第15講—機(jī)身結(jié)構(gòu)(3)

1、12主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)受軸向力時(shí)開(kāi)口區(qū)受力分析結(jié)構(gòu)受軸向力時(shí)開(kāi)口區(qū)受力分析參與區(qū)的概念參與區(qū)的概念5.6 機(jī)身與其它部件對(duì)接處或集中力作用處結(jié)構(gòu)的布置機(jī)身與其它部件對(duì)接處或集中力作用處結(jié)構(gòu)的布置 一、機(jī)翼與機(jī)身對(duì)接處結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、機(jī)翼與機(jī)身對(duì)接處結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 二、機(jī)身與垂直尾翼連接處結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、機(jī)身與垂直尾翼連接處結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 三、前起落架載荷作用下機(jī)身結(jié)構(gòu)受力分析三、前起落架載荷作用下機(jī)身結(jié)構(gòu)受力分析 四、機(jī)身設(shè)計(jì)分離面的對(duì)接型式四、機(jī)身設(shè)計(jì)分離面的對(duì)接型式 五、發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)身上的安裝五、發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)身上的安裝5.7 增壓座艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)增壓座艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 一、座艙的增壓載荷一、座艙的增壓載荷 二、增壓艙

2、的形狀和位置二、增壓艙的形狀和位置 三、旅客機(jī)增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、旅客機(jī)增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、戰(zhàn)斗機(jī)增壓艙的設(shè)計(jì)特點(diǎn)四、戰(zhàn)斗機(jī)增壓艙的設(shè)計(jì)特點(diǎn)3結(jié)構(gòu)受軸向力時(shí)開(kāi)口區(qū)受力分析結(jié)構(gòu)受軸向力時(shí)開(kāi)口區(qū)受力分析參與區(qū)的概念參與區(qū)的概念參與區(qū)參與區(qū)4結(jié)構(gòu)受軸向力時(shí)開(kāi)口區(qū)受力分析結(jié)構(gòu)受軸向力時(shí)開(kāi)口區(qū)受力分析參與區(qū)的概念參與區(qū)的概念用應(yīng)變能最小原理用應(yīng)變能最小原理,計(jì)算得到結(jié)構(gòu)中軸向力的分布為計(jì)算得到結(jié)構(gòu)中軸向力的分布為5殲七機(jī)翼的參與區(qū)分析殲七機(jī)翼的參與區(qū)分析65.6 機(jī)身與其它部件對(duì)接處或集中力作用處機(jī)身與其它部件對(duì)接處或集中力作用處結(jié)構(gòu)的布置結(jié)構(gòu)的布置一、機(jī)翼與機(jī)身對(duì)接處結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、機(jī)翼與機(jī)身對(duì)接處結(jié)構(gòu)

3、特點(diǎn)1、機(jī)翼和機(jī)身連接處結(jié)構(gòu)配置機(jī)翼和機(jī)身連接處結(jié)構(gòu)配置 按機(jī)翼相對(duì)機(jī)身上下位按機(jī)翼相對(duì)機(jī)身上下位機(jī)翼機(jī)身連接配置機(jī)翼機(jī)身連接配置中單翼中單翼上、下單翼上、下單翼不貫穿機(jī)身不貫穿機(jī)身貫貫 穿穿 機(jī)機(jī) 身身置的不同有下列幾種結(jié)構(gòu)配置的不同有下列幾種結(jié)構(gòu)配置：置：7當(dāng)機(jī)翼為單塊式時(shí)，讓中央翼翼盒貫穿機(jī)身比當(dāng)機(jī)翼為單塊式時(shí)，讓中央翼翼盒貫穿機(jī)身比較經(jīng)濟(jì)。此時(shí)若機(jī)翼為上單翼或下單翼布置時(shí)較經(jīng)濟(jì)。此時(shí)若機(jī)翼為上單翼或下單翼布置時(shí)（運(yùn)輸機(jī)通常采用的機(jī)翼位置），與機(jī)身部位安（運(yùn)輸機(jī)通常采用的機(jī)翼位置），與機(jī)身部位安排的矛盾不大，可以讓翼盒通過(guò)排的矛盾不大，可以讓翼盒通過(guò)戰(zhàn)斗機(jī)由于機(jī)身內(nèi)部空間緊張，通常不能讓

