第05講—外_載_荷(2)

1、123.3 飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范簡(jiǎn)介一、規(guī)范及各類標(biāo)準(zhǔn)的作用一、規(guī)范及各類標(biāo)準(zhǔn)的作用二、規(guī)范的形成與演變二、規(guī)范的形成與演變 飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范和適航條例是在飛機(jī)多年的設(shè)計(jì)、研制和實(shí)踐中逐步飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范和適航條例是在飛機(jī)多年的設(shè)計(jì)、研制和實(shí)踐中逐步形成的，是飛機(jī)研制、使用經(jīng)驗(yàn)和使用教訓(xùn)的總結(jié)。形成的，是飛機(jī)研制、使用經(jīng)驗(yàn)和使用教訓(xùn)的總結(jié)。 軍用飛機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)、剛度設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)、安全壽命軍用飛機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)、剛度設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)、安全壽命加損傷容限設(shè)計(jì)、耐久性加損傷容限設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。與這些設(shè)計(jì)加損傷容限設(shè)計(jì)、耐久性加損傷容限設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。與這些設(shè)計(jì)思想對(duì)應(yīng)，美國(guó)軍用飛機(jī)強(qiáng)度規(guī)范產(chǎn)生了近思

2、想對(duì)應(yīng)，美國(guó)軍用飛機(jī)強(qiáng)度規(guī)范產(chǎn)生了近1010個(gè)版本。個(gè)版本。 我國(guó)已經(jīng)擁有用于軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度剛度規(guī)范等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)文我國(guó)已經(jīng)擁有用于軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度剛度規(guī)范等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)文件，目前仍在修訂和完善。件，目前仍在修訂和完善。 19751975年根據(jù)我國(guó)武器裝備研制的需要，引進(jìn)了前蘇聯(lián)年根據(jù)我國(guó)武器裝備研制的需要，引進(jìn)了前蘇聯(lián)“飛機(jī)強(qiáng)度規(guī)飛機(jī)強(qiáng)度規(guī)范范”，共七本。我國(guó)早期研制的飛機(jī)，如殲六、殲七、殲八；殲教，共七本。我國(guó)早期研制的飛機(jī)，如殲六、殲七、殲八；殲教七、強(qiáng)五、轟六等軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都是以此規(guī)范為主要依據(jù)進(jìn)七、強(qiáng)五、轟六等軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都是以此規(guī)范為主要依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。行設(shè)計(jì)的。

3、 八十年代初期，我國(guó)對(duì)美國(guó)的八十年代初期，我國(guó)對(duì)美國(guó)的“軍用飛機(jī)強(qiáng)度剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度剛度規(guī)范”進(jìn)行了大進(jìn)行了大量的研究并加以引進(jìn)，于量的研究并加以引進(jìn)，于8585年發(fā)行了國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)年發(fā)行了國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)軍用飛機(jī)強(qiáng)度軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范和剛度規(guī)范，代號(hào)為，代號(hào)為GJB 67.1-85 GJB 67.1-85 GJB 67.12-85 GJB 67.12-85，共分為，共分為1212個(gè)個(gè)部分。我國(guó)的飛豹、梟龍、殲十、山鷹、獵鷹等飛機(jī)的結(jié)構(gòu)便是按部分。我國(guó)的飛豹、梟龍、殲十、山鷹、獵鷹等飛機(jī)的結(jié)構(gòu)便是按此規(guī)范要求設(shè)計(jì)的。此規(guī)范要求設(shè)計(jì)的。6767系列規(guī)范各部分名稱如下：系列規(guī)范各部分名稱如下：

4、3 飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范簡(jiǎn)介飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范簡(jiǎn)介GJB 67.1-85 GJB 67.1-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -總則總則GJB 67.2-85 GJB 67.2-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -飛行載荷飛行載荷GJB 67.3-85 GJB 67.3-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -其他載荷其他載荷GJB 67.4-85 GJB 67.4-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -地面載荷地面載荷GJB 67.5-85 GJB 67.5-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -水上飛機(jī)的水載荷和

5、操作載荷水上飛機(jī)的水載荷和操作載荷GJB 67.6-85 GJB 67.6-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -可靠性要求和疲勞載荷可靠性要求和疲勞載荷GJB 67.7-85 GJB 67.7-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -氣動(dòng)彈性不穩(wěn)定性氣動(dòng)彈性不穩(wěn)定性GJB 67.8-85 GJB 67.8-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -振動(dòng)振動(dòng)GJB 67.9-85 GJB 67.9-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -地面試驗(yàn)地面試驗(yàn)GJB 67.10-85 GJB 67.10-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用

