第六章機(jī)身結(jié)構(gòu)分析

1、第6章 機(jī)身結(jié)構(gòu)分析 6.1 6.1 機(jī)身的功用、要求和機(jī)身的外形參數(shù)機(jī)身的功用、要求和機(jī)身的外形參數(shù)構(gòu)成、要求、分析設(shè)計(jì)方法與機(jī)翼基本相同；構(gòu)成、要求、分析設(shè)計(jì)方法與機(jī)翼基本相同；特殊性：特殊性：使用要求在設(shè)計(jì)中占有重要地位，對結(jié)構(gòu)布置使用要求在設(shè)計(jì)中占有重要地位，對結(jié)構(gòu)布置影響較大；影響較大；設(shè)計(jì)外載荷主要是集中力；設(shè)計(jì)外載荷主要是集中力；協(xié)調(diào)關(guān)系多；協(xié)調(diào)關(guān)系多；相對載荷較?。承C(jī)翼元件不適用，如整體相對載荷較?。承C(jī)翼元件不適用，如整體壁板）。壁板）。 6.1.16.1.1飛機(jī)機(jī)身的功用飛機(jī)機(jī)身的功用機(jī)身作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，通過受力關(guān)系，把飛機(jī)的所有機(jī)身作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，通過受力關(guān)

2、系，把飛機(jī)的所有部件聯(lián)成一個整體；部件聯(lián)成一個整體；裝載乘員、設(shè)備和有效載荷，裝載燃油；裝載乘員、設(shè)備和有效載荷，裝載燃油；布置起落架；布置起落架；放置發(fā)動機(jī)；放置發(fā)動機(jī)；機(jī)身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占飛機(jī)質(zhì)量的機(jī)身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占飛機(jī)質(zhì)量的8%-15%；機(jī)身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的機(jī)身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的 40%-50%。機(jī)機(jī) 身身 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 和和 布布 局局 6.1.2 6.1.2 對機(jī)身結(jié)構(gòu)的基本要求對機(jī)身結(jié)構(gòu)的基本要求飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求適用于機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求適用于機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，即質(zhì)量最小。計(jì)，即質(zhì)量最小?？傮w設(shè)計(jì)階段：總體設(shè)計(jì)階段：滿足裝載的使用要求：可能在一些氣動

3、要滿足裝載的使用要求：可能在一些氣動要 求和重求和重量要求上作出讓步；量要求上作出讓步；協(xié)調(diào)機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等相連接部件的主協(xié)調(diào)機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等相連接部件的主 要受力要受力構(gòu)件；構(gòu)件；機(jī)身結(jié)構(gòu)為滿足使用要求的各種技術(shù)要求機(jī)身結(jié)構(gòu)為滿足使用要求的各種技術(shù)要求 在總體在總體設(shè)計(jì)時已基本解決。設(shè)計(jì)時已基本解決。零部件設(shè)計(jì)階段零部件設(shè)計(jì)階段：滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度：滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和工藝性要求。和工藝性要求。具有足夠的剛度：直接影響尾翼的效率和尾翼顫具有足夠的剛度：直接影響尾翼的效率和尾翼顫振特性；變形引起阻力增大。振特性；變形引起阻力增大。足夠的強(qiáng)度。足夠的強(qiáng)度。足夠的開敞性：相對機(jī)翼、尾翼等，

4、對機(jī)足夠的開敞性：相對機(jī)翼、尾翼等，對機(jī) 身結(jié)構(gòu)身結(jié)構(gòu)的影響更突出。的影響更突出。最小的結(jié)構(gòu)重量。最小的結(jié)構(gòu)重量。良好的工藝性、成本低。良好的工藝性、成本低。機(jī)身結(jié)構(gòu)受力型式和與之相連的部件的結(jié)機(jī)身結(jié)構(gòu)受力型式和與之相連的部件的結(jié) 構(gòu)受力型式相協(xié)調(diào)。構(gòu)受力型式相協(xié)調(diào)。（總體設(shè)計(jì)階段）（總體設(shè)計(jì)階段）將來自機(jī)翼、尾翼、起落架、動力裝置的將來自機(jī)翼、尾翼、起落架、動力裝置的 載荷傳遞到機(jī)身的承力構(gòu)件上。載荷傳遞到機(jī)身的承力構(gòu)件上。（零部件（零部件 設(shè)設(shè)計(jì)階段）計(jì)階段）能承受有效裝載、設(shè)備和機(jī)身結(jié)構(gòu)的質(zhì)量能承受有效裝載、設(shè)備和機(jī)身結(jié)構(gòu)的質(zhì)量 力以及作用在機(jī)身上的氣動載荷和密封艙力以及作用在機(jī)身上的氣

5、動載荷和密封艙 內(nèi)內(nèi)的壓差載荷。的壓差載荷。 （零部件設(shè)計(jì)階段）（零部件設(shè)計(jì)階段）其他要求其他要求(1) 合理選擇機(jī)身的外形和參數(shù)，使其在給定的外形尺寸下迎面阻力最合理選擇機(jī)身的外形和參數(shù)，使其在給定的外形尺寸下迎面阻力最小，有效容積最大。小，有效容積最大。(2)在翼身融合的飛機(jī)上采用能產(chǎn)生較大部分升力的在翼身融合的飛機(jī)上采用能產(chǎn)生較大部分升力的 升力機(jī)身，這樣可升力機(jī)身，這樣可減小機(jī)翼面積，降低機(jī)翼重量。減小機(jī)翼面積，降低機(jī)翼重量。(3) 合理使用機(jī)身的有效容積，就要布局緊湊，將貨物盡量靠重心附近合理使用機(jī)身的有效容積，就要布局緊湊，將貨物盡量靠重心附近布置，這能夠降低慣性矩并改善飛機(jī)的機(jī)動

6、特性；在各種裝載情況、燃布置，這能夠降低慣性矩并改善飛機(jī)的機(jī)動特性；在各種裝載情況、燃油和彈藥消耗的情況下，減少重心的變化范圍，可保證飛機(jī)具有更理想油和彈藥消耗的情況下，減少重心的變化范圍，可保證飛機(jī)具有更理想的穩(wěn)定性和操縱性。的穩(wěn)定性和操縱性。(4) 特殊要求：特殊要求：空降人員和武器裝備能容易跳傘和投放；空降人員和武器裝備能容易跳傘和投放；對運(yùn)輸?shù)呢浳锬芊奖愕匮b載、系留和卸載；對運(yùn)輸?shù)呢浳锬芊奖愕匮b載、系留和卸載；高空飛行時能保證乘客和乘員具有必要的生活條件，要具高空飛行時能保證乘客和乘員具有必要的生活條件，要具備一定的舒適標(biāo)準(zhǔn)；備一定的舒適標(biāo)準(zhǔn)；旅客機(jī)迫降時保證乘員生命，能迅速安全地應(yīng)急

7、撤離；旅客機(jī)迫降時保證乘員生命，能迅速安全地應(yīng)急撤離； 機(jī)組人員要有良好的視野。機(jī)組人員要有良好的視野。使用要求使用要求是機(jī)身設(shè)計(jì)要求中的重要要求。是機(jī)身設(shè)計(jì)要求中的重要要求。比如座艙蓋、開口比如座艙蓋、開口 等就是必須滿足使用要求。等就是必須滿足使用要求。必須滿足各種裝載的特殊需要及所提出的必須滿足各種裝載的特殊需要及所提出的 眾多的眾多的使用要求使用要求，并應(yīng)與機(jī)翼、尾翼等連，并應(yīng)與機(jī)翼、尾翼等連 接部件的主要受力構(gòu)件的布置、連接點(diǎn)位接部件的主要受力構(gòu)件的布置、連接點(diǎn)位 置進(jìn)行總體協(xié)調(diào)，以減輕飛機(jī)總重量。置進(jìn)行總體協(xié)調(diào)，以減輕飛機(jī)總重量。在保證機(jī)身結(jié)構(gòu)完整性的前提下，結(jié)構(gòu)重在保證機(jī)身結(jié)構(gòu)完

