飞机结构设计中载荷安全系数的工程意义1)

程小全 张纪奎 郦正能

(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083)

飞机结构设计是在飞机总体设计工作之后开展，须根据生产单位、使用情况以及用户条件等原始条件，按照不同部件的基本要求(如刚度要求、质量要求、工艺性要求、经济性要求、使用维护要求等)进行初步设计与详细设计。

在进行飞机结构设计时，首先须要明确结构的外载荷，然后在总体设计给定的部件外形和空间布局的条件下，开展结构形式选择、结构元件布置与设计等工作，设计的结构应满足总体提出的设计要求[1]。

在飞机结构设计课程中，外载荷一般包括载荷系数(工程中常称过载)计算、飞机的典型飞行情况与对称飞行包线、安全系数等内容。将安全系数作为飞机外载荷内容的一部分，很多同学对此可能会觉得奇怪，因为在飞机结构设计先修课程材料力学里面，安全系数属于材料强度的内容，它虽然受外载荷计算精确度的影响，但更多的还是由性能分散、工艺偏差等材料的固有特性决定[2]。相对材料强度安全系数而言，与载荷相关的安全系数(本文称为载荷安全系数)则由外部施加的载荷来决定。

那么，载荷安全系数与材料强度安全系数间有何差别，对结构设计会带来什么影响，其量值大小又是如何确定的，这些对于大部分初学者来讲都是难题。为此，本文将从两种安全系数的概念、工程意义等方面进行对比分析，并对复合材料结构设计的安全系数取值加以讨论，以期对初学者有所帮助。……