4、中戰(zhàn)斗機(jī)由于機(jī)身內(nèi)部空間緊張，通常不能讓中央翼通過(guò)，所以一般采用中單翼布局。此時(shí)只能央翼通過(guò)，所以一般采用中單翼布局。此時(shí)只能在機(jī)身兩側(cè)用幾個(gè)集中接頭與機(jī)翼連接，如有可在機(jī)身兩側(cè)用幾個(gè)集中接頭與機(jī)翼連接，如有可能，應(yīng)盡量將翼梁（或其緣條）穿過(guò)機(jī)身，或作能，應(yīng)盡量將翼梁（或其緣條）穿過(guò)機(jī)身，或作為框的一部分通過(guò)。為框的一部分通過(guò)。82、民機(jī)機(jī)翼和機(jī)身連接處結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)民機(jī)機(jī)翼和機(jī)身連接處結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)民機(jī)機(jī)翼機(jī)身的連接配置民機(jī)機(jī)翼機(jī)身的連接配置：一般采用中翼穿過(guò)機(jī)身連接。一般采用中翼穿過(guò)機(jī)身連接。機(jī)翼機(jī)身的連接方式：機(jī)翼機(jī)身的連接方式：機(jī)翼的翼梁和機(jī)身隔框的下半部分機(jī)翼的翼梁和機(jī)身隔框的下半部分是一個(gè)

5、整體結(jié)構(gòu)。是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。載荷的傳遞：載荷的傳遞：機(jī)身隔框?qū)C(jī)翼傳入的剪力，不對(duì)稱彎矩傳機(jī)身隔框?qū)C(jī)翼傳入的剪力，不對(duì)稱彎矩傳給機(jī)身殼體。給機(jī)身殼體。上圖為：中翼貫穿機(jī)身連接圖右圖為：機(jī)翼機(jī)身隔框連接方式民機(jī)機(jī)翼和機(jī)身連接處結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)9彎矩時(shí)隔框的作用效彎矩時(shí)隔框的作用效果果：地板梁越厚對(duì)隔地板梁越厚對(duì)隔框產(chǎn)生的載荷越大框產(chǎn)生的載荷越大龍骨架：龍骨架：中央翼盒中中央翼盒中段下方的縱梁或盒形段下方的縱梁或盒形結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)民機(jī)機(jī)翼和機(jī)身連接處結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)10波音波音707707翼翼- -身對(duì)接身對(duì)接11其其他他機(jī)機(jī)身身機(jī)機(jī)翼翼對(duì)對(duì)接接形形式式12水平加強(qiáng)板剪力剪力P的平衡的平衡彎矩彎矩Mx的平衡的平衡加

6、強(qiáng)框上的加強(qiáng)框上的剪流平衡剪流平衡二、機(jī)身與垂直尾翼連接處結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、機(jī)身與垂直尾翼連接處結(jié)構(gòu)特點(diǎn)水平加強(qiáng)板水平加強(qiáng)板13當(dāng)平尾置于垂直尾翼上時(shí)（如當(dāng)平尾置于垂直尾翼上時(shí)（如T尾）尾）垂直尾翼的垂直載荷傳垂直尾翼的垂直載荷傳遞到加強(qiáng)框，由加強(qiáng)框?qū)⑤d荷遞到加強(qiáng)框，由加強(qiáng)框?qū)⑤d荷傳給機(jī)身蒙皮傳給機(jī)身蒙皮 垂直尾翼上載荷通過(guò)各種垂直尾翼上載荷通過(guò)各種途徑傳到機(jī)身殼體蒙皮中，以途徑傳到機(jī)身殼體蒙皮中，以蒙皮中剪流形式向機(jī)身中部傳蒙皮中剪流形式向機(jī)身中部傳遞，達(dá)到全機(jī)受力平衡遞，達(dá)到全機(jī)受力平衡。當(dāng)平尾置與垂直尾翼上時(shí)14 前機(jī)身的結(jié)構(gòu)前機(jī)身的結(jié)構(gòu) 前起落架的布置前起落架的布置三、前起落架載荷作用下機(jī)身