8、整性的前提下，結(jié)構(gòu)重 量盡可能小。量盡可能小。 機(jī)身結(jié)構(gòu)機(jī)身結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求機(jī)身應(yīng)有足夠的開敞性以便于維修。機(jī)身應(yīng)有足夠的開敞性以便于維修。有良好的工藝性，生產(chǎn)成本要低。有良好的工藝性，生產(chǎn)成本要低。機(jī)身基本不產(chǎn)生升力，所以機(jī)身氣動力要機(jī)身基本不產(chǎn)生升力，所以機(jī)身氣動力要 求主要是阻力小。為此機(jī)身一般做成細(xì)長求主要是阻力小。為此機(jī)身一般做成細(xì)長 的流線體，希望外形光滑，突出物少等。的流線體，希望外形光滑，突出物少等。 6.1.36.1.3機(jī)身的外形和參數(shù)機(jī)身的外形和參數(shù) 一、機(jī)身的橫剖面形狀一、機(jī)身的橫剖面形狀取決于飛機(jī)的功用、使用條件和飛機(jī)的總體布局。取決于飛機(jī)的功用、使用條件和飛機(jī)的

9、總體布局。圓形機(jī)身的表面面積較小，摩擦阻力也較小，在內(nèi)壓作圓形機(jī)身的表面面積較小，摩擦阻力也較小，在內(nèi)壓作用下，只受拉伸，而不受彎曲。用下，只受拉伸，而不受彎曲。最常用的機(jī)身橫剖面是圓形和兩個不同直徑的圓相交的最常用的機(jī)身橫剖面是圓形和兩個不同直徑的圓相交的形狀。形狀。圖圖6.2 機(jī)身的橫剖面形狀，前、后機(jī)身的參數(shù)和形機(jī)身的橫剖面形狀，前、后機(jī)身的參數(shù)和形狀狀二、機(jī)身的側(cè)面形狀二、機(jī)身的側(cè)面形狀與飛機(jī)用途、最小阻力要求、機(jī)身中乘員、設(shè)備與飛機(jī)用途、最小阻力要求、機(jī)身中乘員、設(shè)備和有效裝載的具體布置以及機(jī)翼平面和有效裝載的具體布置以及機(jī)翼平面 形狀、尾翼、形狀、尾翼、動力裝置的形狀和位置等有關(guān)。

10、動力裝置的形狀和位置等有關(guān)。前機(jī)身和后機(jī)身是均勻收斂的，軸對稱形式的機(jī)前機(jī)身和后機(jī)身是均勻收斂的，軸對稱形式的機(jī)身符合最小阻力的要求。身符合最小阻力的要求。 長而細(xì)的前機(jī)身能減小阻力。長而細(xì)的前機(jī)身能減小阻力。機(jī)翼后掠使后機(jī)身延長，同時也使前機(jī)身機(jī)翼后掠使后機(jī)身延長，同時也使前機(jī)身 縮短?？s短。此時后機(jī)身上的彎矩增大，因此機(jī)此時后機(jī)身上的彎矩增大，因此機(jī) 身質(zhì)量也隨之增身質(zhì)量也隨之增加。加。延長前機(jī)身時要考慮前起落架的布置條件，以保延長前機(jī)身時要考慮前起落架的布置條件，以保證起落架具有必要的輪距，還要考慮把發(fā)動機(jī)移到證起落架具有必要的輪距，還要考慮把發(fā)動機(jī)移到后機(jī)身。后機(jī)身。三、機(jī)身參數(shù)三、機(jī)

11、身參數(shù) 機(jī)身可以看作是多支點(diǎn)外伸機(jī)身可以看作是多支點(diǎn)外伸梁，支點(diǎn)是機(jī)翼與機(jī)身的連梁，支點(diǎn)是機(jī)翼與機(jī)身的連接接頭。接接頭。 增大增大 f( ff或或 af)的同時增大的同時增大機(jī)身長度會導(dǎo)致機(jī)身上彎矩機(jī)身長度會導(dǎo)致機(jī)身上彎矩的增大，使機(jī)身質(zhì)量增大的增大，使機(jī)身質(zhì)量增大 ；但機(jī)身阻力會下降。但機(jī)身阻力會下降。 靠減小靠減小 lf 或增大或增大 df 的方法來的方法來減小減小 f會降低機(jī)身的載荷和會降低機(jī)身的載荷和機(jī)身承力件上由彎矩產(chǎn)生的機(jī)身承力件上由彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力，但是在應(yīng)力，但是在df增大的同時，增大的同時，由于壓差由于壓差 P 的作用，密封的作用，密封艙的應(yīng)力會迅速增大。艙的應(yīng)力會迅速增大。機(jī)

12、身參數(shù)：機(jī)身參數(shù)：lf, df, lff, laf, Sfmax,細(xì)長比：細(xì)長比： f=lf/df, ff=lff/df, af=laf/df, 6.2 6.2 機(jī)身上的載荷及其平衡機(jī)身上的載荷及其平衡前后機(jī)身上的質(zhì)量力、尾翼、起落架等部前后機(jī)身上的質(zhì)量力、尾翼、起落架等部 件傳給機(jī)身的集中力，在機(jī)身中段上與機(jī)件傳給機(jī)身的集中力，在機(jī)身中段上與機(jī) 翼翼傳給機(jī)身的集中力平衡。傳給機(jī)身的集中力平衡。 機(jī)身看作支撐在機(jī)翼上的多支點(diǎn)梁。機(jī)身看作支撐在機(jī)翼上的多支點(diǎn)梁。 6.2.16.2.1機(jī)身上的主要載荷機(jī)身上的主要載荷機(jī)身受到的主要載荷由機(jī)身受到的主要載荷由強(qiáng)度規(guī)范強(qiáng)度規(guī)范規(guī)定。規(guī)定。1）與機(jī)身相連

13、的飛機(jī)其它部件傳給機(jī)身的力）與機(jī)身相連的飛機(jī)其它部件傳給機(jī)身的力飛行、著陸、滑行中作用到機(jī)身結(jié)構(gòu)上的力；飛行、著陸、滑行中作用到機(jī)身結(jié)構(gòu)上的力；前機(jī)身：前輪載荷是主要外載；前機(jī)身：前輪載荷是主要外載；后機(jī)身：尾翼載荷、發(fā)動機(jī)推力和陀螺效應(yīng)產(chǎn)后機(jī)身：尾翼載荷、發(fā)動機(jī)推力和陀螺效應(yīng)產(chǎn) 生的集中力；生的集中力；水平和垂直載荷是同一數(shù)量級。水平和垂直載荷是同一數(shù)量級。2）機(jī)身受到的質(zhì)量力）機(jī)身受到的質(zhì)量力 取決于質(zhì)量大小和過載的大小和方向；取決于質(zhì)量大小和過載的大小和方向； 機(jī)身總體載荷的主要部分；機(jī)身總體載荷的主要部分； 運(yùn)輸機(jī)裝載以集中質(zhì)量力的形式表示：運(yùn)輸機(jī)裝載以集中質(zhì)量力的形式表示：Pi mi

14、 g nei fi 機(jī)身結(jié)構(gòu)的分布質(zhì)量力的近似計(jì)算公式：機(jī)身結(jié)構(gòu)的分布質(zhì)量力的近似計(jì)算公式：fq =mf g Hf ndSsHf：機(jī)身高度；：機(jī)身高度； Ss：機(jī)身側(cè)面投影面積。：機(jī)身側(cè)面投影面積。3 3）分布在機(jī)身表面上的氣動力）分布在機(jī)身表面上的氣動力 由于機(jī)身基本上為對稱流線體，故機(jī)身上除局部氣動載荷較由于機(jī)身基本上為對稱流線體，故機(jī)身上除局部氣動載荷較大外，分布?xì)鈩恿C(jī)身總體內(nèi)力基本沒有影響（可自身平大外，分布?xì)鈩恿C(jī)身總體內(nèi)力基本沒有影響（可自身平衡）衡） ； 在機(jī)身的突出部位，氣動力的值可能很大；在機(jī)身的突出部位，氣動力的值可能很大； 校核蒙皮與口蓋的連接、口蓋與機(jī)身骨架的連接

15、強(qiáng)度時，以校核蒙皮與口蓋的連接、口蓋與機(jī)身骨架的連接強(qiáng)度時，以氣動力作為設(shè)計(jì)載荷。氣動力作為設(shè)計(jì)載荷。4）機(jī)身密封艙、進(jìn)氣道和專用艙內(nèi)的壓差）機(jī)身密封艙、進(jìn)氣道和專用艙內(nèi)的壓差 壓差是機(jī)身局部強(qiáng)度的設(shè)計(jì)載荷。對常用的通風(fēng)型密封艙：壓差是機(jī)身局部強(qiáng)度的設(shè)計(jì)載荷。對常用的通風(fēng)型密封艙： 軍機(jī)軍機(jī)p=0.03-0.04MPa; 客機(jī)客機(jī)p=0.06-0.07MPa。增壓座艙增壓座艙有有通風(fēng)式通風(fēng)式和和再生式再生式兩種兩種。通風(fēng)式增壓座艙通風(fēng)式增壓座艙的原理是將環(huán)境大氣經(jīng)壓的原理是將環(huán)境大氣經(jīng)壓 縮縮提高壓力后，由飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)對座艙增壓和通風(fēng)，然后經(jīng)座艙壓力調(diào)提高壓力后，由飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)對座艙增

