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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