7、結(jié)構(gòu)受力分析三、前起落架載荷作用下機(jī)身結(jié)構(gòu)受力分析擋塊擋塊15q軸承能夠軸承能夠提供除提供除 Mz 以外的所有以外的所有約束；約束；q擋塊只能擋塊只能提供提供x x方向的方向的約束。約束。集中力集中力 Py、 Pz、Px Py的傳遞與平衡的傳遞與平衡前起落架載荷作用下機(jī)身結(jié)構(gòu)受力分析Z16Pz的傳遞的傳遞Pz與座艙地面剪與座艙地面剪流流 qPz 平衡平衡；力矩力矩Mx通過(guò)軸承通過(guò)軸承上的集中力上的集中力Pzh/b 與剪流與剪流qMt 平衡。平衡。前起落架載荷作用下機(jī)身結(jié)構(gòu)受力分析17Px的傳遞的傳遞 Px由軸承上的力由軸承上的力Rdx和擋塊上的力和擋塊上的力 Rex 平衡平衡擋塊中力的平衡擋塊

8、中力的平衡軸承加強(qiáng)件中力的平軸承加強(qiáng)件中力的平衡衡可見(jiàn)，起落架上的力可見(jiàn)，起落架上的力Px、Py 、Pz通過(guò)加強(qiáng)框以剪流形式作用通過(guò)加強(qiáng)框以剪流形式作用到與加強(qiáng)框相連的到與加強(qiáng)框相連的H H型開(kāi)剖面薄壁結(jié)構(gòu)上，然后傳到中機(jī)身。型開(kāi)剖面薄壁結(jié)構(gòu)上，然后傳到中機(jī)身。前起落架載荷作用下機(jī)身結(jié)構(gòu)受力分析18四、機(jī)身設(shè)計(jì)分離面的對(duì)接型式四、機(jī)身設(shè)計(jì)分離面的對(duì)接型式19五、發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)身上的安裝五、發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)身上的安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝主要分為：發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝主要分為：1.1.內(nèi)置發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝內(nèi)置發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝2.2.外置發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝外置發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝3.3.背負(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝背負(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝20發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)在機(jī)身機(jī)身

9、上的上的安裝安裝內(nèi)內(nèi)置置發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的安安裝裝21發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)在機(jī)身機(jī)身上的上的安裝安裝外外置置發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的安安裝裝225.7 增壓座艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)增壓座艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)一、座艙的增壓載荷一、座艙的增壓載荷（1 1）增壓載荷的定義：）增壓載荷的定義：增壓艙內(nèi)的空氣壓力與周圍大氣的空氣壓力之差稱為增壓艙內(nèi)的空氣壓力與周圍大氣的空氣壓力之差稱為增壓增壓載荷。載荷。（2 2）增壓載荷的特點(diǎn)）增壓載荷的特點(diǎn)： 增壓載荷增壓載荷是重復(fù)性循環(huán)載荷，對(duì)增壓座艙機(jī)身結(jié)構(gòu)的壽是重復(fù)性循環(huán)載荷，對(duì)增壓座艙機(jī)身結(jié)構(gòu)的壽命和損傷容限特性影響很大，必須按損傷容限設(shè)計(jì)準(zhǔn)則命和損傷容限特性影響很大，必須按損傷容限

10、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。 增壓座艙內(nèi)壓力的變化規(guī)律（正壓差、負(fù)壓差）增壓座艙內(nèi)壓力的變化規(guī)律（正壓差、負(fù)壓差） 增壓艙結(jié)構(gòu)也是機(jī)身受力結(jié)構(gòu)的一部分，它既由增壓載增壓艙結(jié)構(gòu)也是機(jī)身受力結(jié)構(gòu)的一部分，它既由增壓載荷引起的應(yīng)力，又參與機(jī)身的總體受力。荷引起的應(yīng)力，又參與機(jī)身的總體受力。23二、增壓艙的形狀和位置二、增壓艙的形狀和位置增壓艙的形狀和在機(jī)身上的部位隨飛機(jī)類別的不同而不同。增壓艙的形狀和在機(jī)身上的部位隨飛機(jī)類別的不同而不同。三、旅客機(jī)增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、旅客機(jī)增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增壓艙形狀：增壓艙形狀：旅客機(jī)增壓艙一般為圓筒形，或接近圓筒形。其旅客機(jī)增壓艙一般為圓筒形，或接近圓筒形。其后端常為球面