16、壓和通風(fēng)，然后經(jīng)座艙壓力調(diào) 節(jié)器節(jié)器排回到大氣中去。大氣通風(fēng)式增壓座艙一般限于排回到大氣中去。大氣通風(fēng)式增壓座艙一般限于24公里以下高度使用，公里以下高度使用， 在更高在更高的高度上由于空氣稀薄，需要使用再生式增壓座艙。的高度上由于空氣稀薄，需要使用再生式增壓座艙。再生式增壓座艙再生式增壓座艙的空氣與大的空氣與大氣隔絕，用機(jī)載壓縮氣源對座艙增壓并補(bǔ)償少量的座艙漏氣，用過的空氣經(jīng)再生氣隔絕，用機(jī)載壓縮氣源對座艙增壓并補(bǔ)償少量的座艙漏氣，用過的空氣經(jīng)再生后在艙內(nèi)循環(huán)使用。再生式增壓座艙主要用于飛行高度大于后在艙內(nèi)循環(huán)使用。再生式增壓座艙主要用于飛行高度大于 24公里的飛機(jī)和載公里的飛機(jī)和載人航天器

17、?，F(xiàn)代飛機(jī)廣泛使用大氣通風(fēng)式增壓座艙。人航天器?，F(xiàn)代飛機(jī)廣泛使用大氣通風(fēng)式增壓座艙。5）特殊載荷）特殊載荷 ：迫降等。：迫降等。進(jìn)行機(jī)身強(qiáng)度計(jì)算時，機(jī)身受彎情況可采用載荷情況進(jìn)行機(jī)身強(qiáng)度計(jì)算時，機(jī)身受彎情況可采用載荷情況A（拉起、改出下滑、水平飛行有垂直氣流作用的飛行拉起、改出下滑、水平飛行有垂直氣流作用的飛行 狀態(tài)狀態(tài)），扭轉(zhuǎn)情，扭轉(zhuǎn)情況可認(rèn)為安定面承受非對稱載荷情況況可認(rèn)為安定面承受非對稱載荷情況 以及垂直尾翼也承受非以及垂直尾翼也承受非對稱載荷。對稱載荷。在外力（機(jī)翼、尾翼、動力裝置和起落架固定接頭處在外力（機(jī)翼、尾翼、動力裝置和起落架固定接頭處的支反力）、機(jī)身結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝載的質(zhì)量力作用

18、的支反力）、機(jī)身結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝載的質(zhì)量力作用 下，機(jī)身可下，機(jī)身可看作是在兩個平面內(nèi)（看作是在兩個平面內(nèi)（垂直平面垂直平面xoy與水與水 平平面平平面xoz）同時受）同時受剪、受彎以及受扭的多支點(diǎn)梁。剪、受彎以及受扭的多支點(diǎn)梁。沿機(jī)身沿機(jī)身x方向的軸向力一般不大，但在強(qiáng)度計(jì)算時要予方向的軸向力一般不大，但在強(qiáng)度計(jì)算時要予以考慮。以考慮。作用在機(jī)身上的外力與質(zhì)量力（慣性力）平衡。作用在機(jī)身上的外力與質(zhì)量力（慣性力）平衡。 6.2.2 6.2.2 機(jī)身的內(nèi)力圖機(jī)身的內(nèi)力圖圖圖6.3 機(jī)身的受載，機(jī)身的受載，Qv、Qh、Mz、My、Mt內(nèi)力圖內(nèi)力圖特點(diǎn)特點(diǎn):1. 機(jī)身在連接接頭處機(jī)身在連接接頭處 的支

19、反力的值可能的支反力的值可能 比比 機(jī)機(jī) 翼升力（翼升力（ yw) 和尾和尾翼升力（翼升力（yht和和 yvt)本身本身要大；要大；2. 當(dāng)發(fā)動機(jī)布置在后當(dāng)發(fā)動機(jī)布置在后 機(jī)身上時會使機(jī)身上時會使Mz明明 顯顯增大；增大；3. 當(dāng)質(zhì)量沿當(dāng)質(zhì)量沿X軸分散軸分散 較大時或機(jī)身較長較大時或機(jī)身較長 時，時，也會使也會使 Mz 增增 大；大；4.增加垂尾高度會使增加垂尾高度會使Mt 增大。增大。與機(jī)翼比較與機(jī)翼比較載荷：載荷： 基本種類相同；基本種類相同； 集中載荷、質(zhì)量力是主要載荷；集中載荷、質(zhì)量力是主要載荷； 水平和垂直方向載荷是同一數(shù)量級。水平和垂直方向載荷是同一數(shù)量級。幾何（剛度）：幾何（剛度

20、）： 機(jī)身水平、垂直方向尺寸接近，剛度接近。機(jī)身水平、垂直方向尺寸接近，剛度接近。 6.3 6.3 機(jī)身的結(jié)構(gòu)受力型式及其受載情況機(jī)身的結(jié)構(gòu)受力型式及其受載情況構(gòu)架式構(gòu)架式閉合的空間閉合的空間薄壁梁薄壁梁（廣泛采用的受力型式）（廣泛采用的受力型式） 縱向受力構(gòu)件縱向受力構(gòu)件(桁條和加強(qiáng)桁條桁條和加強(qiáng)桁條桁梁桁梁) 橫向受力構(gòu)件橫向受力構(gòu)件(普通框和加強(qiáng)框普通框和加強(qiáng)框) 外部殼體外部殼體圖6.4 機(jī)身的結(jié)構(gòu)受力型式 6.3.16.3.1構(gòu)架式結(jié)構(gòu)的機(jī)身構(gòu)架式結(jié)構(gòu)的機(jī)身空間桁架空間桁架優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 桁架可以是靜定的（輕）桁架可以是靜定的（輕） 在空間飛行器上也采用桁架式箭體，因?yàn)殍旒芙宇^采用在空間飛

21、行器上也采用桁架式箭體，因?yàn)殍旒芙宇^采用鉸接，使得結(jié)構(gòu)在受熱狀態(tài)下能保持良好的工作狀態(tài)。鉸接，使得結(jié)構(gòu)在受熱狀態(tài)下能保持良好的工作狀態(tài)。缺點(diǎn)缺點(diǎn) 桁架的質(zhì)量、整流罩的質(zhì)量、受力蒙皮的質(zhì)量和固定接桁架的質(zhì)量、整流罩的質(zhì)量、受力蒙皮的質(zhì)量和固定接頭的質(zhì)量累加起來，使它的重量特性已經(jīng)不如薄壁梁式機(jī)頭的質(zhì)量累加起來，使它的重量特性已經(jīng)不如薄壁梁式機(jī)身。身。桁架式機(jī)身在利用內(nèi)部空間方面潛力較差。桁架式機(jī)身在利用內(nèi)部空間方面潛力較差。桁架式機(jī)身的戰(zhàn)斗生存性也差。桁架式機(jī)身的戰(zhàn)斗生存性也差。傳力傳力 彎矩產(chǎn)生的軸向力彎矩產(chǎn)生的軸向力(受受Mz和和My的作用的作用)基本上靠基本上靠大梁的緣條來承受；大梁的緣條

22、來承受； 剪力剪力Qv和和Qh由垂直由垂直(側(cè)向側(cè)向)和水平和水平(上和下上和下) 的桁的桁架構(gòu)件來承受，這些構(gòu)件是支柱、橫撐桿和斜撐桿；架構(gòu)件來承受，這些構(gòu)件是支柱、橫撐桿和斜撐桿； 扭矩扭矩Mt由由4個平面桁架形成的閉合的空間構(gòu)架個平面桁架形成的閉合的空間構(gòu)架來承受。來承受。 6.3.26.3.2薄壁梁式機(jī)身薄壁梁式機(jī)身(1) 桁梁式(2) 桁條式(3) 硬殼式長桁和桁梁的作用長桁和桁梁的作用：承受機(jī)身彎曲時產(chǎn)生的軸力。承受機(jī)身彎曲時產(chǎn)生的軸力。支持蒙皮，提高蒙皮的受壓，受剪失穩(wěn)臨界應(yīng)力。支持蒙皮，提高蒙皮的受壓，受剪失穩(wěn)臨界應(yīng)力。承受部分作用在蒙皮上的氣動力，并傳給隔框。承受部分作用在蒙