6、飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -飛行試驗(yàn)飛行試驗(yàn)GJB 67.11-85 GJB 67.11-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -核武器效應(yīng)核武器效應(yīng)GJB 67.12-85 GJB 67.12-85 軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用飛機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范- -文件與報(bào)告文件與報(bào)告4飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范簡(jiǎn)介飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范簡(jiǎn)介 除了除了“強(qiáng)度剛度規(guī)范強(qiáng)度剛度規(guī)范”以外，還有一些與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以外，還有一些與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的規(guī)范，如：關(guān)的規(guī)范，如： GJB776GJB776軍用飛機(jī)損傷容限設(shè)計(jì)要求軍用飛機(jī)損傷容限設(shè)計(jì)要求 GJB775.1-89 GJB775.1-89軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大

7、綱- -飛機(jī)要求飛機(jī)要求 對(duì)于其他產(chǎn)品也有強(qiáng)度和剛度規(guī)范，如：對(duì)于其他產(chǎn)品也有強(qiáng)度和剛度規(guī)范，如： GJB540-91GJB540-91飛航導(dǎo)彈強(qiáng)度和剛度規(guī)范飛航導(dǎo)彈強(qiáng)度和剛度規(guī)范 GJB720-89 GJB720-89軍用直升機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范軍用直升機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范 GJB5435-2005GJB5435-2005無人機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范無人機(jī)強(qiáng)度和剛度規(guī)范三、規(guī)范三、規(guī)范( (適航條例適航條例) )的基本內(nèi)容的基本內(nèi)容設(shè)計(jì)情況設(shè)計(jì)情況、安全系數(shù)安全系數(shù)、載荷系數(shù)載荷系數(shù)、重量極限重量極限、重心位置、重量、重心位置、重量分配、飛行載荷、分配、飛行載荷、飛行包線飛行包線、突風(fēng)載荷突風(fēng)載荷、強(qiáng)度和變

8、形、強(qiáng)度和變形、結(jié)構(gòu)試結(jié)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)、試飛試驗(yàn)、使用極限、安全預(yù)防措施等等，進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)、試飛試驗(yàn)、使用極限、安全預(yù)防措施等等，進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵守這些規(guī)定，才能保證飛機(jī)設(shè)計(jì)成功。設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵守這些規(guī)定，才能保證飛機(jī)設(shè)計(jì)成功。5 飛機(jī)的受載情況多種多樣，不可能也無必要都加以分析，我飛機(jī)的受載情況多種多樣，不可能也無必要都加以分析，我們只要考慮那些有代表性的設(shè)計(jì)情況即可。們只要考慮那些有代表性的設(shè)計(jì)情況即可。 在分析研究了飛機(jī)的全部飛行使用情況后，規(guī)范給出了飛機(jī)在分析研究了飛機(jī)的全部飛行使用情況后，規(guī)范給出了飛機(jī)的的 ny q 包線，即飛機(jī)的過載包線，即飛機(jī)的過載 ny 和速壓和速壓 q

9、只限于此范圍內(nèi)，只限于此范圍內(nèi)，超出則將發(fā)生危險(xiǎn)，甚至造成事故。超出則將發(fā)生危險(xiǎn)，甚至造成事故。 凡是使飛機(jī)結(jié)構(gòu)易遭到損壞、人員易受到損傷的載荷情況，凡是使飛機(jī)結(jié)構(gòu)易遭到損壞、人員易受到損傷的載荷情況，就應(yīng)選為設(shè)計(jì)情況。一般包括就應(yīng)選為設(shè)計(jì)情況。一般包括最大的正向和反向載荷情況最大的正向和反向載荷情況，對(duì)主要結(jié)構(gòu)件將產(chǎn)生危險(xiǎn)損壞的載荷情況對(duì)主要結(jié)構(gòu)件將產(chǎn)生危險(xiǎn)損壞的載荷情況，對(duì)飛行戰(zhàn)斗性能對(duì)飛行戰(zhàn)斗性能將產(chǎn)生嚴(yán)重影響及對(duì)人員將產(chǎn)生損傷的載荷情況將產(chǎn)生嚴(yán)重影響及對(duì)人員將產(chǎn)生損傷的載荷情況等。等。3.4 飛機(jī)對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線6主要參數(shù)確定主要參數(shù)確定1. 1. 過載系數(shù)過載系數(shù)n 的確定的確定對(duì)于