11、腹板框，前端常為平面腹板框。后端常為球面腹板框，前端常為平面腹板框。（1 1）機(jī)身蒙皮的受力與設(shè)計(jì)）機(jī)身蒙皮的受力與設(shè)計(jì)在正增壓載荷作用下，機(jī)身的蒙皮受雙向張應(yīng)力在正增壓載荷作用下，機(jī)身的蒙皮受雙向張應(yīng)力周向張應(yīng)力周向張應(yīng)力 T p R / t縱向張應(yīng)力縱向張應(yīng)力 x p R / 2t式中式中 R機(jī)身半徑；機(jī)身半徑；t蒙皮厚度；蒙皮厚度； p壓力差。壓力差?？梢?jiàn)，可見(jiàn)， T是是 x的的2倍。因此，增壓艙部分的蒙皮沿縱軸方向的倍。因此，增壓艙部分的蒙皮沿縱軸方向的裂紋比周向裂紋更危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取損傷容限設(shè)計(jì)措施。裂紋比周向裂紋更危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取損傷容限設(shè)計(jì)措施。24（2 2）球面框）球面框

12、球面框的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：球面框的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 半球形結(jié)構(gòu)受力好，但球面框一般不做成半球形；半球形結(jié)構(gòu)受力好，但球面框一般不做成半球形； 一般采用球面的一部分一般采用球面的一部分球虧面作框，而且有：球虧面作框，而且有： Rs(球面半徑球面半徑)R(機(jī)身半徑機(jī)身半徑)角取為角取為60 比較經(jīng)濟(jì)比較經(jīng)濟(jì) 球面框受力分析球面框受力分析 球面周緣單位寬球面周緣單位寬度上的總拉力度上的總拉力F為為:F= p Rs / 2tF隨隨Rs的增大而增大。的增大而增大。25 球面框的構(gòu)造及與機(jī)身的連接球面框的構(gòu)造及與機(jī)身的連接 球面框的構(gòu)造：球面框的構(gòu)造： 球面框的連接：球面框的連接：蓋板蓋板如果球面框要承受如果球面框要承

13、受yozyoz平面內(nèi)平面內(nèi)的的集中力集中力，就需要布置一，就需要布置一平面框平面框或或局部平面框局部平面框。26c) 球面框與機(jī)身結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)的內(nèi)力球面框與機(jī)身結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)的內(nèi)力在壓力作用下，如果球面框邊在壓力作用下，如果球面框邊緣處的徑向變形為緣處的徑向變形為 1 1，機(jī)身殼體結(jié)，機(jī)身殼體結(jié)構(gòu)的變形為構(gòu)的變形為 2 2，則變形協(xié)調(diào)會(huì)使加，則變形協(xié)調(diào)會(huì)使加強(qiáng)框處產(chǎn)生強(qiáng)框處產(chǎn)生剪力剪力Q和彎矩和彎矩M。此時(shí)應(yīng)注意此時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)框處加強(qiáng)框處的加強(qiáng)。的加強(qiáng)。（3 3）平面腹板框）平面腹板框 旅客機(jī)增壓艙的前端一般采用平面腹板框。旅客機(jī)增壓艙的前端一般采用平面腹板框。 戰(zhàn)斗機(jī)駕駛艙比較小，安排緊湊，故

14、前、后均采用平面框。戰(zhàn)斗機(jī)駕駛艙比較小，安排緊湊，故前、后均采用平面框。平面端框均采用橫、豎方向型材、平面端框均采用橫、豎方向型材、腹板及框緣角型材鉚接而成。腹板及框緣角型材鉚接而成。 周緣型材與機(jī)身蒙皮周緣型材與機(jī)身蒙皮連接連接，其，其他型材兩端固定在機(jī)身的縱向構(gòu)件上。他型材兩端固定在機(jī)身的縱向構(gòu)件上。 腹板受彎。腹板受彎。27（4 4）當(dāng)機(jī)身截面為非圓形時(shí)增壓艙段機(jī)身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）當(dāng)機(jī)身截面為非圓形時(shí)增壓艙段機(jī)身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)v 機(jī)身為圓截面時(shí)，增壓艙的受力情況最好；機(jī)身為圓截面時(shí)，增壓艙的受力情況最好；v 為橢圓形截面時(shí)，框內(nèi)會(huì)產(chǎn)生彎曲內(nèi)力；為橢圓形截面時(shí)，框內(nèi)會(huì)產(chǎn)生彎曲內(nèi)力；v 如果是雙圓截