23、皮上的氣動力，并傳給隔框。一、桁梁式機(jī)身一、桁梁式機(jī)身( (與梁式薄蒙皮機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式相當(dāng)與梁式薄蒙皮機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式相當(dāng)) )結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）有幾根桁梁（如）有幾根桁梁（如4根），桁梁的根），桁梁的 截面積很大，承彎能力較強(qiáng)。桁截面積很大，承彎能力較強(qiáng)。桁梁沒有腹板，是用模壓和鍛造方梁沒有腹板，是用模壓和鍛造方 法法制造的橫截面相當(dāng)大的桁條。制造的橫截面相當(dāng)大的桁條。桁梁多半是桁梁多半是T型截面。型截面。2）長桁的數(shù)量較少而且較弱，甚至）長桁的數(shù)量較少而且較弱，甚至 可以不連續(xù)?？梢圆贿B續(xù)。3）蒙皮較薄。）蒙皮較薄。 受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)彎矩彎矩Mz和和My引起的軸向力主要由桁梁承擔(dān)，蒙皮與桁條

24、引起的軸向力主要由桁梁承擔(dān)，蒙皮與桁條 幾乎不承受正幾乎不承受正應(yīng)力。應(yīng)力。蒙皮承受剪力蒙皮承受剪力Qv、Qh以及扭矩以及扭矩Mt，蒙皮受剪切。，蒙皮受剪切。注意：注意： Qv由左右兩側(cè)蒙皮受，由左右兩側(cè)蒙皮受， Qh由上下兩塊蒙皮受。由上下兩塊蒙皮受。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）在機(jī)身上布置大開口不）在機(jī)身上布置大開口不會顯著降低機(jī)身的強(qiáng)度會顯著降低機(jī)身的強(qiáng)度 和剛度；和剛度；2）開口補(bǔ)強(qiáng)引起的重量增）開口補(bǔ)強(qiáng)引起的重量增 加較少。加較少。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：相對載荷大時，重量特性較后兩類差些。用于相對載荷大時，重量特性較后兩類差些。用于 小飛小飛機(jī)：開口比例相對大機(jī)：開口比例相對大, 前機(jī)身開口多。前機(jī)身開口多

25、。桁梁布置桁梁布置 早期桁梁：早期桁梁：沿整個機(jī)身長度布置；沿整個機(jī)身長度布置；布置在布置在4545 處。處。 混合受力型式機(jī)身桁梁布置：混合受力型式機(jī)身桁梁布置：在機(jī)身上有開口部位布置在機(jī)身上有開口部位布置 ( (座艙蓋開口、密封座艙蓋開口、密封 艙開口、艙開口、設(shè)備艙開口、起落架艙開口、油箱開口、發(fā)動機(jī)艙開口等設(shè)備艙開口、起落架艙開口、油箱開口、發(fā)動機(jī)艙開口等) )；對機(jī)身進(jìn)行受力補(bǔ)強(qiáng)的部位；對機(jī)身進(jìn)行受力補(bǔ)強(qiáng)的部位；或者是用桁梁或者是用桁梁( (縱向梁縱向梁) )來承受縱向集中力來承受縱向集中力( (來自來自 發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)推力、武器反作用力等推力、武器反作用力等) )。二、桁條式機(jī)身二、

26、桁條式機(jī)身(與單塊式機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式相當(dāng)與單塊式機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式相當(dāng))結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：隨著載荷的增大隨著載荷的增大(主要是彎矩增大主要是彎矩增大)，機(jī)身的結(jié)構(gòu)，機(jī)身的結(jié)構(gòu) 受受力型式就由梁式改成了整體式；力型式就由梁式改成了整體式；由桁條、隔框和蒙皮組成；由桁條、隔框和蒙皮組成；桁條較密、較強(qiáng)，桁條間距在桁條較密、較強(qiáng)，桁條間距在100250mm 之間；之間；蒙皮較厚，在蒙皮較厚，在0.82.5mm之間；之間；框的間距大約在框的間距大約在200500mm之間。之間。受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)：蒙皮與桁條一起承受彎矩蒙皮與桁條一起承受彎矩Mz和和My引起的軸向力引起的軸向力(拉拉-壓壓)；承受剪力承受剪力Q

27、v、Qh以及扭矩以及扭矩Mt時，蒙皮受剪切。時，蒙皮受剪切。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1)彎、扭剛度比桁梁式機(jī)身大彎、扭剛度比桁梁式機(jī)身大2）蒙皮較厚，其局部變形小，有利）蒙皮較厚，其局部變形小，有利于改善氣動性能于改善氣動性能 缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 蒙皮上不宜大開口。蒙皮上不宜大開口。桁條式和桁梁式機(jī)身統(tǒng)稱為半硬殼式機(jī)身桁條式和桁梁式機(jī)身統(tǒng)稱為半硬殼式機(jī)身桁條式機(jī)身加強(qiáng)框，與水平尾翼的某接頭桁條式機(jī)身加強(qiáng)框，與水平尾翼的某接頭 相連接，受到接頭相連接，受到接頭傳來的集中載荷。傳來的集中載荷。(1)由蒙皮的支反剪流由蒙皮的支反剪流q平衡加強(qiáng)框所受的集中力平衡加強(qiáng)框所受的集中力Py。(2) Q的分布與機(jī)身的受力型式，或者

28、說與受正應(yīng)力的集中面積的分布與機(jī)身的受力型式，或者說與受正應(yīng)力的集中面積的分布有關(guān)。對桁條式機(jī)身，剪流沿周緣按階梯形分布。的分布有關(guān)。對桁條式機(jī)身，剪流沿周緣按階梯形分布。(3) 桁條給蒙皮提供軸向支反剪流來平衡剪流桁條給蒙皮提供軸向支反剪流來平衡剪流q，這樣，蒙皮上，這樣，蒙皮上的剪流的剪流q將引起桁條的拉、壓軸力。將引起桁條的拉、壓軸力。Note:(1) 若蒙皮也受正應(yīng)力，則在兩根桁條間的剪流將不是常數(shù)，若蒙皮也受正應(yīng)力，則在兩根桁條間的剪流將不是常數(shù)， 而是呈曲而是呈曲線分布。曲線線分布。曲線+階梯形分布。階梯形分布。(2) 框平面內(nèi)受集中力時，支反剪流的分布、大小只與受力型框平面內(nèi)受集

29、中力時，支反剪流的分布、大小只與受力型 式有關(guān)式有關(guān)（或者說與受正應(yīng)力的元件的分布有關(guān)），與加（或者說與受正應(yīng)力的元件的分布有關(guān)），與加 強(qiáng)框本身的構(gòu)造形式無強(qiáng)框本身的構(gòu)造形式無關(guān)。關(guān)。傳力總結(jié)：傳力總結(jié)：(1) 由加強(qiáng)框承受集中載荷；由加強(qiáng)框承受集中載荷；(2) 框?qū)⒓辛U(kuò)散，以剪流形式傳給蒙皮；框?qū)⒓辛U(kuò)散，以剪流形式傳給蒙皮；(3) 剪流在蒙皮中向機(jī)身支撐處傳遞時，剪切內(nèi)力剪流在蒙皮中向機(jī)身支撐處傳遞時，剪切內(nèi)力Q通過蒙皮通過蒙皮 連續(xù)向前連續(xù)向前傳遞，彎矩內(nèi)力傳遞，彎矩內(nèi)力M則以桁條的軸向拉壓形式向前則以桁條的軸向拉壓形式向前 傳遞，距傳遞，距34#框越遠(yuǎn)，軸框越遠(yuǎn)，軸力越大，沿力

30、越大，沿x軸近似線性分布。軸近似線性分布。圖圖6.6 客機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)、蒙皮、框和桁條之間的連接結(jié)客機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)、蒙皮、框和桁條之間的連接結(jié)構(gòu)構(gòu)三、三、硬殼硬殼式機(jī)身式機(jī)身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由普通框和加強(qiáng)框支持的蒙皮組成由普通框和加強(qiáng)框支持的蒙皮組成沒有縱向構(gòu)件沒有縱向構(gòu)件蒙皮厚蒙皮厚隔框少隔框少很強(qiáng)的戰(zhàn)斗生存性很強(qiáng)的戰(zhàn)斗生存性重量特性不好重量特性不好( (為保證蒙皮不失穩(wěn)，增厚，從而增重；開口補(bǔ)為保證蒙皮不失穩(wěn)，增厚，從而增重；開口補(bǔ)強(qiáng)，增重很大強(qiáng)，增重很大) )受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)： 蒙蒙 皮皮 承承 受受 所有形式的剪力和彎矩，所有形式的剪力和彎矩，所以，它既承受正應(yīng)力，又所以，它既承受正應(yīng)力