10、不同的飛機(jī)根據(jù)規(guī)范進(jìn)行確定或根據(jù)用戶要求確定。對(duì)于不同的飛機(jī)根據(jù)規(guī)范進(jìn)行確定或根據(jù)用戶要求確定。特技類飛機(jī)：特技類飛機(jī)： nymax=8、 nymin=-3半特技類飛機(jī)（戰(zhàn)術(shù)轟炸機(jī)、多用途飛機(jī)）：半特技類飛機(jī)（戰(zhàn)術(shù)轟炸機(jī)、多用途飛機(jī)）：nymax=46非特技類飛機(jī)：非特技類飛機(jī)：nymax=2.5 42. 飛機(jī)重力飛機(jī)重力G的確定（即飛機(jī)質(zhì)量的確定（即飛機(jī)質(zhì)量m的確定）的確定） 基本飛行設(shè)計(jì)質(zhì)量基本飛行設(shè)計(jì)質(zhì)量mi 基本飛行質(zhì)量與最大使用過載是飛機(jī)外載荷計(jì)算、結(jié)構(gòu)基本飛行質(zhì)量與最大使用過載是飛機(jī)外載荷計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算的重要參數(shù)。它基本上確定了一架飛機(jī)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算的重要參數(shù)。它基本上確

11、定了一架飛機(jī)的強(qiáng)度水平。用于各種主要載荷的計(jì)算。的強(qiáng)度水平。用于各種主要載荷的計(jì)算。 最小飛行質(zhì)量最小飛行質(zhì)量mmin 主要用于突風(fēng)（陣風(fēng)）載荷計(jì)算。主要用于突風(fēng)（陣風(fēng)）載荷計(jì)算。7主要參數(shù)確定主要參數(shù)確定 最大設(shè)計(jì)質(zhì)量最大設(shè)計(jì)質(zhì)量mmax主要用于地面滑行、起飛及必要的飛行載荷的計(jì)算，防止主要用于地面滑行、起飛及必要的飛行載荷的計(jì)算，防止顫振和振動(dòng)計(jì)算時(shí)也要用到。顫振和振動(dòng)計(jì)算時(shí)也要用到。 著陸設(shè)計(jì)質(zhì)量著陸設(shè)計(jì)質(zhì)量mzl主要用于飛機(jī)的著陸設(shè)計(jì)載荷及相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算。主要用于飛機(jī)的著陸設(shè)計(jì)載荷及相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算。3. 3. 最大平飛速度和極限速度最大平飛速度和極限速度最大平飛速度最大平飛速度vmax

12、（對(duì)應(yīng)于使用限制速壓（對(duì)應(yīng)于使用限制速壓qmax）-基本基本飛行重量飛行重量按戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求確定。按戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求確定。極限速度極限速度vmaxmax （對(duì)應(yīng)于強(qiáng)度極限速壓（對(duì)應(yīng)于強(qiáng)度極限速壓qmaxmax） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要對(duì)強(qiáng)度極限速壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要對(duì)強(qiáng)度極限速壓qmaxmax的數(shù)值進(jìn)行限制。的數(shù)值進(jìn)行限制。當(dāng)量速度（空速）當(dāng)量速度（空速）vdl概念概念0Hdlvv其中：其中：H H 、0 0分別為飛行高度分別為飛行高度H H處的處的空氣密度和海平面空氣密度?？諝饷芏群秃Ｆ矫婵諝饷芏?。8由上式可得由上式可得OA和和OD限制線。與各種限制線。與各種情況相應(yīng)的飛行狀態(tài)見圖情況相應(yīng)的飛行狀態(tài)見圖3-15。

13、GSqCnyymax在在 ny q 包線圖包線圖 中中，極限過載極限過載 nymax、 nymin 受機(jī)動(dòng)性和結(jié)構(gòu)受機(jī)動(dòng)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限制；強(qiáng)度限制； qmaxmax 受發(fā)動(dòng)機(jī)功率和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限制受發(fā)動(dòng)機(jī)功率和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限制Cymax、Cymin 受攻角變化范圍限制。受攻角變化范圍限制。飛機(jī)重量飛機(jī)重量 G、翼載翼載 P 在設(shè)計(jì)之前也是選在設(shè)計(jì)之前也是選定的，因此飛機(jī)的飛行范圍自應(yīng)受定的，因此飛機(jī)的飛行范圍自應(yīng)受AA、 AD、 DD 線及線及 Cymax、 Cymin 線的限制。線的限制。nynymaxnyminAADDCqmax maxqCymaxCymin B(0.5nymax)o因?yàn)橐驗(yàn)閷?duì)稱機(jī)