15、面機(jī)身，則在兩圓弧交匯處會(huì)產(chǎn)生分力如果是雙圓截面機(jī)身，則在兩圓弧交匯處會(huì)產(chǎn)生分力Fn。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：可以在機(jī)身左、右兩側(cè)各布置一根縱梁，縱梁兩端與框的可以在機(jī)身左、右兩側(cè)各布置一根縱梁，縱梁兩端與框的腹板連接，靠蒙皮的一邊與蒙皮鉚在一起。腹板連接，靠蒙皮的一邊與蒙皮鉚在一起。28四、戰(zhàn)斗機(jī)增壓艙的設(shè)計(jì)特點(diǎn)四、戰(zhàn)斗機(jī)增壓艙的設(shè)計(jì)特點(diǎn)戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員增壓艙一般空間小、形狀復(fù)雜。戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員增壓艙一般空間小、形狀復(fù)雜。這里主要對(duì)這里主要對(duì)機(jī)頭進(jìn)機(jī)頭進(jìn)氣噴氣式殲擊機(jī)增氣噴氣式殲擊機(jī)增壓艙側(cè)壁壓艙側(cè)壁進(jìn)行分析進(jìn)行分析側(cè)壁的結(jié)構(gòu)側(cè)壁的結(jié)構(gòu)：由蒙：由蒙皮、加強(qiáng)筋和桁梁皮、加強(qiáng)筋和桁梁組成。組成。座艙側(cè)壁受負(fù)

16、壓差時(shí)座艙側(cè)壁受負(fù)壓差時(shí)：側(cè)壁蒙皮受軸向張力：側(cè)壁蒙皮受軸向張力上、下桁梁，上、下桁梁，在兩端傳給加強(qiáng)框在兩端傳給加強(qiáng)框 機(jī)身機(jī)身。座艙側(cè)壁受正壓差時(shí)座艙側(cè)壁受正壓差時(shí)：側(cè)壁蒙皮受壓：側(cè)壁蒙皮受壓加強(qiáng)筋加強(qiáng)筋上、下桁梁，上、下桁梁，在兩端傳給加強(qiáng)框在兩端傳給加強(qiáng)框 機(jī)身機(jī)身。29機(jī)身與其他部件對(duì)機(jī)身與其他部件對(duì)接處或集中力作用接處或集中力作用處的結(jié)構(gòu)布置處的結(jié)構(gòu)布置機(jī)翼機(jī)身對(duì)接處的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)翼機(jī)身對(duì)接處的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)身與垂尾連接處的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)身與垂尾連接處的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)前起落架載荷作用下機(jī)身結(jié)構(gòu)前起落架載荷作用下機(jī)身結(jié)構(gòu)的受力分析的受力分析機(jī)身設(shè)計(jì)分離面的對(duì)接型式機(jī)身設(shè)計(jì)分離面的對(duì)接型式30增壓艙的設(shè)計(jì)特點(diǎn)增壓艙的設(shè)計(jì)特點(diǎn)增壓艙的載荷特點(diǎn)增壓艙的載荷特點(diǎn)增壓艙的形狀、位置等增壓艙的形狀、位置等旅客機(jī)增壓艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)旅客機(jī)增壓艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)戰(zhàn)斗機(jī)增壓艙設(shè)計(jì)戰(zhàn)斗機(jī)增壓艙設(shè)計(jì)機(jī)身蒙皮的受力與設(shè)計(jì)機(jī)身蒙皮的受力與設(shè)計(jì)球面框受力與設(shè)計(jì)球面框受力與設(shè)計(jì)平面腹板框結(jié)構(gòu)特點(diǎn)平面腹板框結(jié)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)身截面為非圓形時(shí)增壓艙段機(jī)身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)身截面為非圓形時(shí)增壓艙段機(jī)身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)31某垂尾為單梁?jiǎn)螇Y(jié)某垂尾為單梁?jiǎn)螇Y(jié)構(gòu)，后梁與機(jī)身固接，前構(gòu)，后梁與機(jī)身固接，前墻與機(jī)身鉸接。在機(jī)身墻與機(jī)身鉸接。在機(jī)身-垂垂尾連接