飞机结构抗冰雹冲击特性研究进展与展望

doi:10.7527/S1000-6893.2025.32424

Abstract

Abstract:

Hail impact under extreme weather conditions poses a significant threat to aircraft structural integrity， often leading to damage or failure in aircraft components such as radomes， wings， and so on. Such events jeopardize aviation safety， making it a critical issue in aircraft structural design that cannot be overlooked. This paper summarizes relevant regulatory requirements pertaining to hail impact on aircraft structures and clarifies the distinctions between hail impact and other foreign object impacts， such as bird strike. The study further elaborates on the current state of technical research and notable advancements in understanding hail impact， covering aspects including the formation mechanisms of hailstones， dynamic constitutive characterization of materials， experimental testing methodologies， numerical simulation approaches， and damage assessment techniques. Finally， the paper offers perspectives on future developments in enhancing aircraft structural resistance to hail impact.

Key words: aircraft structure, hail, impact, damage evaluation, constitute model

CLC Number:

V216

Chunyu BAI, Zihao ZHAO, Xiaochuan LIU, Yu ZHANG, Yazhou GUO. Research progress and prospects in hail impact resistance of aircraft structures[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(21): 532424.

Figures/Tables 16

Fig.1

Table 1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Fig.9

Fig.10

Fig.11

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Fig.13

Fig.14

Table 2

Typical structural damage and repair methods caused by hail impact［13］

损伤类别	损伤范围		修复方式	修理类别
凹坑	长度不限	深度≤0.5 mm	无需修复	A
	长度0~100 mm	深度0.5~3 mm	临时保留	C
	长度10~150 mm	深度≤ $1 - 长度 - 100 100$ mm	临时保留	C
	其他		作为穿透损伤处理
脱胶	0~800 mm²		临时保留	C
	800~8 000 mm²		注胶处理	C
	8 000~10 000 mm²		热粘接修理	A
穿孔/复合损伤	长度0~40 mm，范围小于1 250 mm²		金属胶带	C
穿孔/复合损伤	长度40~500 mm，范围1 250~195 000 mm²		热粘接修理	A

Table 2

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外来物	外来物特性	冲击特性	发生场景及损伤情况
冰雹	多点冲击，离散密集分布	低速为硬物冲击，高速为软体冲击	飞机地面停机状态遭受低速冲击，结构产生肉眼不可见损伤；飞机飞行状态遭受高速冲击，产生可见损伤
飞鸟	多为单次冲击，偶有鸟群冲击	软体冲击	飞机飞行状态遭受冲击，产生破坏性损伤，需按照破损安全设计
消费级无人机	多为单次冲击	硬物冲击	飞机飞行状态遭受冲击，结构产生破坏性损伤，可能存在锂电池爆炸等后续效应
维修工具	多为单次冲击	硬物冲击	飞机地面停机状态工具跌落冲击，产生不可见损伤或塑性变形，一般结构可维修
跑道碎石	多为单次冲击	硬物冲击	飞机地面滑行状态，冲击发动机口盖等结构，造成结构凹坑或功能受限

Research progress and prospects in hail impact resistance of aircraft structures

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