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第1章　绪论 1

1.1　大型民用飞机复合材料结构的应用 1

1.2　民机复合材料结构技术研发历程 3

1.2.1 复合材料飞机结构试用与航空工业认可（20世纪60年代～70年代中） 3

1.2.2 复合材料结构应用技术研究与新型纤维、树脂开发（20世纪70年代中～80年代末） 4

1.2.3　复合材料主承力结构应用技术研究（20世纪80年代中～90年代） 4

1.2.4　“可买得起”复合材料结构技术研究（20世纪90年代～至今） 5

1.3　复合材料结构设计相关条例和规范 6

1.4　大飞机复合材料结构设计特点 6

1.4.1 复合材料结构设计特殊考虑 6

1.4.2　复合材料结构并行工程设计方法 8

1.4.3 大飞机复合材料结构设计特点 10

1.5　复合材料结构质量保证 10

1.5.1 复合材料结构质量保证特点 10

1.5.2　复合材料结构质量保证计划（技术要点） 10

1.5.3　复合材料结构质量保证计划实施与首批件检查 11

1.6　复合材料结构成本与效益 12

1.6.1 产品成本与性价比 12

1.6.2　复合材料结构成本 13

1.6.3 复合材料结构降低成本的技术途径 14

第2章　结构设计基础 15

2.1　结构设计概念的两大转变 15

2.1.1　结构设计概念从金属材料到复合材料 15

2.1.2　结构设计概念从军用飞机到民用飞机 16

2.2　民机用复合材料 16

2.2.1 民机对结构用复合材料的要求 16

2.2.2 中模量高强碳纤维的研发 17

2.2.3　碳纤维复合材料规范主要力学性能 19

2.2.4　民机用复合材料现状分析 21

2.3　复合材料结构积木式方法 22

2.3.1　积木式方法基本原理和假设 22

2.3.2　积木式方法应用 23

2.4　材料许用值 29

2.4.1　复合材料性能表征 29

2.4.2　许用值定义 31

2.4.3　材料许用值的确定方法 31

2.5　复合材料结构设计选材 32

2.5.1　设计选材原则 32

2.5.2　设计选材主要考虑的材料性能 34

2.5.3　设计选材试验矩阵 34

2.5.4　设计选材参考 35

2.5.5　替代材料选择（等效性评定） 36

2.6　设计值 38

2.6.1 设计值的定义与内涵 38

2.6.2　设计值确定的一般原则 39

2.6.3　设计许用应变确定参考 39

2.7　设计分析经验 42

2.7.1　铺层设计 42

2.7.2　设计细节 42

2.7.3　螺栓连接设计 43

2.7.4　胶结连接设计 43

2.8　制造和装配经验 44

2.8.1　结构制造 44

2.8.2　结构装配 44

第3章　尾翼、机翼结构设计 45

3.1　尾翼结构设计方案分析 45

3.1.1 复合材料尾翼研制目的 45

3.1.2　安定面结构设计要求和翼盒结构形式选择 46

3.2　尾翼结构设计参考 47

3.2.1　垂直安定面设计参考 47

3.2.2　水平安定面设计参考 50

3.3　民机机翼结构的设计方案分析 53

3.3.1 民机机翼结构总体布局 53

3.3.2　复合材料机翼结构设计特点 55

3.3.3　复合材料机翼（翼盒）制造工艺特点 56

3.4　翼面壁板气动弹性剪裁设计（简介） 56

3.4.1　机翼气动弹性问题 56

3.4.2　翼面壁板气动弹性剪裁设计简介 60

3.5　民机机翼结构设计参考 62

3.5.1 民机机翼结构设计方案 62

3.5.2　民机复合材料机翼设计参考 64

3.5.3 民机复合材料机翼成形工艺新技术 66

3.6　中央翼盒结构设计 68

3.6.1 中央翼盒的功能与结构特点 68

3.6.2　中央翼盒（整体油箱）设计分析 68

3.6.3 中央翼盒设计参考 70

3.7　活动面、前缘结构设计参考 71

3.7.1　襟翼结构设计实例 72

3.7.2　副翼结构设计参考 72

3.7.3　舵面结构设计 76

3.7.4　前缘结构设计参考 79

3.8　雷电防护设计 80

3.8.1 雷电环境 80

3.8.2　雷电防护设计 83

3.8.3　静电及其防护 85

第4章　机身结构设计 87

4.1　机身结构特点 87

4.1.1 机身的功用与外形 87

4.1.2　机身载荷 87

4.1.3　机身筒壳结构特点 88

4.2　机身结构设计和制造中的关键技术 89

4.3　复合材料机身结构设计方案分析 93

4.3.1　壁板组合机身结构设计方案分析 93

4.3.2　整体筒壳机身结构设计方案分析 93

4.3.3　机身结构设计方案选择实例分析 94

4.4　机身结构设计参考 95

4.4.1　整体筒壳机身结构 96

4.4.2　舱门周边结构补强 98

4.4.3　地板／龙骨结构 98

4.4.4　后承压框 100

4.4.5 窗框 102

4.5　复合材料机身结构-电功能设计 103

4.6　纤维-金属层合板的应用 104

4.6.1 纤维-金属层合板的构成与性能特点 104

4.6.2　纤维-金属层合板性能 105

4.6.3　纤维-金属层合板在大型客机上的应用 106

第5章　耐久性与损伤容限设计 108

5.1　复合材料疲劳、缺陷与损伤和损伤阻抗 108

5.1.1　复合材料疲劳 108

5.1.2　复合材料缺陷与损伤 108

5.1.3　损伤阻抗 111

5.1.4　复合材料冲击损伤研究历程 113

5.2　冲击损伤与典型冲击威胁 114

5.2.1 冲击损伤 114

5.2.2　典型冲击威胁 117

5.3　耐久性与损伤容限设计要求 119

5.3.1 复合材料结构耐久性与损伤容限设计特点 119

5.3.2　损伤容限设计要求 120

5.3.3　分层、脱胶损伤设计要求 122

5.4　复合材料结构损伤容限设计 122

5.4.1　初始损伤假设 122

5.4.2　损伤“无扩展方法” 123

5.4.3 意外冲击损伤设计考虑 124

5.4.4　检测间隔确定 125

5.4.5　耐久性设计 126

5.5　耐久性与损伤容限验证试验 127

5.5.1　损伤容限设计的积木式方法验证 127

5.5.2　损伤无扩展／疲劳符合性验证方法 127

5.5.3　试生产部件典型试验载荷顺序 128

5.6　AC 20-107B（草案）对结构验证——疲劳／损伤容限的修订 128

第6章　适航符合性验证 130

6.1 民机适航性的主要内容与特点 130

6.1.1 民机适航性概述 130

6.1.2　民机适航管理的特点 132

6.1.3　结构适航认证要点 133

6.2　复合材料结构适航符合性验证特点 134

6.2.1 复合材料结构行为新特点 134

6.2.2　复合材料结构适航中的新问题 134

6.3　复合材料结构适航符合性验证内容 135

6.3.1 复合材料结构适航符合性验证指导性文件 135

6.3.2　复合材料结构适航符合性验证内容 137

6.3.3 复合材料结构适航符合性验证内容的说明 138

6.4　适航符合性验证试验 142

6.4.1　符合性验证方法 142

6.4.2　波音777尾翼安定面适航符合性验证试验 143

6.4.3 空客A320和A380尾翼安定面适航符合性验证试验 147

6.4.4　空客A380适航性认证试验（概况） 157

附录　名词术语 160

参考文献 163