第二部分第二章飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載

1、第二部分 飛機(jī)飛行載荷與設(shè)計(jì)規(guī)范,包括： 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載 第三章 飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范簡(jiǎn)介,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,飛機(jī)的外載荷：,飛行、起飛、著陸、地面停機(jī)等過程中，作用在飛機(jī)上的外力總稱。,飛機(jī)飛行載荷,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,飛機(jī)地面載荷,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,飛機(jī)著陸、滑跑、停放時(shí)受到的地面反作用力,結(jié)構(gòu)承載能力的主要標(biāo)志：,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)抵抗破壞的能力 結(jié)構(gòu)剛度：結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力,飛機(jī)過載,定義： 又稱為過載系數(shù)/載荷系數(shù)，飛機(jī)所受除重力以外的外力總和（矢量和）同飛機(jī)重力的比值。 是矢量

2、，大小表示飛機(jī)重量的倍數(shù)。 物理意義：用倍數(shù)的概念來表示飛機(jī)實(shí)際外力同重力之間的關(guān)系，是一個(gè)相對(duì)值（便于理解飛機(jī)受力嚴(yán)重程度）。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,飛機(jī)主軸三分量,x向：nx=X/G，一般不考慮nx z向：nz=Z/G，一般較小 y向：飛機(jī)升力同重力的比值 ny=Y/G( ny最重要),第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,注意：,過載: 對(duì)重力視可不見 過載是一矢量（通常說的過載指ny ） 過載表示倍數(shù) 平直勻速飛行：ny=1 過載值可正可負(fù)可零，同升力一致。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,飛機(jī)定直平飛受載情況,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中

3、的主要載荷及過載,飛機(jī)兩種平飛狀態(tài),第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,升力雖然沒變，但氣動(dòng)力分布發(fā)生變化，機(jī)翼表面力改變。,曲線飛行,曲線飛行（機(jī)動(dòng)飛行）： 飛機(jī)速度的大小和方向改變、航跡為曲線。 垂直平面內(nèi)： a俯沖后拉起： b進(jìn)入俯沖 c垂直俯沖 水平平面內(nèi)： 水平等速轉(zhuǎn)彎/盤旋,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,俯沖后拉起時(shí)受載情況,俯沖拉起: 對(duì)稱面內(nèi)作曲線機(jī)動(dòng)飛行（縱向飛行）,飛機(jī)的升力使飛機(jī)保持向心曲線運(yùn)動(dòng)。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,俯沖后拉起,結(jié)論： 若飛機(jī)的速度V，航跡的曲率半徑r一定， 則=0(最低處)時(shí)過載最大； 若飛機(jī)的姿態(tài)、

4、位置一定， 則速度V越大，半徑r越小，（機(jī)動(dòng)性越好，猛烈拉起），過載越大（飛機(jī)受力越嚴(yán)重）。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,例1飛機(jī)由垂直俯沖狀態(tài)退出，沿半徑為r的圓弧進(jìn)入水平飛行。若開始退出俯沖的高度為H1=2000m，開始轉(zhuǎn)入水平飛行的高度為H2=1000m，此時(shí)飛行速度V=720km/h，求：（1）飛機(jī)在2點(diǎn)轉(zhuǎn)入水平飛行時(shí)的過載系數(shù)ny； （2）如果最大允許過載系數(shù)nymax=8，保持r不變，則Vmax為多少？ 保持V不變，則rmin為多少？,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,例1飛機(jī)由垂直俯沖狀態(tài)退出，沿半徑為r的圓弧進(jìn)入水平飛行。若開始退出俯沖的高度為H1

5、=2000m，開始轉(zhuǎn)入水平飛行的高度為H2=1000m，此時(shí)飛行速度V=720km/h，求：（1）飛機(jī)在2點(diǎn)轉(zhuǎn)入水平飛行時(shí)的過載系數(shù)ny； （2）如果最大允許過載系數(shù)nymax=8，保持r不變，則Vmax為多少？ 保持V不變，則rmin為多少？,解： (1),(2),第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,例2 如圖所示，飛機(jī)俯沖后拉起。求： （1）當(dāng)V=1000km/h， r=1000m，=45、30、0時(shí)的過載ny各為多少？ （2）如果最大允許過載系數(shù)nymax=8，在同樣的拉起速度下，允許的拉起圓弧半徑r為多大？,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,例2 如圖所示，飛機(jī)俯