31、，又 承受剪應(yīng)力。承受剪應(yīng)力。 隔框用于維持機(jī)身截面形狀和承受垂隔框用于維持機(jī)身截面形狀和承受垂直機(jī)身軸線的集中力。直機(jī)身軸線的集中力。 這種機(jī)身結(jié)構(gòu)的蒙皮必須具有足夠這種機(jī)身結(jié)構(gòu)的蒙皮必須具有足夠的受壓、受剪穩(wěn)定性，所以夾層結(jié)構(gòu)板是的受壓、受剪穩(wěn)定性，所以夾層結(jié)構(gòu)板是硬殼機(jī)身結(jié)構(gòu)的較理想蒙皮。硬殼機(jī)身結(jié)構(gòu)的較理想蒙皮。優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)： 彎、扭剛度大。彎、扭剛度大。缺缺點(diǎn)點(diǎn)： 1）機(jī)身相對載荷?。善ず瘢?，因而蒙皮材料利用率低；）機(jī)身相對載荷?。善ず瘢蚨善げ牧侠寐实?； 2）開口）開口補(bǔ)強(qiáng)增重較大。補(bǔ)強(qiáng)增重較大。 所以這種機(jī)身型式實(shí)際上用得很少。所以這種機(jī)身型式實(shí)際上用得很少。三種典型機(jī)身的

32、三種典型機(jī)身的差別主要差別主要是受彎曲引起的軸向力的構(gòu)件不同是受彎曲引起的軸向力的構(gòu)件不同隨著速度的增加，為何機(jī)翼較多采用多腹板隨著速度的增加，為何機(jī)翼較多采用多腹板式結(jié)構(gòu)，而硬殼式機(jī)身用的卻不多？式結(jié)構(gòu)，而硬殼式機(jī)身用的卻不多？機(jī)身氣動載荷小，所以局部剛度要求低。機(jī)身氣動載荷小，所以局部剛度要求低。機(jī)身截面形狀高，承受彎矩的能力比較強(qiáng)，有效高度不敏機(jī)身截面形狀高，承受彎矩的能力比較強(qiáng)，有效高度不敏感。感。機(jī)身開口多，硬殼式機(jī)身不宜開口，機(jī)翼上開口少，可以機(jī)身開口多，硬殼式機(jī)身不宜開口，機(jī)翼上開口少，可以采用多腹板式機(jī)翼。采用多腹板式機(jī)翼。 6.4 6.4 機(jī)身基本承力構(gòu)件的用途和構(gòu)造型式機(jī)身

33、基本承力構(gòu)件的用途和構(gòu)造型式機(jī)身上基本受力構(gòu)件的用途與機(jī)翼上相對應(yīng)的受力構(gòu)件的機(jī)身上基本受力構(gòu)件的用途與機(jī)翼上相對應(yīng)的受力構(gòu)件的用途是類似的。用途是類似的。6.4.16.4.1機(jī)身蒙皮機(jī)身蒙皮 維持機(jī)身外形維持機(jī)身外形 蒙皮和加強(qiáng)它的桁條共同承受由于彎矩引起的蒙皮和加強(qiáng)它的桁條共同承受由于彎矩引起的 拉拉壓壓軸力；軸力； 承受由于橫向力（承受由于橫向力（Q Qy y，Q Qz z）和扭矩（）和扭矩（Mt,Mt,繞繞x x軸）作軸）作 用而用而引起的剪力引起的剪力( (切向應(yīng)力切向應(yīng)力) )； 密封艙密封艙( (座艙座艙) )蒙皮還要承受相當(dāng)大的壓差。蒙皮還要承受相當(dāng)大的壓差。圖圖6.8 板材蒙

34、皮的連接接板材蒙皮的連接接6.4.2 6.4.2 桁條和桁梁桁條和桁梁作用：正應(yīng)力、集中力擴(kuò)散作用：正應(yīng)力、集中力擴(kuò)散承受機(jī)身彎曲時產(chǎn)生的軸力。承受機(jī)身彎曲時產(chǎn)生的軸力。支持蒙皮，提高蒙皮的受壓，受剪失穩(wěn)臨界應(yīng)力。支持蒙皮，提高蒙皮的受壓，受剪失穩(wěn)臨界應(yīng)力。承受部分作用在蒙皮上的氣動力，并傳給隔框。承受部分作用在蒙皮上的氣動力，并傳給隔框。6.4.2 6.4.2 桁條和桁梁桁條和桁梁簡單式的簡單式的（從橫剖面看，只有一個結(jié)構(gòu)元（從橫剖面看，只有一個結(jié)構(gòu)元件）件）組合式的組合式的（從橫剖面看，有幾個結(jié)構(gòu)元件）（從橫剖面看，有幾個結(jié)構(gòu)元件）圖6.9 組合式機(jī)身桁條和桁梁的剖面圖6.10 薄壁梁式組

35、合式桁梁用于貨艙、艙蓋用于貨艙、艙蓋 等大開口處的縱等大開口處的縱 向邊緣。向邊緣。6.4.3 6.4.3 機(jī)身框機(jī)身框普通框普通框：用于維持飛機(jī)外形和固定蒙皮、桁：用于維持飛機(jī)外形和固定蒙皮、桁 條，一般為條，一般為環(huán)形框環(huán)形框。加強(qiáng)框加強(qiáng)框：承受來自機(jī)翼、尾翼、起落架、發(fā)：承受來自機(jī)翼、尾翼、起落架、發(fā)動機(jī)和貨物的集中力并把這些力傳到蒙皮上。動機(jī)和貨物的集中力并把這些力傳到蒙皮上。 其緣條較強(qiáng)和腹板較厚。其緣條較強(qiáng)和腹板較厚。 整體環(huán)形框整體環(huán)形框 組合框（鉚接裝配框）：環(huán)形框，腹板框組合框（鉚接裝配框）：環(huán)形框，腹板框機(jī)身框作用及受載：機(jī)身框作用及受載：普通框的作用：普通框的作用：（1

36、1）維持機(jī)身的截面形狀。）維持機(jī)身的截面形狀。（2 2）對蒙皮和長桁起支持作用。）對蒙皮和長桁起支持作用。受載：受載：（1 1）蒙皮傳入機(jī)身周邊空氣動力）蒙皮傳入機(jī)身周邊空氣動力（2 2）機(jī)身彎曲變形引起的分布壓力）機(jī)身彎曲變形引起的分布壓力加強(qiáng)框加強(qiáng)框除上述作用外，主要功用是將裝載的質(zhì)量力和其他除上述作用外，主要功用是將裝載的質(zhì)量力和其他部件上的載荷經(jīng)接頭傳到機(jī)身結(jié)構(gòu)上的集中力加以擴(kuò)散，部件上的載荷經(jīng)接頭傳到機(jī)身結(jié)構(gòu)上的集中力加以擴(kuò)散，然后以剪流形式傳給蒙皮。然后以剪流形式傳給蒙皮。圖6.11 框和翼肋的受載對比和剖面形狀普通框受力普通框受力氣動力：通常分布對稱氣動力：通常分布對稱圓形：環(huán)向

37、拉力圓形：環(huán)向拉力非圓：局部彎曲應(yīng)力非圓：局部彎曲應(yīng)力機(jī)身彎曲變形引起的壓力機(jī)身彎曲變形引起的壓力一般不存在強(qiáng)度問題一般不存在強(qiáng)度問題大型飛機(jī)變形可能大，需大型飛機(jī)變形可能大，需 檢查彎曲剛度檢查彎曲剛度普通框的載荷普通框的載荷加強(qiáng)框加強(qiáng)框承受集中載荷并把這些力傳到蒙皮上承受集中載荷并把這些力傳到蒙皮上承彎矩、剪切載荷承彎矩、剪切載荷分為：分為： 環(huán)形框環(huán)形框（整體與組合）（整體與組合） 腹板框腹板框（整個框平面無開口）（整個框平面無開口）加強(qiáng)框的特點(diǎn)：加強(qiáng)框的特點(diǎn)：受的載荷大，是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的重要承力構(gòu)件受的載荷大，是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的重要承力構(gòu)件要與長桁、蒙皮相連。在一框多用時，上面的連接接頭不要與長

