件的基本要求
3.4 機體結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型
3.5 座椅的要求
3.6 飛機墜撞分析軟件的評價和選擇
3.6.1 目前通用的分析軟件及其功能
3.6.2 軟件對抗墜撞分析適用性評價
3.6.3 結(jié)構(gòu)元件破壞失效模式與處理方法
3.7 多剛體動力學人體模型
3.7.1 人體模型的簡化
3.7.2 多剛體計算程序ATB簡介
3.8 模型的確認
3.8.1 模型確認所需的試驗認證
3.8.2 分析結(jié)果的檢驗
3.9 一般性分析流程簡介
3.10 小結(jié)
第4章 機體結(jié)構(gòu)抗墜撞設(shè)計
4.1 概述
4.2 抗墜撞設(shè)計準則
4.2.1 一般要求
4.2.2 強度和變形
4.2.3 結(jié)構(gòu)材料和制造工藝
4.3 導致乘員受傷的結(jié)構(gòu)損壞類型
4.3.1 作用于駕駛艙結(jié)構(gòu)的縱向（擠壓）載荷引起的損壞
4.3.2 作用于機身殼體的垂直（擠壓）載荷引起的損壞
4.3.3 作用于機身殼體的側(cè)向（擠壓）載荷引起的損壞
4.3.4 作用于機身殼體的橫向（彎曲）載荷引起的損壞
4.3.5 地板結(jié)構(gòu)的變形（壓曲）
4.3.6 起落架穿透機身殼體
4.3.7 燃油箱的斷裂
4.4 機身結(jié)構(gòu)的抗墜撞設(shè)計
4.4.1 機身結(jié)構(gòu)抗墜撞性能指標
4．4．2 墜撞時的能量關(guān)系
4．4．3 墜撞時的動量關(guān)系
4．4．4 改善抗墜撞性能可能采用的設(shè)計方案
4．5 機翼與尾部結(jié)構(gòu)的抗墜撞設(shè)計
4．5．1 簡要說明
4．5．2 抗墜撞設(shè)計要求
第5章 起落架抗墜撞設(shè)計
5．1 概述
5．2 結(jié)構(gòu)抗墜撞設(shè)計的一般原則
5．2．1 材料選擇及結(jié)構(gòu)的強度和剛度要求
5．2．2 布局設(shè)計
5．2．3 高吸能緩沖器設(shè)計
5．3 特殊的緩沖器設(shè)計技術(shù)
5．3．1 建立緩沖器模型
5．3．2 計算結(jié)果
第6章 乘員座椅／約束系統(tǒng)抗墜撞設(shè)計
6．1 概述
6．1．1 主要設(shè)計思想
6．1．2 準則適用范圍
6．1．3 舒適性
6．1．4 驗收準則
6．1．5 選擇準則
6．2 一般設(shè)計原則
6．2．1 座椅的朝向選擇
6．2．2 座椅材料
6．2．3 結(jié)構(gòu)的連接
6．2．4 強度分析
6．2．5 墜撞力的衰減
6．3 座椅強度和變形要求
6．3．1 設(shè)計座椅時建議使用的乘員質(zhì)量
6．3．2 縱向強度和變形要求
6．3．3 垂直方向強度和變形要求
6．3．4 側(cè)向強度和變形要求
6．4 椅墊要求
6．4．1 充填型椅墊
6．4．2 網(wǎng)狀椅墊
6．5 座椅的連接件
6．5．1 一般要求
6．5．2 座椅部件的連接件
6．5．3 適當?shù)倪B接件
6．6 結(jié)構(gòu)試驗要求
6．6．1 一般要求
6．6．2 要求附加試驗的設(shè)計更改
6．6．3 墜撞試驗裝置及假人
6．6．4 座椅靜力試驗要求
6．6．5 動力試驗
6．6．6 FAA側(cè)向座椅試驗要求
6．7座椅結(jié)構(gòu)完整性及乘員約束確認
6．8 專業(yè)術(shù)語
第7章 約束裝置抗墜撞設(shè)計
7．1 概述
7．1．1 專業(yè)術(shù)語
7．1．2 約束裝置的驗收
7．1．3 約束裝置設(shè)計應(yīng)考慮的因素
7．2 一般設(shè)計原則
7．2．1 材料
7．2．2 結(jié)構(gòu)連接
7．2．3 束帶的連接方法
7．3 乘員束帶系統(tǒng)設(shè)計準則
7．3．1 一般要求
7．3．2 前向束帶裝置
7．3．3 后向束帶裝置
7．3．4 側(cè)向束帶裝置
7．4 貨物約束系統(tǒng)設(shè)計準則
7．4．1 概述
7．4．2 貨物約束
7．5 試驗準則
7．5．1 乘員束帶裝置試驗
7．5．2 擔架束帶裝置試驗
