首先我们来思考一个问题：为何要计算飞机的飞行循环和飞行小时？

飞机的设计工作从安全寿命设计，发展到破损安全设计，再到主流的损伤容限设计，每一次设计思想的发展，都是巨大的进步。而随着设计思想的发展，飞机的维修工作，也从最早的定时维修，发展到视情维修，再到可靠性维修。这些发展都和人们对于材料的认识发展有关。

最早人们认为金属是没有寿命的，因此在选用金属材料时只考虑金属的强度，认为只要结构受力低于金属的极限强度，就是安全的。因此在最初进行飞机的设计时，先考虑飞机结构可能受到的最大的力，然后再加上一个安全余度来进行材料的选取。但在使用中人们逐渐发现这种设计在使用中，金属发生破损时，金属材料的受力远小于金属材料的极限强度。

由于当时人们对材料的认识不够，无法找到金属在低于极限强度受力就破损的原因。因此发展出了破损安全设计，所谓破损安全，就是在飞机结构发生破损时，存在有一个备份的结构能够承担受力。但是这种设计方法使得飞机的结构重量成倍的增加，这就激励人们不断的探索，最终在材料力学和结构力学的发展之下，发展出了损伤容限设计。

损伤容限设计思想的核心，就是人们认为金属材料中的初始缺陷（裂纹等）是无法避免的，而裂纹是否会扩展以及裂纹扩展的速度和材料的性质以及材料的受力有关，并用金属的疲劳强度替代金属的极限强度。度娘说：金属的疲劳强度是，在交变载荷作用下，金属不发生破损时承受的最大的力。因此基于这种思想，只要能在裂纹发展到极限长度之前可以被有效的探测方法发现，那么材料的使用就是安全的。

在这种设计思想的指导之下，材料得到了最大限度的利用。目前在运行的飞机上的部件大多都是基于损伤容限设计思想进行设计的。损伤容限设计的三要素是：剩余强度，裂纹扩展和检查大纲。

佳友：扯了那么多，快点进入正题。

老板们别着急，马上进入正题。

对于现在按照损伤容限设计思想设计的飞机，在检查大纲中规定了检查的方法以及检查的间隔。我们只要按照检查大纲的要求进行检查就可以保证飞机结构的安全。而检查大纲的制定，要考虑结构上潜在裂纹的扩展速率。如下式：

K=F·NM （1-1）

裂纹扩展速率K与受到的交变应力的大小F成正比，与材料受到交变应力的次数N成正比，与材料的疲劳极限强度M成反比。

注：该式不是裂纹扩展速率的实际计算公式。（对于裂纹扩展的速率，由于计算公式的推导极为复杂，因此这里只引用结论，有兴趣的读者可以自行百度相关论文。）

由式1-1可知，在设计时，应当尽可能选择疲劳极限强度高的材料，尽可能减少材料和结构的受力，并控制材料和结构所受的交变应力的次数。所以，我们在计算循环的时候，对于受到交变应力的部件，应当按照收到交变应力的次数（循环）来进行控制，而对于受到非交变应力的部件，应当按照部件工作的时间（也就是飞行小时）来进行控制。这就回答了文章开始我们提出的问题，为何需要计算飞机的飞行小时和飞行循环。

可能有读者注意到，刚刚我提到了，现代的飞机上大多数部件都是基于损伤容限设计思想进行设计的。这里需要注意两个不是基于损伤容限设计的特例，一是起落架，二是发动机。起落架是目前少数依然按照安全寿命设计的部件。这是由起落架特殊的工作环境决定的。因为起落架不但承担了飞机所有的重量并且在滑行、起飞滑跑，尤其是落地时，会受到非常大的冲击载荷。

因此在设计起落架时为了减少起落架的体积并保证起落架的强度，选用了超高强度钢材。而超高强度钢材韧性较差，在较大的工作受力下，裂纹尚未发展到可被探测到时，就会发生疲劳断裂。因此起落架在使用到了设计寿命时，必须报废。而发动机在工作状态的时候，叶片，机匣等基本上收到的是恒定大小的力。但是其的内部结构工作在高温高压下，这时材料收到的热冲击（热交变应力）的影响远大于通常意义上交变应力带来的影响。且由于制作燃烧室以及涡轮叶片的材料为高温合金，高温合金的疲劳极限强度较高，韧性较好。

因此对于发动机来说，关注点在于发动机受到的热循环，而不是交变应力。这也就是为什么孔探的时候会发现手册中很多部件对于裂纹的长度都是没有要求的。

说了这么多，相信你也是个专家了，那么我们就可以解释在航佳群中讨论的问题了，也就是说：

• 对于机身以及飞机上的大部分结构件，不管连续起落有多少次，只要飞机机身结构受到交变载荷的影响，如一次完整的飞行等，就应该计算循环。

• 对于起落架，无论连续起落有多少次，只要机轮接地，起落架就会受到了冲击力，无论冲击力的大小，处于安全的考虑，我们都应该计算循环。

• 对于发动机，无论连续起落有多少次，只要有冷热循环（从慢车到起飞功率）就应该计算循环。

笔者之前通过邮件与GE方面进行了沟通，GE的意见是：对于连续起落，只要发动机有从热-冷-热的过程，就应该计算一个循环，与机轮是否着地无关。因此连续起落都需要计算到发动机循环中。而对于复飞，GE在设计的时候已经考虑到了这一点。对于不常见的复飞可以不用计算。

这里感谢蒋工提供的最新消息：经过蒋工与波音中国服务代表吴思的电话沟通。波音方面的意见是：无论对于何种情况，（复飞或者训练）对于机身和起落架来说，机轮不着地，不计算循环。机轮着地，计算循环。

笔者认为对于航空公司来讲，为了计算以及控制上的方便，建议对于连续起落（飞行训练，不包括复飞），机轮着地，计算机身循环，计算起落架和发动机循环，机轮不着地，计算发动机循环。但是这仅仅是笔者的一家之言。由于不同的厂家在进行设计时，采用的设计思想以及计算模型、公式等有所区别对于偶尔的复飞，试车，增压测试等情况是否需要计算相关循环，应当以厂家解释说明为准。

姓名： 詹若愚

微信号：fish_jovi

2005年毕业于南京航空航天大学飞行器动力工程专业，毕业后一直在邮政航空工作，有8年的航线定检维修经历，2年系统工程师经历，目前负责邮航发动机工程管理方面的工作。737CL II类机型，757-200 II类机型以及发动机孔探II级资格。

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