1.5.2 迅速发展的原因

如前所述，尽管在20世纪60年代人们就开始探索飞—续—飞载荷谱和飞行模拟试验，但在70年代才引起人们的广泛重视。从70年代初到80年代这短短的十来年，飞—续—飞载荷谱的研究获得了迅速的发展，在飞机疲劳/耐久性/损伤容限试验和疲劳/断裂分析中得到了广泛的应用，大有代替传统的程序块谱的趋势。

为什么飞—续—飞载荷谱在那短短十来年会获得如此迅速的发展呢？

任何一种新技术的产生、发展和应用，都是以现实的需要和实际的可能这两者作为基本前提条件的，飞—续—飞载荷谱的研究也不例外。

载荷谱的编制与飞机设计准则的选择有密切关系。静强度设计不涉及疲劳强度，也就谈不上编制载荷谱。安全寿命设计涉及疲劳范畴，可编制等幅载荷谱或程序块谱。损伤容限设计和耐久性设计涉及断裂力学范畴，需要编制飞—续—飞载荷谱。

就世界范围来说，20世纪50年代以前的飞机，基本上是按静强度设计的。1954年，英国两架彗星1号飞机相继因疲劳而机毁人亡，在全世界航空界引起震惊，伴随阵痛而来的是新的设计思想——安全寿命设计思想的产生。因此，从20世纪50年代后期到整个60年代，全世界航空工业发达的国家除用静强度准则设计飞机外，还逐步用安全寿命思想进行飞机设计。

随着军备竞赛的日益尖锐和航空工业的不断发展，人们对现代飞机，特别是现代战斗机的战术性能要求不断提高，飞机结构型式更加复杂，飞机所受的疲劳载荷也就更加严重。另一方面，由于现代飞机的成本越来越高，人们也就尽可能想要提高飞机的使用寿命，对战术飞机来说，其使用寿命要求可高达8000飞行小时，这样，因飞机疲劳所带来的矛盾也就更加尖锐和突出。飞机如果仅按安全寿命思想设计，就往往不能保证飞机的安全。最为典型的例子是1969年美国F-111飞机因断裂而造成的灾难性事故。

F-111是美国通用动力公司20世纪60年代初期生产的一种高速战斗机，设计思想是以静强度为主，并与安全寿命思想相结合。最大速度为M=2.5，设计限制过载为7.33g，设计使用寿命为4000飞行小时。1969年12月，一架F-111飞机在美国维什康西州Nellis空军基地进行低空投弹试飞，飞行过载为3.5g，飞行中，突然左翼断裂，飞机滚转，飞行员弹射出来，但由于降落伞没打开而摔死。该架飞机实际上只飞了104.6飞行小时，离预计的使用寿命还差得很远，为什么机翼枢轴会突然断裂呢？从疲劳的观点是无法解释的。经专家们对飞机残骸进行分析，发现飞机从制造厂出来就带有初始裂纹，这正是断裂力学观点。因此，1969年12月是美国飞机应用断裂力学的里程碑。

伴随着阵痛而来的是美国飞机设计思想的革命性变革。从20世纪70年代初期开始，美国在原有的安全寿命设计思想的基础上探索新的设计思想——损伤容限和耐久性设计思想，并以军用规范和军用标准的形式把这些设计准则固定下来，因此，美国是世界上最早把断裂力学应用于飞机设计的国家。

设计思想的更替对载荷谱的编制提出了更高要求，损伤容限和耐久性设计要求编制能反映飞机真实使用情况的复杂的载荷谱，换句话说，要用随机的飞—续—飞载荷谱代替人为简化了的程序块谱。

断裂力学是20世纪70年代以来获得迅速发展的一门新兴学科，它的兴起和发展大大促进了飞—续—飞载荷谱的研究。这是因为，一方面，损伤容限和耐久性设计准则是以断裂力学作为理论基础的；另一方面，断裂力学本身的研究直接促进了飞—续—飞载荷谱的研究。例如，应力相互作用和高载效应对裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命有很大影响，试验研究指出，一个高峰值载荷顺序从正到负变成从负到正，其试件寿命差4倍，长周期程序块谱的寿命可为随机谱寿命的6倍。在一般情况下，载荷顺序和块的大小可使寿命相差两倍多。这些研究结果告诉我们，在编制载荷谱时，不仅要考虑载荷大小和出现频数，还应考虑载荷出现的真实顺序，传统的程序块谱不能较好地满足这些要求，而飞—续—飞载荷谱正好在这三方面都能较好地模拟飞机实际的载荷历程。因此，飞—续—飞载荷谱在那个时代的迅速发展是应用断裂力学研究成果的必然结果。

20世纪70年代以来，电—液压伺服控制系统的广泛使用为飞—续—飞载荷谱的研究和应用开辟了广阔的前景。飞—续—飞载荷谱不能在一般的疲劳试验机上进行试验，它必须在专用的电—液压伺服控制系统上进行，这种系统用计算机进行控制，既可作程序试验，又可作随机试验。这种系统尽管在20世纪60年代就问世了，但获得广泛使用还是70年代以后的事。目前，国外已有各种不同的系列和型号，既有作全机或部件试验用的大型系统，也有作元件或试件用的中、小型试验机。这样的控制系统目前我国从20世纪80年代已有引进，如从美国引进的MTS系统，从日本引进的日立80，以及从德国森口公司引进的PC160N等。

综上所述，20世纪70年代以来，设计思想的更替和断裂力学的兴起和发展从现实需要方面大大促进了飞—续—飞载荷谱的发展，电—液压伺服控制系统的广泛使用从实际可能方面为飞—续—飞载荷谱的研究和应用提供了可靠保证。这就成为飞—续—飞载荷谱在20世纪70年代到80年代能获得迅速发展的主要原因。