1.5 飞机载荷/环境谱的历史发展

既然载荷/环境谱对飞机结构定寿和延寿如此重要，那究竟需要编制什么样的载荷/环境谱呢？从确定飞机结构使用寿命的要求来说，需要编制能真实反映飞机实际使用情况的复杂的载荷/环境谱。不过，编制载荷/环境谱与人们对飞机疲劳问题的认识能力、与飞机设计准则的选择，以及与社会的整个科学技术发展水平密切相关。随着人们认识能力的不断深化和社会整个科学技术发展水平的不断提高，载荷/环境谱的研究、编制和试验经历了一个由浅入深、由简到繁、由低级到高级的发展过程。就载荷谱而言，在20世纪40年代至50年代，人们用最简单的常幅载荷谱来进行疲劳试验和寿命估算；到50年代至60年代，发展到用程序块载荷谱；而从70年代至今，在飞机疲劳/耐久性/损伤容限试验和疲劳/断裂分析中，广泛应用能模拟飞机使用载荷历程的飞—续—飞载荷谱。从20世纪70年代开始，逐步考虑腐蚀环境影响，提出了编制载荷/环境谱要求。

不同的设计准则需要编制不同类型的载荷/环境谱。飞机结构设计经历了静强度设计、安全寿命设计、损伤容限设计和耐久性设计这样几个发展阶段。静强度设计不需要编制载荷谱，早期的安全寿命设计（20世纪60年代以前）编制程序块载荷谱基本上可满足设计要求，也无须编制环境谱。到了70年代以后，安全寿命设计及耐久性设计往往是和损伤容限设计一起考虑的，这时，就需要编飞—续—飞载荷谱来进行试验和分析，并且还需要编制环境谱来考虑腐蚀环境对飞机使用寿命的影响。进入到21世纪初，又需要分别编制耐久性设计使用载荷谱和损伤容限设计使用载荷谱来进行耐久性/损伤容限试验和分析，并着重强调了载荷/环境谱对使用寿命的影响。

较详细回顾这一历史进程，对今后深入开展该领域的工作或许有所裨益。尽管在20世纪70年代美军标就提出了编制载荷/环境谱的要求，但国外有关飞机环境谱研究和编制方面的公开资料却很少，因此，我们将以载荷谱为主来回顾这一历史进程。

飞—续—飞载荷谱是按一次飞行接着一次飞行所编制的载荷谱。与传统的程序块载荷谱相比，飞—续—飞载荷谱的最大优点是它能较好地模拟飞机的使用载荷历程。用飞—续—飞载荷谱所进行的试验称为飞行模拟试验。下面以飞—续—飞载荷谱为线索来回顾国外飞机载荷谱研究、编制和试验的历史进程。