14、動(dòng)飛行包線9包線圖與飛行狀態(tài)圖對(duì)照包線圖與飛行狀態(tài)圖對(duì)照ny Vdl與飛機(jī)狀態(tài)ny qnysyq (或或 V)CyAAnymaxnymaxp/CymaxCymaxBAnymaxqmaxmax (Vdljx)nymax p/qjxFB0.5 nymaxqmaxmax (Vdljx)0.5 nymax p/qjxGC0qmaxmax (Vdljx)0DDnyminqmaxmax (Vdljx)nymin p/qmaxEDnyminnymin p/CyminCyminGSqCnyymax10qD、D 情況與此相似，只是過載為負(fù)的最大，載荷反向。情況與此相似，只是過載為負(fù)的最大，載荷反向。右上圖是右上

15、圖是 nyCy 線。很明顯，線。很明顯， A、A、D、D均應(yīng)是飛機(jī)的設(shè)均應(yīng)是飛機(jī)的設(shè)計(jì)情況計(jì)情況。qA、A雖然均屬雖然均屬 nymax 情況，情況，總載荷最大，數(shù)值相同，但因?yàn)榭傒d荷最大，數(shù)值相同，但因?yàn)?q 不同，后者速度高，不同，后者速度高， Cy小，所小，所以兩者的氣動(dòng)力分布不同，各結(jié)以兩者的氣動(dòng)力分布不同，各結(jié)構(gòu)元件具體的承載情況也就不同，構(gòu)元件具體的承載情況也就不同，因而都要考慮。因而都要考慮。nynymaxnyminAADDCCyCymaxCyminB0.5nymaxnynymaxnyminAADDCqmax maxqCymaxCymin B(0.5nymax)o飛行包線飛行包線飛

16、行包線 maxGSqCnyy 11 ny Vdl 對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線圖對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線圖“ny Vdl 對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線行包線”以過載系以過載系數(shù)數(shù) ny 為縱坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，以當(dāng)量速度當(dāng)量速度 Vdl 為橫坐為橫坐標(biāo)，按標(biāo)，按ny、V、Cy 的的限制范圍繪制而成。限制范圍繪制而成。根據(jù)飛行包線上每一點(diǎn)的兩個(gè)參數(shù)，就可確定另一個(gè)參數(shù)。根據(jù)飛行包線上每一點(diǎn)的兩個(gè)參數(shù)，就可確定另一個(gè)參數(shù)。飛行包線上各特殊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的飛行姿態(tài)及其特定受載情況為飛行包線上各特殊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的飛行姿態(tài)及其特定受載情況為對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線12根

17、據(jù)飛行包線上每一點(diǎn)的根據(jù)飛行包線上每一點(diǎn)的兩個(gè)參數(shù)，就可確定另一兩個(gè)參數(shù)，就可確定另一個(gè)參數(shù)。飛行包線上各特個(gè)參數(shù)。飛行包線上各特殊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的飛行姿態(tài)及其殊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的飛行姿態(tài)及其特定受載情況為特定受載情況為對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行包線SGpGSqCnyy ;maxny Vdlny qnysyq (或或 Vdl)Cy對(duì)應(yīng)機(jī)動(dòng)飛行狀態(tài)對(duì)應(yīng)機(jī)動(dòng)飛行狀態(tài)AAnymaxnymaxp/CymaxCymax小速度，大迎角的曲線飛行，（急上升）載荷系數(shù)最小速度，大迎角的曲線飛行，（急上升）載荷系數(shù)最大。大。BAnymaxqmaxmax (Vdlj

18、x)nymax p/qjx飛機(jī)以最大允許空速飛行時(shí)改出俯沖或下滑，載荷系飛機(jī)以最大允許空速飛行時(shí)改出俯沖或下滑，載荷系數(shù)最大。數(shù)最大。0.5BG點(diǎn)點(diǎn)B0.5 nymaxqmaxmax (Vdljx)0.5 nymax p/qjx在最大允許空速飛行時(shí)，副翼偏轉(zhuǎn)作特技和滾轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)，在最大允許空速飛行時(shí)，副翼偏轉(zhuǎn)作特技和滾轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)，載荷系數(shù)為最大值的一半。載荷系數(shù)為最大值的一半。GC0qmaxmax (Vdljx)0垂直俯沖，在最大允許空速時(shí)偏轉(zhuǎn)副翼。垂直俯沖，在最大允許空速時(shí)偏轉(zhuǎn)副翼。DDnyminqmaxmax (Vdljx)nymin p/qmax在最大允許空速飛行時(shí)，以最小負(fù)載荷系數(shù)作機(jī)動(dòng)。在最