38、桁、蒙皮相連。在一框多用時，上面的連接接頭不止一個?？蛏铣Ｓ卸嘟M接合孔群。止一個?？蛏铣Ｓ卸嘟M接合孔群。尤其是與其他部件（如機(jī)翼、尾翼）的對接框，其作用十尤其是與其他部件（如機(jī)翼、尾翼）的對接框，其作用十分重要，因此一般加強(qiáng)框作為關(guān)鍵件之一，其上的危險部分重要，因此一般加強(qiáng)框作為關(guān)鍵件之一，其上的危險部位應(yīng)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。位應(yīng)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。腹板框腹板框結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，一般放在后機(jī)身或是布一般放在后機(jī)身或是布置在大開口的兩端。置在大開口的兩端。影響了機(jī)身內(nèi)部空間影響了機(jī)身內(nèi)部空間的利用的利用連接垂尾的腹連接垂尾的腹 板式加強(qiáng)框板式加強(qiáng)框布 置 型 材 提布 置 型 材 提 高

39、抗 剪 切 失高 抗 剪 切 失 穩(wěn)能力穩(wěn)能力腹板框的受力特點(diǎn)：腹板框的受力特點(diǎn)：腹板框?qū)儆谄矫姘鍡U結(jié)構(gòu)，腹板上可設(shè)置加強(qiáng)型材用來承腹板框?qū)儆谄矫姘鍡U結(jié)構(gòu)，腹板上可設(shè)置加強(qiáng)型材用來承受集中力，并有它擴(kuò)散成剪流傳給腹板，腹板受剪受集中力，并有它擴(kuò)散成剪流傳給腹板，腹板受剪縱、橫型材只受軸力，它們將腹板分成若干個格子，以提縱、橫型材只受軸力，它們將腹板分成若干個格子，以提高腹板的剪切穩(wěn)定性高腹板的剪切穩(wěn)定性腹板上的剪流小，其厚度比剛框的薄腹板上的剪流小，其厚度比剛框的薄框緣條作為板桿結(jié)構(gòu)中的桿子，只受軸力，而且它的應(yīng)力框緣條作為板桿結(jié)構(gòu)中的桿子，只受軸力，而且它的應(yīng)力比剛框緣條中的應(yīng)力小得多。比剛

40、框緣條中的應(yīng)力小得多。圖圖6.15 安安124機(jī)身典型截面機(jī)身典型截面1滑軌；滑軌；2貨艙地板梁；貨艙地板梁；3中央翼固中央翼固定接頭；定接頭；4中央中央 翼；翼；5主起落架整流罩；主起落架整流罩；6橫梁；橫梁；7輔助動力裝置輔助動力裝置 艙；艙；8水平安定面；水平安定面；9垂直安定面；垂直安定面；10后貨艙艙門。后貨艙艙門。環(huán)形剛框的受力特點(diǎn)環(huán)形剛框的受力特點(diǎn)1.1.它相當(dāng)于一個封閉的曲梁，受載后有彎矩、剪力、軸力它相當(dāng)于一個封閉的曲梁，受載后有彎矩、剪力、軸力 彎矩：彎矩：由剛框的內(nèi)外緣條承受，其對剛框的尺寸影響最大由剛框的內(nèi)外緣條承受，其對剛框的尺寸影響最大 剪力：剪力：由框的腹板承受，

41、由它來決定腹板的厚度由框的腹板承受，由它來決定腹板的厚度 軸力：軸力：由緣條和腹板共同承受由緣條和腹板共同承受2.2.由于彎矩對剛框的尺寸影響最大，我們以硬殼式機(jī)身等剖由于彎矩對剛框的尺寸影響最大，我們以硬殼式機(jī)身等剖面環(huán)形剛框?yàn)槔治銎鋸澗貎?nèi)力，大致可以得出以下結(jié)論：面環(huán)形剛框?yàn)槔治銎鋸澗貎?nèi)力，大致可以得出以下結(jié)論：（1 1）在法向集中力和集中力矩作用處，框緣截面的彎矩最大）在法向集中力和集中力矩作用處，框緣截面的彎矩最大（2 2）法向集中力產(chǎn)生的框截面內(nèi)彎矩比切向集中力產(chǎn)生的彎矩要大，后）法向集中力產(chǎn)生的框截面內(nèi)彎矩比切向集中力產(chǎn)生的彎矩要大，后者只有前者的者只有前者的1/41/46.4

42、.4 6.4.4 機(jī)身上骨架元件與蒙皮的連接機(jī)身上骨架元件與蒙皮的連接(1) 蒙皮只與桁條相連（浮框） 只有縱向鉚縫，較好的蒙皮質(zhì)量（從氣動觀點(diǎn)來看，要好）。 由于蒙皮沒有橫向支持，承剪能力變差，就需要通過增加蒙皮厚度來對其進(jìn)行加強(qiáng)。解決方法： 加補(bǔ)償片連接蒙皮與框。圖圖6.14 框框3借助補(bǔ)償片借助補(bǔ)償片4同蒙皮同蒙皮1的連接的連接(2) 蒙皮既與框相連、又與桁條相連。剛度大，重量輕；蒙皮上有很多鉚縫；由于在框上開了缺口，框的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。圖圖6.15 框與桁條的連接框與桁條的連接1蒙皮；蒙皮；2桁條；桁條；3框框4彎邊；彎邊；5角片角片圖圖6.16 加強(qiáng)框上桁條缺口處的加加強(qiáng)框上桁條缺口處

43、的加強(qiáng)強(qiáng)機(jī)身元件連接細(xì)節(jié)機(jī)身元件連接細(xì)節(jié)機(jī)身元件連接細(xì)節(jié)機(jī)身元件連接細(xì)節(jié)機(jī)身骨架機(jī)身骨架6.4.5 6.4.5 機(jī)身的工藝分離面和使用分離面機(jī)身的工藝分離面和使用分離面為了能傳遞作用在桁條上的軸向力，就要布置特殊的為了能傳遞作用在桁條上的軸向力，就要布置特殊的對接接頭。對接接頭。使用（設(shè)計(jì)）分離面：使用（設(shè)計(jì)）分離面： 可以拆卸可以拆卸 便于安裝、維修、運(yùn)輸、更換便于安裝、維修、運(yùn)輸、更換工藝分離面：工藝分離面： 不可拆卸不可拆卸 生產(chǎn)、工藝需要生產(chǎn)、工藝需要原因原因 1）將復(fù)雜機(jī)身外形零件簡化）將復(fù)雜機(jī)身外形零件簡化 2）原材料規(guī)格限制）原材料規(guī)格限制 3）機(jī)床設(shè)備的加工能力）機(jī)床設(shè)備的加工

44、能力 4）開敞性好，提供工作效率）開敞性好，提供工作效率典型工藝分離面：典型工藝分離面： 1）機(jī)身段分離面（前、中、后）機(jī)身段分離面（前、中、后） 2）組合件工藝分離面）組合件工藝分離面橫向組合件橫向組合件：如每個加強(qiáng)框是單獨(dú)裝配件：如每個加強(qiáng)框是單獨(dú)裝配件縱向組合件縱向組合件：如壁板沿縱向一般分為：如壁板沿縱向一般分為34個組個組合件，即上壁、側(cè)壁、下壁合件，即上壁、側(cè)壁、下壁 分離面對接：分離面對接： 接頭少接頭少：重量不利，安裝方便：重量不利，安裝方便 接頭多接頭多：重量特性好，安裝不方便：重量特性好，安裝不方便 桁梁機(jī)身桁梁機(jī)身：接頭少，鉸接接頭：接頭少，鉸接接頭 桁條機(jī)身桁條機(jī)身：圍

45、框接頭（：圍框接頭（3個以上的導(dǎo)向銷）個以上的導(dǎo)向銷）6.5 6.5 其它部件與機(jī)身的連接其它部件與機(jī)身的連接6.5.1 機(jī)身與機(jī)翼的連接機(jī)身與機(jī)翼的連接有中央翼有中央翼：鉸接：鉸接無中央翼無中央翼：固接：固接圖圖6.17 三角機(jī)翼與機(jī)身的連接方三角機(jī)翼與機(jī)身的連接方案案(b)水平耳片連接，螺栓垂直放水平耳片連接，螺栓垂直放置。置。傳彎時螺栓受剪，傳剪時傳彎時螺栓受剪，傳剪時 螺栓不受力，靠機(jī)翼、機(jī)身上螺栓不受力，靠機(jī)翼、機(jī)身上 的耳片相互擠壓傳遞。其優(yōu)點(diǎn)的耳片相互擠壓傳遞。其優(yōu)點(diǎn) 是接頭開敞性好，便于對接孔是接頭開敞性好，便于對接孔 的精加工以及使用、維護(hù)中的的精加工以及使用、維護(hù)中的 裝拆