6、沖后拉起。求： （1）當(dāng)V=1000km/h， r=1000m，=45、30、0時(shí)的過載ny各為多少？ （2）如果最大允許過載系數(shù)nymax=8，在同樣的拉起速度下，允許的拉起圓弧半徑r為多大？,解：（1）,（2）,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,進(jìn)入俯沖,（可能為負(fù)，升力不總是正的）,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,例3 如圖所示，飛機(jī)進(jìn)行俯沖，已知此時(shí)=45，r=1000m，測(cè)得飛機(jī)的ny=0， 求此時(shí)飛機(jī)的飛行速度。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,例3 如圖所示，飛機(jī)進(jìn)行俯沖，已知此時(shí)=45，r=1000m，測(cè)得飛機(jī)的ny=0， 求此時(shí)飛機(jī)的飛

7、行速度。,解：,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,垂直俯沖,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,等速水平盤旋,坡度：（傾斜角）,運(yùn)輸機(jī)：2540度 戰(zhàn)斗機(jī)：80度,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,坡度受到多種因素限制（不能任意加大坡度）：,機(jī)動(dòng)性-由（3）得，大則大V小r； 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度-由（4）得，大則ny大； 發(fā)動(dòng)機(jī)功率-由（1）得大則Y大，升力公式得大，由圖得Cx大，阻力公式得X大，故需P大； 迎角-由（1）得大則Y大，升力公式得大，易失速。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,突風(fēng)載荷,突風(fēng)：方向、大小變化的不穩(wěn)定氣流 突風(fēng)載荷：因突風(fēng)引起的、

8、飛機(jī)受到的附加氣動(dòng)力 （飛機(jī)可能迅速改變高度） 水平突風(fēng)/航向突風(fēng)：（逆風(fēng)或順風(fēng)），只改變相對(duì)速度的大小 垂直突風(fēng)： （向上或向下）改變相對(duì)速度的大小、方向，導(dǎo)致迎角變化 側(cè)向突風(fēng)：使飛機(jī)側(cè)滑，主要作用在垂尾上產(chǎn)生附加氣動(dòng)力。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,垂直向上突風(fēng)情況,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,垂直突風(fēng),第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,垂直突風(fēng),第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,垂直突風(fēng)引起升力和過載變化,結(jié)論： 升力： 過載： 突風(fēng)向上，升力和過載變大； 突風(fēng)向下，升力和過載變小。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過

9、載,垂直突風(fēng)衰減系數(shù)K,過載（升力）一樣時(shí)，K越小，飛行速度V0可以更大，可快速通過強(qiáng)突風(fēng)區(qū)； 飛行速度V0一樣時(shí)， K越小，過載ny可更小，可提高乘客舒適感和飛行安全性。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,突風(fēng)過載影響因素,原因： 飛行中遇到垂直突風(fēng)時(shí)，飛機(jī)過載會(huì)迅速改變 大型運(yùn)輸機(jī)的使用過載、設(shè)計(jì)過載主要根據(jù)突風(fēng)過載確定 突風(fēng)過載公式： （1） 升力公式： （2） 減小突風(fēng)過載有效方法：減小飛行速度V,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,飛機(jī)部件相對(duì)飛機(jī)重心的轉(zhuǎn)動(dòng),第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,運(yùn)動(dòng)分析: 平移+旋轉(zhuǎn),考慮情況：飛機(jī)俯仰運(yùn)動(dòng)、部件A 、

10、飛機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度為抬頭方向,飛機(jī)部件附加過載分布,n部件= b ./g 影響因素： 距離b：成正比(線性分布) 角加速度:成正比,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,考慮飛機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的過載情況,部件過載： n部件 = n n部件,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,物理意義：,部件質(zhì)量力： 反映了部件同飛機(jī)結(jié)構(gòu)之間的作用力 部件過載： 反映了部件和接頭的受載情況，受力的嚴(yán)重程度。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,著陸載荷及過載,減速度:從著陸前到完全著陸瞬間,飛機(jī)y向速度從-Vy減至零 Ny 著陸載荷: 著陸時(shí)的載荷(地面給予的外載荷) 著陸過載: 著陸載荷與重

11、量之比,戰(zhàn)斗機(jī):ny=3-4 客機(jī): ny2,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,過載的實(shí)用意義,表明機(jī)動(dòng)性好壞 垂直平面內(nèi) 水平平面內(nèi) 表明經(jīng)受強(qiáng)突風(fēng)的能力 表明結(jié)構(gòu)的承載能力,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,影響選擇最大過載系數(shù)的因素:,機(jī)動(dòng)性 結(jié)構(gòu)承載能力 人的生理機(jī)能 其他因素：如發(fā)動(dòng)機(jī)的推力 根據(jù)具體要求綜合考慮確定 （并非越大越好 ）,飛行員承受過載的能力,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,抗過載服系統(tǒng),第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,高過載座艙內(nèi)的座椅,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,過載表,原理： 彈簧的拉、壓力（