19、大允許空速飛行時(shí)，以最小負(fù)載荷系數(shù)作機(jī)動(dòng)。EDnyminnymin p/CyminCymin小速度、負(fù)迎角進(jìn)入俯沖，載荷系數(shù)最小。小速度、負(fù)迎角進(jìn)入俯沖，載荷系數(shù)最小。13幾點(diǎn)說明幾點(diǎn)說明n對(duì)于現(xiàn)代飛機(jī)的載荷計(jì)算，必須考慮結(jié)構(gòu)彈性變形對(duì)載荷的影響。通常結(jié)構(gòu)彈性會(huì)造成結(jié)構(gòu)的卸載，但有些情況相反。n民用飛機(jī)的要求在飛行包線范圍內(nèi)不僅在邊界點(diǎn)上選點(diǎn)計(jì)算，而且要求在其中進(jìn)行大量的選點(diǎn)計(jì)算，找出各種可能的嚴(yán)重情況。n在有限元計(jì)算中，通常要求輸入多種載荷情況，以確定各個(gè)部位的應(yīng)力是否超過許用值。n現(xiàn)代飛機(jī)常采用主動(dòng)減載技術(shù)。如380飛機(jī)就利用載油進(jìn)行機(jī)翼減載。143.5 安全系數(shù)和設(shè)計(jì)載荷一、安全系數(shù)等概

20、念的定義 使用載荷使用載荷Pe：飛機(jī)在使用中預(yù)計(jì)各結(jié)構(gòu)可能遇到的最大載荷，或稱為限制載荷 ( Limit Load )。在該載荷作用下，飛機(jī)各元件的應(yīng)力臨近材料的比例極限強(qiáng)度s，但未出現(xiàn)永久變形。 設(shè)計(jì)載荷設(shè)計(jì)載荷Pd ：飛機(jī)及各結(jié)構(gòu)在其作用下剛好臨近破壞的載荷，或稱為極限載荷 (Ultimate Load ) 。 安全系數(shù)安全系數(shù) f ：強(qiáng)度規(guī)范中定義 設(shè)計(jì)載荷與使用載荷之比，即f = Pd / Pe二、安全系數(shù)的物理意義： 其物理意義為實(shí)際使用載荷增大到多少倍結(jié)構(gòu)才破壞，這個(gè)倍數(shù)就是安全系數(shù)。Pd = f Pe = f nG 15三、安全系數(shù)的主要影響因素四、安全系數(shù)通常取1.5的原因：

21、由于載荷計(jì)算、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析比較精確，材料和制造的工藝過由于載荷計(jì)算、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析比較精確，材料和制造的工藝過程逐步完善，在將使用中的重復(fù)載荷和溫度影響作單獨(dú)計(jì)算和分析程逐步完善，在將使用中的重復(fù)載荷和溫度影響作單獨(dú)計(jì)算和分析的情況下，安全系數(shù)通常取為的情況下，安全系數(shù)通常取為1.5。這是因?yàn)橐话愕暮娇詹牧蠙C(jī)械性這是因?yàn)橐话愕暮娇詹牧蠙C(jī)械性能中，破壞極限與比例極限之比約為能中，破壞極限與比例極限之比約為 1.5，為了保證在使用載荷下無為了保證在使用載荷下無殘余變形故殘余變形故。1) 在使用載荷在使用載荷Pe 作用下，飛機(jī)結(jié)構(gòu)沒有永久變形或屈服；作用下，飛機(jī)結(jié)構(gòu)沒有永久變形或屈服；2) 在使用時(shí)，