46、?，F(xiàn)代高速戰(zhàn)斗機(jī)一般翼裝拆?，F(xiàn)代高速戰(zhàn)斗機(jī)一般翼 梁的相對載荷較大，為提高梁梁的相對載荷較大，為提高梁 的有效高度，緣條多數(shù)做成扁的有效高度，緣條多數(shù)做成扁 平寬緣條，水平耳片平寬緣條，水平耳片 便便 于于 過過 渡，同時對較薄的高速飛機(jī)機(jī)渡，同時對較薄的高速飛機(jī)機(jī) 翼，為避免傳遞載荷較大時螺翼，為避免傳遞載荷較大時螺 栓直徑過大、耳片加厚栓直徑過大、耳片加厚(將減小將減小 上、下耳片的有效間距上、下耳片的有效間距)，可用，可用 增加螺栓的數(shù)量來增大剪切面增加螺栓的數(shù)量來增大剪切面 和擠壓面，故它比較適用于較和擠壓面，故它比較適用于較 薄又載荷較大的機(jī)翼，在殲薄又載荷較大的機(jī)翼，在殲6、 殲殲

47、7、殲、殲8以及國外的一些飛機(jī)以及國外的一些飛機(jī) 上均有使用，使用比較廣泛。上均有使用，使用比較廣泛。機(jī)翼在機(jī)身側(cè)邊連接時的接頭形式(a)所示的耳片垂直、螺栓水平放置所示的耳片垂直、螺栓水平放置的接頭的接頭在傳剪力、彎矩時螺栓均為在傳剪力、彎矩時螺栓均為 受剪，對提高連接件的疲勞強(qiáng)度有受剪，對提高連接件的疲勞強(qiáng)度有 利，在很多低速、小飛機(jī)上常采用利，在很多低速、小飛機(jī)上常采用 這種形式。但在傳遞大載荷時，為這種形式。但在傳遞大載荷時，為 滿足剪切強(qiáng)度須把耳片分成幾片；滿足剪切強(qiáng)度須把耳片分成幾片； 為滿足擠壓強(qiáng)度則螺栓要設(shè)計(jì)得很為滿足擠壓強(qiáng)度則螺栓要設(shè)計(jì)得很 粗，從而影響上、下耳片的有效間粗，

48、從而影響上、下耳片的有效間 距，故不宜在高速薄機(jī)翼上采用。距，故不宜在高速薄機(jī)翼上采用。(c)中的接頭，耳片帶斜度中的接頭，耳片帶斜度可設(shè)計(jì)可設(shè)計(jì) 成等強(qiáng)度。成等強(qiáng)度。(d) 中中 的的 螺螺 樁式連接是樁式連接是 F-104 的機(jī)的機(jī) 翼翼機(jī)身對接接頭機(jī)身對接接頭，在對接框上伸，在對接框上伸 出出4個水平螺桂插入機(jī)冀上的對個水平螺桂插入機(jī)冀上的對 接孔內(nèi)。這種連接不需要領(lǐng)外的連接孔內(nèi)。這種連接不需要領(lǐng)外的連 接段接段(e)當(dāng)梁的結(jié)構(gòu)高度很小、粱緣條又當(dāng)梁的結(jié)構(gòu)高度很小、粱緣條又 不寬時不寬時，可采用沿展向布置兩個連，可采用沿展向布置兩個連 接螺栓傳遞彎矩，它在一些帶翼導(dǎo)接螺栓傳遞彎矩，它在一

49、些帶翼導(dǎo) 彈上用。彈上用。圖圖(f)，(g)均為傳遞剪力的均為傳遞剪力的鉸接接頭其中鉸接接頭其中齒墊式齒墊式可可 在垂直方向作微量調(diào)節(jié)，在垂直方向作微量調(diào)節(jié)， 屬一種帶設(shè)計(jì)補(bǔ)償?shù)慕宇^屬一種帶設(shè)計(jì)補(bǔ)償?shù)慕宇^ 形形 式式 ， ( 如如 殲殲 7 的的 接接 頭頭 V)接頭可單獨(dú)制造，制接頭可單獨(dú)制造，制 作方便，易裝配，但所傳作方便，易裝配，但所傳 剪力不大設(shè)計(jì)接頭時應(yīng)剪力不大設(shè)計(jì)接頭時應(yīng) 注意使傳遞載荷時的偏心注意使傳遞載荷時的偏心 距盡量減至最低限度。不距盡量減至最低限度。不 可避免時，要在設(shè)計(jì)接頭可避免時，要在設(shè)計(jì)接頭 以及與接頭連接的相鄰構(gòu)以及與接頭連接的相鄰構(gòu) 件時，計(jì)入因偏心引起的件時

50、，計(jì)入因偏心引起的 影響，這一點(diǎn)對大接頭尤影響，這一點(diǎn)對大接頭尤 為重要。為重要。接頭 II是耳片接頭(b)、 (g)的綜合，傳彎、剪時螺栓均受 剪，且因傳剪時耳片不需受 局部彎曲可做得較薄、增大 接頭有效間距；但精加工和 裝配時比較困難。波音波音707的翼身對接的翼身對接，機(jī)翼以嵌入形式插到前、后兩個對，機(jī)翼以嵌入形式插到前、后兩個對 接框之間，通過四個空心銷將機(jī)翼前、后梁與框?qū)?。接框之間，通過四個空心銷將機(jī)翼前、后梁與框?qū)?。x方向的載荷，如機(jī)翼阻力、發(fā)動機(jī)推力主要通過機(jī)身下方方向的載荷，如機(jī)翼阻力、發(fā)動機(jī)推力主要通過機(jī)身下方 的機(jī)身龍骨梁傳給機(jī)身，龍骨梁上的柔性板能在機(jī)翼彎曲的機(jī)身龍骨

51、梁傳給機(jī)身，龍骨梁上的柔性板能在機(jī)翼彎曲 時承受彎曲引起的力，該龍骨梁也作為機(jī)身下部開口處的時承受彎曲引起的力，該龍骨梁也作為機(jī)身下部開口處的 重要受力構(gòu)件。此外中央翼盒上方的地板縱梁以及側(cè)肋的重要受力構(gòu)件。此外中央翼盒上方的地板縱梁以及側(cè)肋的 上緣條與機(jī)身側(cè)壁的連接也是上緣條與機(jī)身側(cè)壁的連接也是x向力的輔助傳力路線向力的輔助傳力路線中央翼梁與機(jī)身對接框?yàn)檎w結(jié)構(gòu)。中央翼梁與機(jī)身對接框?yàn)檎w結(jié)構(gòu)。 這種形式是將機(jī)冀梁作成框的一部這種形式是將機(jī)冀梁作成框的一部 分做成整體結(jié)構(gòu)主要是為減輕重量。分做成整體結(jié)構(gòu)主要是為減輕重量。(a)為為B737、B747的對接框設(shè)計(jì)。其的對接框設(shè)計(jì)。其上半部是框的

52、主要部分，框的下半部由中央翼梁及其向下延伸部分組成，延上半部是框的主要部分，框的下半部由中央翼梁及其向下延伸部分組成，延 伸部分是次要結(jié)構(gòu)。上、下兩部分用螺栓連成整體。由于機(jī)翼撓曲和地板梁伸部分是次要結(jié)構(gòu)。上、下兩部分用螺栓連成整體。由于機(jī)翼撓曲和地板梁 (位于地板與機(jī)翼上表面之間的縱向布置的構(gòu)件位于地板與機(jī)翼上表面之間的縱向布置的構(gòu)件)的影響，有可能使框變形過的影響，有可能使框變形過 大，并使中央翼梁與框的連接部位出現(xiàn)疲勞裂紋如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，則能減小大，并使中央翼梁與框的連接部位出現(xiàn)疲勞裂紋如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，則能減小 翼梁引起的旋轉(zhuǎn)變形，而不致使框出現(xiàn)疲勞問題。設(shè)計(jì)時必須利用相關(guān)部件翼梁引起的旋轉(zhuǎn)