12、相當(dāng)于過載力）,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,1彈簧； 2重塊； 3指針； 4阻尼器,疲勞載荷：飛機(jī)長(zhǎng)期使用-所受載荷多次重復(fù)-形成疲勞載荷 這種作用會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的疲勞破壞,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,疲勞載荷類型,1.突風(fēng)載荷：大氣紊流的作用，是民機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的重要疲勞載荷，大氣紊流的強(qiáng)度以及作用的次數(shù)統(tǒng)計(jì)； 2.機(jī)動(dòng)載荷：飛機(jī)機(jī)動(dòng)（變速）飛行中升力變化載荷，是軍機(jī)的主要疲勞載荷，機(jī)動(dòng)飛行的種類,飛行次數(shù)等； 3.增壓載荷：氣密壓艙一個(gè)飛行起落中，壓力的變化，增壓載荷的變化規(guī)律，作用次數(shù)等統(tǒng)計(jì)； 4.著陸撞擊載荷：一個(gè)起落一次撞擊，撞擊載荷的強(qiáng)度；,第二部分 第

13、二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,疲勞載荷類型,5. 地面滑行載荷：指地面滑行飛機(jī)顛簸所受到的載荷，與飛機(jī)跑道的質(zhì)量、飛機(jī)的重量等有關(guān)； 6. 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置的熱反復(fù)載荷； 7. 地-空-地循環(huán)載荷：飛行地面滑行時(shí)的載荷變化到空中飛行的載荷； 8. 其他：機(jī)翼尾流對(duì)尾翼的周期性作用,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,疲勞載荷的危害, 影響設(shè)備工作； 對(duì)人員造成不適； 結(jié)構(gòu)疲勞導(dǎo)致缺陷生長(zhǎng)成裂紋并不斷發(fā)展，最終導(dǎo)致斷裂； 疲勞載荷是飛機(jī)設(shè)計(jì)中很重要的考慮因素，是定壽的主要依據(jù)。 尤其遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)尤其客機(jī)（座艙疲勞載荷、舒適性要求防振隔振等),第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載

14、,環(huán)境譜的編制步驟：,確定飛機(jī)使用環(huán)境種類（根據(jù)飛機(jī)的特定用途和使用方法） 根據(jù)戰(zhàn)、技要求或使用要求，確定飛機(jī)在不同地域服役時(shí)間 根據(jù)使用任務(wù)剖面（規(guī)定了任務(wù)類型、有效負(fù)載、飛行時(shí)間和該任務(wù)的使用百分比），確定各任務(wù)段的時(shí)間比例及地面停放時(shí)間比例； 獲取環(huán)境數(shù)據(jù)； 編制各類環(huán)境譜。,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,熱載荷,加熱源: 氣動(dòng)熱、動(dòng)力裝置、太陽(yáng)輻射 飛機(jī)表面溫度同飛行速度密切相關(guān) 造成影響： a 材料強(qiáng)度、剛度降低 b 附加的熱變形和熱應(yīng)力,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,飛機(jī)表面駐點(diǎn)溫度TMa曲線,T=TH ( 1 + 0.18M2 ),第二部分 第二章

15、 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,材料特性受溫度影響情況,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,材料強(qiáng)度、剛度降低,不同材料的飛行極限速度,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,噪音（聲振）載荷,1 動(dòng)力裝置噪聲 （螺旋槳、轉(zhuǎn)子、渦輪風(fēng)扇、壓氣機(jī)、噴氣等） 2 空氣動(dòng)力噪聲 （附面層壓力波動(dòng)、尾流噪音、激波振蕩噪音等） 3 武器發(fā)射時(shí)的噪聲 （機(jī)炮、導(dǎo)彈、火箭發(fā)射）,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,非正常載荷情況,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,鳥撞載荷,易被撞的飛機(jī)部位: 飛機(jī)結(jié)構(gòu)（尤其是風(fēng)擋玻璃）、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道 措施:設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)要求 研究鳥的活動(dòng)規(guī)律 進(jìn)氣道安裝鐵絲網(wǎng) 采用抗撞材料,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,鳥撞試驗(yàn),1 鳥炮 2 試驗(yàn)機(jī),2km以下最大飛行速度飛行時(shí)風(fēng)檔承受1.8kg鳥撞,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,冰雹載荷,易結(jié)冰部位 防冰、破冰措施 考慮承受冰雹撞擊的能力（不能嚴(yán)重?fù)p傷飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)不能出現(xiàn)危險(xiǎn)、冰雹密度、撞擊速度、一塊冰雹多次撞擊等 ）,第二部分 第二章 飛機(jī)飛行中的主要載荷及過載,本章小結(jié),1、飛機(jī)過載 概念、實(shí)用意義、