22、可能超過規(guī)定的機(jī)動(dòng)動(dòng)作或未估計(jì)到的突風(fēng)，從而出現(xiàn)在使用時(shí)，可能超過規(guī)定的機(jī)動(dòng)動(dòng)作或未估計(jì)到的突風(fēng)，從而出現(xiàn)大于規(guī)定的使用載荷；大于規(guī)定的使用載荷；3) 結(jié)構(gòu)所使用的材料及其加工過程中存在有缺陷，以及工藝誤差等；結(jié)構(gòu)所使用的材料及其加工過程中存在有缺陷，以及工藝誤差等；4) 設(shè)計(jì)的不準(zhǔn)確和不可靠性，如載荷、結(jié)構(gòu)分析等誤差；設(shè)計(jì)的不準(zhǔn)確和不可靠性，如載荷、結(jié)構(gòu)分析等誤差；5) 重復(fù)載荷作用下和剛度要求等。重復(fù)載荷作用下和剛度要求等。16五、全機(jī)強(qiáng)度校核試驗(yàn)使用載荷使用載荷P Pe e 對(duì)應(yīng)的是飛機(jī)結(jié)構(gòu)臨近出現(xiàn)永久變形或屈服；對(duì)應(yīng)的是飛機(jī)結(jié)構(gòu)臨近出現(xiàn)永久變形或屈服；設(shè)計(jì)載荷設(shè)計(jì)載荷P Pd d 對(duì)應(yīng)

23、的是飛機(jī)結(jié)構(gòu)臨近發(fā)生破壞。對(duì)應(yīng)的是飛機(jī)結(jié)構(gòu)臨近發(fā)生破壞。然而，在試驗(yàn)中結(jié)然而，在試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)永久變形構(gòu)是否出現(xiàn)永久變形很難測(cè)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)是否很難測(cè)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)是否破壞則較容易準(zhǔn)確測(cè)破壞則較容易準(zhǔn)確測(cè)得，所以采用設(shè)計(jì)載得，所以采用設(shè)計(jì)載荷進(jìn)行最后的破壞試荷進(jìn)行最后的破壞試驗(yàn)驗(yàn)證驗(yàn)驗(yàn)證。17六、安全系數(shù)的使用原則六、安全系數(shù)的使用原則 在確定結(jié)構(gòu)安全系數(shù)時(shí)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)的重要程度、受力在確定結(jié)構(gòu)安全系數(shù)時(shí)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)的重要程度、受力特點(diǎn)、工作環(huán)境、失效模式、可檢查程度等多方面去考特點(diǎn)、工作環(huán)境、失效模式、可檢查程度等多方面去考慮，同時(shí)還要考慮到許用應(yīng)力、強(qiáng)度準(zhǔn)則的選取以及影慮，同時(shí)還要考慮到許用應(yīng)力、強(qiáng)度

24、準(zhǔn)則的選取以及影響安全系數(shù)的各種因素。響安全系數(shù)的各種因素。 因此，對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的不同部位和不同的零部件，因此，對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的不同部位和不同的零部件，根據(jù)需要，可考慮選取不同的安全系數(shù)。通?？勺裱愿鶕?jù)需要，可考慮選取不同的安全系數(shù)。通常可遵循以下原則：下原則： 1. 1. 對(duì)于以屈服極限為基準(zhǔn)的安全系數(shù)可以取值較小，對(duì)于以屈服極限為基準(zhǔn)的安全系數(shù)可以取值較小，對(duì)于以強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)的安全系數(shù)可以取值較大。對(duì)于對(duì)于以強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)的安全系數(shù)可以取值較大。對(duì)于塑性材料根據(jù)需要可以選擇以屈服極限為基準(zhǔn)，也可以塑性材料根據(jù)需要可以選擇以屈服極限為基準(zhǔn)，也可以選擇以強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)。對(duì)于脆性材料則應(yīng)以強(qiáng)度

25、極限選擇以強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)。對(duì)于脆性材料則應(yīng)以強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)。對(duì)于復(fù)合材料選擇以強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)。為基準(zhǔn)。對(duì)于復(fù)合材料選擇以強(qiáng)度極限為基準(zhǔn)。182. 2. 對(duì)于有明確剛度設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)件，則應(yīng)結(jié)合剛度設(shè)計(jì)要對(duì)于有明確剛度設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)件，則應(yīng)結(jié)合剛度設(shè)計(jì)要求來確定安全系數(shù)。求來確定安全系數(shù)。3. 3. 所確定的安全系數(shù)應(yīng)是考慮各種因素及要求后的綜合的安所確定的安全系數(shù)應(yīng)是考慮各種因素及要求后的綜合的安全系數(shù)。全系數(shù)。4. 4. 要充分考慮安全系數(shù)的選取和許用應(yīng)力的選取以及強(qiáng)度判要充分考慮安全系數(shù)的選取和許用應(yīng)力的選取以及強(qiáng)度判別標(biāo)準(zhǔn)的選取三者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系別標(biāo)準(zhǔn)的選取三者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系5. 5.