53、變形，而不致使框出現(xiàn)疲勞問題。設(shè)計(jì)時必須利用相關(guān)部件 的彈性特性，找到最有利的傳力路線的分布。這種連接形式近年來已為飛機(jī)的彈性特性，找到最有利的傳力路線的分布。這種連接形式近年來已為飛機(jī) 設(shè)計(jì)人員廣泛采用設(shè)計(jì)人員廣泛采用(b)為另一種中央翼梁機(jī)身的整體結(jié)構(gòu)。為另一種中央翼梁機(jī)身的整體結(jié)構(gòu)。圖6.18 中央翼與機(jī)身的對接結(jié)構(gòu)方案6.5.2 6.5.2 尾翼與機(jī)身的連接固定尾翼與機(jī)身的連接固定同同機(jī)翼與機(jī)身的連接機(jī)翼與機(jī)身的連接固定沒有根本的區(qū)別。固定沒有根本的區(qū)別。傳力分析（集中力的傳遞）(一) 平尾集中力的傳遞(前面已講)Qy (作用在中心線上如何形成剪力和彎矩）(1) 如在機(jī)身后段有一Qy作

54、用，由框轉(zhuǎn)成q (視機(jī)身結(jié)構(gòu)形式 而不同)。(2) 框把Qy轉(zhuǎn)成q后，就由蒙皮受剪把力往機(jī)身中部傳，并 由此產(chǎn)生軸力。（二）（二）垂尾受力總結(jié)Pz接頭上接頭上Pz Mx MyPz MyMt=Mx+Pz*Df/2Mt Pz My機(jī)身蒙皮（不引起軸力） 機(jī)身蒙皮（將引起機(jī)身彎矩, 即軸力） 水平加強(qiáng)板上兩型材，由桿通過板轉(zhuǎn)成1、2框平面的力Qz，Qz由框擴(kuò)散給機(jī)身?？?框6.5.3 6.5.3 起落架與機(jī)身的固定起落架與機(jī)身的固定 通常固定在機(jī)身加強(qiáng)框和通常固定在機(jī)身加強(qiáng)框和(或或)縱梁上?？v梁上。 可以采用起落架艙，它由垂直腹板、水平加強(qiáng)板可以采用起落架艙，它由垂直腹板、水平加強(qiáng)板和兩端的加強(qiáng)框

55、形成。和兩端的加強(qiáng)框形成。 起落架支點(diǎn)的開口周圍用加強(qiáng)構(gòu)件起落架支點(diǎn)的開口周圍用加強(qiáng)構(gòu)件(開口小時用開口小時用型材、開口大時用梁或強(qiáng)度高的橫梁型材、開口大時用梁或強(qiáng)度高的橫梁) 加強(qiáng)。加強(qiáng)。圖圖6.19 前起落架在前機(jī)身中的固定接頭結(jié)構(gòu)方案；作用在機(jī)身上的起落架載荷及其平衡前起落架在前機(jī)身中的固定接頭結(jié)構(gòu)方案；作用在機(jī)身上的起落架載荷及其平衡1-縱梁縱梁2-加強(qiáng)板加強(qiáng)板3-梁緣條梁緣條4-梁腹板梁腹板5-垂直型材垂直型材6-對角型材對角型材7-斜撐桿的固定接頭斜撐桿的固定接頭8-前起支柱固定接頭前起支柱固定接頭某 輕 型 殲 擊 機(jī) 前 機(jī) 身 結(jié) 構(gòu)6.66.6機(jī)身開口處的結(jié)構(gòu)形式機(jī)身開口處

56、的結(jié)構(gòu)形式滿足飛機(jī)的滿足飛機(jī)的使用性使用性和和維護(hù)性維護(hù)性要求要求開口的結(jié)構(gòu)形式取決于開口的結(jié)構(gòu)形式取決于： 機(jī)身結(jié)構(gòu)受力型式機(jī)身結(jié)構(gòu)受力型式 開口的尺寸開口的尺寸 是否要切斷機(jī)身上的承力構(gòu)件是否要切斷機(jī)身上的承力構(gòu)件 根據(jù)使用條件能否使用受力口蓋等根據(jù)使用條件能否使用受力口蓋等(蓋在開口上蓋在開口上)。開口的結(jié)構(gòu)型式開口的結(jié)構(gòu)型式 用于觀查窗、加油口等處的小開口：如果這種小開口不破壞承力結(jié)構(gòu)的完整性，以框架形式沿開口周圍加上剛性墊 板(如同在機(jī)翼上)。這種開口采用快卸螺釘將口蓋蓋上。 中型開口，它破壞了機(jī)身受力構(gòu)件的完整性，需要采用與機(jī)身上總體受力構(gòu)件聯(lián)成一體的承力口蓋蓋上。這種口蓋用螺釘沿

57、開口周邊固定在機(jī)身承力構(gòu)件上來保證口蓋與蒙皮共同受剪(受扭時)或受拉壓(受彎時)。 用于駕駛艙蓋、艙門、起落架艙、貨艙等處的大型開口，因?yàn)槭褂脳l件的限制而不能采用同機(jī)身受力結(jié)構(gòu)連成一體的承力口蓋，在開口端部用腹板式加強(qiáng)承力框來加強(qiáng)，在開口兩邊布置桁梁(加強(qiáng)桁條) 。圖圖3.73 3.73 雙梁機(jī)翼根部大開口的傳扭雙梁機(jī)翼根部大開口的傳扭(a)(a)根部布置圖根部布置圖(b)(b)開口端肋的分離體圖開口端肋的分離體圖(c)(c)開口區(qū)的雙梁參差受彎分離體圖開口區(qū)的雙梁參差受彎分離體圖(d)(d)雙梁參差彎曲引起的附加變形的示意圖雙梁參差彎曲引起的附加變形的示意圖(1) 開口在根部開口在根部與外段

58、相比，根部固定端可認(rèn)為是絕與外段相比，根部固定端可認(rèn)為是絕對剛硬，按剛度分對剛硬，按剛度分 配可認(rèn)為支反力矩配可認(rèn)為支反力矩全部由根部全部由根部 提供。這組支反力矩在根提供。這組支反力矩在根部剖部剖 面附近是一組自身平衡力系。面附近是一組自身平衡力系。 后后梁卸載，前梁加載。梁卸載，前梁加載。（2）開口在中段）開口在中段支反力矩都是由結(jié)支反力矩都是由結(jié) 構(gòu)提構(gòu)提供，即由于開口處供，即由于開口處 前后前后梁彎曲引起的剖面梁彎曲引起的剖面 翹曲翹曲靠盒段結(jié)構(gòu)限靠盒段結(jié)構(gòu)限 制制 住，住，開口前后兩段盒段開口前后兩段盒段 剛度剛度差不多，所以由兩差不多，所以由兩 段同段同時提供支反力矩。時提供支反力

59、矩。因?yàn)殚_口前后由結(jié)因?yàn)殚_口前后由結(jié) 構(gòu)提構(gòu)提供支持，開口段前供支持，開口段前 后會后會有 影 響 區(qū) （有 影 響 區(qū) （ L = 1 1.5B），而在），而在(1)中，開中，開 口在根部，支反力矩全口在根部，支反力矩全 部由根部提供，所以不部由根部提供，所以不 存在外段影響區(qū)。存在外段影響區(qū)。6.7 6.7 機(jī)身艙段主要結(jié)構(gòu)的受力分析機(jī)身艙段主要結(jié)構(gòu)的受力分析乘員艙、客艙和貨艙。乘員艙、客艙和貨艙。高空飛行可以獲得最好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性高空飛行可以獲得最好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性需要加壓、加熱需要加壓、加熱常用渦輪噴氣發(fā)動機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的壓常用渦輪噴氣發(fā)動機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)引入壓

60、縮空氣氣機(jī)引入壓縮空氣密封艙段，承受附加的壓差載荷密封艙段，承受附加的壓差載荷p通常為正壓差通常為正壓差飛行高度急劇下降可能是負(fù)壓（坐艙壓力小于飛行高度急劇下降可能是負(fù)壓（坐艙壓力小于外界壓力）外界壓力） 6.7.1 6.7.1 密封艙密封艙縱向截面上產(chǎn)生應(yīng)力：縱向截面上產(chǎn)生應(yīng)力： pfR / sk半球形氣密框在蒙皮上引起軸向半球形氣密框在蒙皮上引起軸向 應(yīng)力：應(yīng)力：x pfR 2 / (2 R ) pfR / (2 ) 2 x一、座艙的增壓載荷一、座艙的增壓載荷（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