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民用无人驾驶航空器系统安全要求是确保无人机安全运行的强制性标准。其中结构强度部分是核心内容,要求无人机结构在各种预期的飞行和地面载荷条件下,能够承受而不发生失效或不可接受的变形。这包括气动载荷、重力载荷、惯性载荷和操纵载荷等多种载荷类型。
无人机在不同飞行状态下承受的载荷类型多样且复杂。正常飞行时载荷相对稳定,机动飞行时载荷系数可达2.5倍以上,阵风会产生随机载荷波动,着陆时会产生冲击载荷。标准要求对这些载荷进行详细分析,确定最严酷的载荷组合作为结构设计依据。
结构强度标准定义了两个关键载荷概念。极限载荷是结构在正常操作中可能遇到的最大载荷,要求结构承受时不得发生有害的永久变形。破坏载荷是极限载荷乘以1.5的安全系数,要求结构在此载荷下不得发生失效或断裂。这种分级设计确保了结构的安全裕度。
结构强度的符合性验证需要通过分析和试验两种方法。分析方法主要包括有限元分析,通过建立数值模型计算结构的应力分布和变形。试验方法包括静力试验验证结构承载能力,疲劳试验验证长期使用性能。两种方法相互补充,确保验证结果的可靠性。
对于承受重复载荷的关键结构,标准还要求进行疲劳和损伤容限分析。疲劳分析确定结构在循环载荷下的使用寿命,损伤容限分析研究裂纹扩展规律,确定安全检查间隔。这些要求确保结构在长期使用过程中不会因疲劳裂纹扩展导致突然失效,是强制性标准的重要组成部分。