26、通常需加大安全系數(shù)的情況有：通常需加大安全系數(shù)的情況有：結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵件、重要件；結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵件、重要件；受力形式或結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，難以較為準(zhǔn)確地進(jìn)行計(jì)算分受力形式或結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，難以較為準(zhǔn)確地進(jìn)行計(jì)算分析的結(jié)構(gòu)件；析的結(jié)構(gòu)件；只進(jìn)行分析計(jì)算，而不打算進(jìn)行有效的試驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)構(gòu)只進(jìn)行分析計(jì)算，而不打算進(jìn)行有效的試驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)構(gòu)件；件；在飛機(jī)的使用壽命期間內(nèi)的不可檢結(jié)構(gòu)件及不可更換的在飛機(jī)的使用壽命期間內(nèi)的不可檢結(jié)構(gòu)件及不可更換的結(jié)構(gòu)件；結(jié)構(gòu)件；處在較為惡劣的工作環(huán)境（如：高溫、高濕、振動(dòng)、沖處在較為惡劣的工作環(huán)境（如：高溫、高濕、振動(dòng)、沖擊、腐蝕、摩擦等）下的結(jié)構(gòu)件；擊、腐蝕、摩擦等）下的結(jié)構(gòu)件；可靠

27、性要求較高的結(jié)構(gòu)件或有其他特殊要求的結(jié)構(gòu)件?？煽啃砸筝^高的結(jié)構(gòu)件或有其他特殊要求的結(jié)構(gòu)件。19補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算q 目前結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計(jì)算，多采用直剛法或有限元素法，目前結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計(jì)算，多采用直剛法或有限元素法，這些方法，均需將結(jié)構(gòu)上的分布載荷合理地分配到擬定的結(jié)這些方法，均需將結(jié)構(gòu)上的分布載荷合理地分配到擬定的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)上，形成節(jié)點(diǎn)載荷，才便于計(jì)算。構(gòu)節(jié)點(diǎn)上，形成節(jié)點(diǎn)載荷，才便于計(jì)算。q 載荷分配的原則是常用的力的平衡和等效原則。載荷分配的原則是常用的力的平衡和等效原則。q機(jī)翼節(jié)點(diǎn)載荷分配的計(jì)算方法機(jī)翼節(jié)點(diǎn)載荷分配的計(jì)算方法 機(jī)翼上作用的主要載荷有分布的升力、質(zhì)量，可能還有通機(jī)翼上

28、作用的主要載荷有分布的升力、質(zhì)量，可能還有通過裝載節(jié)點(diǎn)傳來的集中質(zhì)量載荷。過裝載節(jié)點(diǎn)傳來的集中質(zhì)量載荷。根據(jù)載荷的分配原則，可先算出沿翼展方向任意兩分點(diǎn)間的根據(jù)載荷的分配原則，可先算出沿翼展方向任意兩分點(diǎn)間的合力及其作用點(diǎn)。如果分點(diǎn)數(shù)較多，兩分點(diǎn)間距離較小，則合力及其作用點(diǎn)。如果分點(diǎn)數(shù)較多，兩分點(diǎn)間距離較小，則其間的載荷分布規(guī)律可近似認(rèn)為是線性變化。這樣，求兩分其間的載荷分布規(guī)律可近似認(rèn)為是線性變化。這樣，求兩分點(diǎn)間載荷的合力及其作用點(diǎn)時(shí)就可以按梯形來處理。點(diǎn)間載荷的合力及其作用點(diǎn)時(shí)就可以按梯形來處理。20見圖見圖3-33，設(shè)任意兩分點(diǎn)為，設(shè)任意兩分點(diǎn)為 i-1、i，分點(diǎn)間距離為分點(diǎn)間距離為

29、li ，相應(yīng)的分布載相應(yīng)的分布載荷為荷為qi-1，qi，則其間的合力則其間的合力 Qi 為為iiiilqqQ )(211iiiiiilqqqqa )( 3211分配到展向分點(diǎn)上的載荷，根據(jù)分配到展向分點(diǎn)上的載荷，根據(jù)平衡、等效原則，得平衡、等效原則，得)(211iiiiialqqR( iiiiaqqR)(2111作用點(diǎn)為作用點(diǎn)為補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算21弦向節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算弦向節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算： 由于載荷由于載荷的分布是一個(gè)面，因而所算得的的分布是一個(gè)面，因而所算得的展向分點(diǎn)載荷展向分點(diǎn)載荷 Ri 實(shí)際上是點(diǎn)實(shí)際上是點(diǎn) i 弦弦面分布載荷的合力。根據(jù)弦面載面分