7．5．3 貨物約束系統(tǒng)試驗
第8章 發(fā)動機安裝及燃油系統(tǒng)抗墜撞設(shè)計
8．1 概述
8．2 發(fā)動機安裝系統(tǒng)的抗墜撞設(shè)計
8．3 燃油系統(tǒng)抗墜撞設(shè)計
8．3．1 燃油箱
8．3．2 燃油導管
8．4 放油
8．4．1 分離燃油箱系統(tǒng)
8．4．2 小結(jié)
第9章 艙門／應(yīng)急艙門抗墜撞設(shè)計
9．1 概述
9．2 專業(yè)術(shù)語
9．3 應(yīng)急艙門
9．3．1 艙門的尺寸
9．3．2 所需應(yīng)急艙門的數(shù)目
9．3．3 艙門位置
9．3．4 艙門的使用
9．3．5 艙門通路
9．4 應(yīng)急照明
9．4．1 人員方位照明
9．4．2 釋放應(yīng)急艙門用的應(yīng)急照明設(shè)備
9．4．3 應(yīng)急照明燈的電源
第10章 墜撞試驗驗證方法與試驗技術(shù)
10．1 概述
10．2 國內(nèi)外墜撞試驗簡介
10．3 飛機結(jié)構(gòu)縱向撞擊試驗驗證方法和技術(shù)
10．3．1 縱向撞擊試驗說明
10．3．2 縱向撞擊試驗方法
10．3．3 農(nóng)5A飛機全機縱向撞擊試驗方案
10．4 垂直墜落地面的墜撞試驗驗證方法和技術(shù)
10．5 墜撞試驗數(shù)據(jù)與墜撞仿真分析數(shù)據(jù)的處理及相關(guān)性分析
10．5．1 數(shù)據(jù)處理與評估技術(shù)
10．5．2 仿真分析結(jié)果與試驗結(jié)果的相關(guān)性分析評估
附錄：CCAR23．561和23．562條款
參考文獻
插圖：
第1章 飛機結(jié)構(gòu)抗墜撞設(shè)計概念和設(shè)計準則
飛機的飛行事故嚴重地威脅著乘員的生命安全。隨著科學技術(shù)的發(fā)展、適航部門審查監(jiān)督的加強以及人們?yōu)楸苊馐鹿拾l(fā)生作出的不懈努力，使當今世界民用航空的安全性已大為提高。但是事實表明，無論飛機設(shè)計和制造得多么先進、可靠，由于各種不能完全準確預測的原因（如設(shè)計、制造、維護、氣象以及人為差錯等），飛機的墜撞事故總是難以完全避免的。根據(jù)1967～1972年美國陸軍旋翼機發(fā)生的多起墜撞事故的調(diào)查結(jié)果，如果能在飛機設(shè)計的最初階段就考慮到墜撞安全性設(shè)計，那么墜撞事故中的92．80k，都將成為可生存或部分生存的，從而可大大提高飛機墜撞后乘員的生存率。正因為如此，國內(nèi)外對與飛機墜撞安全性直接有關(guān)的抗墜撞設(shè)計技術(shù)給予了高度的關(guān)注，尤其是對民用飛機開展了很多的研究工作。
美國和歐洲的一些國家很早就開展了有關(guān)飛機結(jié)構(gòu)抗墜撞問題的研究，美國軍方為此制定了飛機生存率設(shè)計指南和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)抗墜撞設(shè)計規(guī)范，并把飛機結(jié)構(gòu)的抗墜撞性能作為初始設(shè)計階段的一項重要指標來考慮，使之成為與飛機設(shè)計的重量、過載、疲勞壽命等同等重要的關(guān)鍵問題。
20世紀70年代美國聯(lián)邦航空局(FAA)和美國國家航空航天局(NASA)在工業(yè)部門的幫助下，對小型通用航空飛機的墜撞動力特性及墜撞安全性等問題進行了大量的研究。在充分研究飛行事故數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進一步研究了民用航空器的可生存事故的墜撞環(huán)境和乘員生存所需的條件，并進行了一系列全機分段結(jié)構(gòu)和整機結(jié)構(gòu)的墜撞試驗。這些試驗結(jié)果用于檢驗和修正抗墜撞分析方法和計算機程序，最終建立起確定飛機結(jié)構(gòu)墜撞安全性問題的數(shù)據(jù)庫，進一步為確定民用飛機設(shè)計使用的墜撞動力設(shè)計標準奠定了基礎(chǔ)。
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