30、布載荷的合力。根據(jù)弦面載荷的分布情況，又可算得弦向各荷的分布情況，又可算得弦向各節(jié)點(diǎn)間總載荷值節(jié)點(diǎn)間總載荷值Pj-1、Pj 等，這樣，等，這樣，即可按上述的方法求得最后所需即可按上述的方法求得最后所需要的節(jié)點(diǎn)載荷要的節(jié)點(diǎn)載荷Pj-1、Pj來。來。 例例 題題 ：已知某機(jī)翼展向、：已知某機(jī)翼展向、弦向載荷的分布規(guī)律及節(jié)點(diǎn)情況如弦向載荷的分布規(guī)律及節(jié)點(diǎn)情況如圖圖3-35所示，總載荷所示，總載荷Q=1200 kg，q0 = 3q2 ，試求出試求出“1”號(hào)弦上號(hào)弦上各節(jié)點(diǎn)的載荷。各節(jié)點(diǎn)的載荷。補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算22解解 （1）先求沿展向各）先求沿展向各分點(diǎn)的分

31、布載荷分點(diǎn)的分布載荷qiq2 = 1200/4 =300 kg/m, q0 = 3q2 = 3300 = 900 kg/mkg 3 2 )(22qqqqQkg/m )( 2 )(qqq（2）求出）求出0-1，1-2 各分段的總載荷各分段的總載荷Qi 及及作用點(diǎn)作用點(diǎn) ai kg )600(900 )(1lqqQm )600(9003)600900(2 )()(1 lqqqqakg )300(600 )(2lqqQm )300(6003)300600(2 )()(2 lqqqqa補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算23（3）求出各分點(diǎn)上的載荷）求出各分點(diǎn)上的載荷 RiR1

32、 = Q1 R0 = 750 400 = 350 kgkg 158 )( )(1aqqR（4）求出）求出“1”號(hào)弦上各節(jié)點(diǎn)的分布載荷號(hào)弦上各節(jié)點(diǎn)的分布載荷 rikg .1RrPkg/m.600 rkg 0.4)0(1500 )(1brrPR1 = R1 +R1 = 350 + 250 = 600 kgkg 95 )( )(2 aqqRR2 = Q2 - R1 = 450 - 250 = 200 kg r11 = r1 / 2= 1500 / 2 = 750 kg/m（5）求出）求出1-11、11-12各分段的總載荷各分段的總載荷 Pi 及及作用點(diǎn)作用點(diǎn) bi補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的

33、計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算24kg 0.4)0(750 )(2brrP（6）求出各弦向節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)載荷）求出各弦向節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)載荷 Pi m.)0(7503070012 )(1 brrrrbm.)0(75030072 )(2brrrrbp11 = P1 p1 = 450 247.5 = 202.5 kgp11 = p11 + p11 = 247.5 + 100 = 347.5 kgkg .0 )( )(2 brrpp12 = P2 - p11 = 150 - 100 = 50 kgkg .0 )( )(1brrpp12p12補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算補(bǔ)充：節(jié)點(diǎn)載荷的計(jì)算25總總 結(jié)結(jié) 對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行時(shí)飛機(jī)的對(duì)稱機(jī)動(dòng)飛行時(shí)飛機(jī)的 n ny y q q 包線中每條線的意義包線中每條線的意義n ny y q q 包線中的包線中的A、A、D、D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)飛機(jī)的設(shè)計(jì)情況點(diǎn)所對(duì)應(yīng)飛機(jī)的設(shè)計(jì)情況 安全系數(shù)的定義和物理意義安全系數(shù)的定義和物理意義安全系數(shù)通常取安全系數(shù)通常取1.51.5的原因的原因26第三章的重點(diǎn)內(nèi)容1)表面力與質(zhì)量力的概念表面力與質(zhì)量力的概念2)飛機(jī)平移運(yùn)動(dòng)時(shí)的平衡方程飛機(jī)平移運(yùn)動(dòng)時(shí)的平衡方程3)過載系數(shù)的概念（包括定義、物理意義、確定和實(shí)際應(yīng)過載系數(shù)的概念（包括定義、物理意義、確定和實(shí)際應(yīng)用），