哈工大飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗報告

1、飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康耐ㄟ^參觀航天館內(nèi)的實物及模型結(jié)合課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，加深對蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、陀螺副翼、艙段的結(jié)構(gòu)形式、 艙段承力元件等的理解。二、實驗內(nèi)容1、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)圖1蜂窩夾層結(jié)構(gòu)圖2蜂窩夾層結(jié)構(gòu)局部放大圖夾芯層形似蜂窩的一種夾層結(jié)構(gòu)，又稱蜂窩夾層結(jié)構(gòu)（見圖1和圖2 %這種結(jié)構(gòu)的夾芯層是由金屬材料、 玻璃纖維或復(fù)合材料制成的一系列六邊形，四邊形及其他形狀的孔格，在夾芯層的上下兩面再膠接（或釬焊） 上較薄的表板。早期使用的輕質(zhì)巴薩木夾層不耐潮，抗腐性差，不耐火,人們遂把注意力轉(zhuǎn)向金屬蜂窩夾層。1945 年試制成最早的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)比其他夾層結(jié)構(gòu)具有更高的強度和剛度，與柳接結(jié)構(gòu)相

2、比,結(jié)構(gòu)效率可提 高15%-30%。夾層的蜂窩孔格大小、高矮及其構(gòu)成格子的薄片厚度等決定表板局部屈曲、孔格壁板屈曲的臨 界應(yīng)力及夾層結(jié)構(gòu)的保溫性能。這些尺寸的選擇，一般要保證能夠承受一定的去取載荷的前途下具有一定的保 溫性能。蜂窩結(jié)構(gòu)的受力分析與一般夾層結(jié)構(gòu)相同。在航空航天工業(yè)中蜂窩結(jié)構(gòu)常被用于制作各種壁板,用于翼 面、艙面、艙蓋、地板、發(fā)動機護罩、尾噴管、消音板、隔熱板、衛(wèi)星星體外殼、剛性太陽電池翼、拋物面天 線、火箭推進劑貯箱箱底等。2、陀螺副翼圖1陀螺副翼結(jié)構(gòu)1 安定面2蓋板3風(fēng)輪4螺釘5副翼6鎖緊銷7銷套8止動件9卡箍10軸座11、12 上下板13一轉(zhuǎn)軸圖1是陀螺副翼。它位于安定面的翼

3、尖后緣，由上下板、風(fēng)輪和轉(zhuǎn)軸等組成。工作原理：風(fēng)輪軸被嵌在上下板的銅套座中，上下板由螺釘連接成一體。平時鎖緊銷6插在銷套7內(nèi)，副 翼被鎖在中立位置。導(dǎo)彈發(fā)射后，止動件8尾部的易熔材料被發(fā)動機燃氣熔化，在彈簧作用下，鎖緊銷被拔出， 陀螺副翼便被開鎖。圖2陀螺副翼工作原理導(dǎo)彈在飛行過程中，受到氣動力作用，風(fēng)輪在氣動力作用下作高速旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)角速度為。，方向如圖2所 示，相當于一陀螺轉(zhuǎn)子。由二自由度陀螺的進動性知M進動=JQx%。當氣，方向為順時針時，產(chǎn)生的進動 力矩M進動如圖2所示。M進動使兩個陀螺副翼反向偏轉(zhuǎn)，從而形成操縱導(dǎo)彈的滾動力矩，使導(dǎo)彈逆時針旋轉(zhuǎn)， 恢復(fù)到原來位置，保證導(dǎo)彈具有橫向穩(wěn)定性。

4、3、艙段的結(jié)構(gòu)形式常見的艙段結(jié)構(gòu)有：硬殼式結(jié)構(gòu)、半硬殼式結(jié)構(gòu)、整體式結(jié)構(gòu)、波紋板式結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)、構(gòu)架式結(jié)構(gòu)。根據(jù)受力形式不同，半硬殼式結(jié)構(gòu)又可分為下列三種形式（1）梁式結(jié)構(gòu)12典型剖面圖3梁式結(jié)構(gòu)1蒙皮2梁3隔框如圖3所示。這種結(jié)構(gòu)縱向構(gòu)件只有大梁，載荷主要由大梁承受，允許蒙皮失穩(wěn)。這種結(jié)構(gòu)適用于有集中 軸向力作用且有大開口的情況，缺點是蒙皮步參加受力，材料利用率不高，結(jié)構(gòu)較重。（2）桁式結(jié)構(gòu)圖4桁式結(jié)構(gòu)典型剖面1一蒙皮2一桁條如圖4所示。這種結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件是行條，布置較密，能夠提高蒙皮的臨界應(yīng)力，從而使蒙皮除了承受艙 體的剪力和扭矩以外，還能與桁條一起承受艙體的軸向力和彎矩。與梁式結(jié)構(gòu)相比

5、，這種結(jié)構(gòu)的材料大部分分 布在艙體剖面的最大高度上，當結(jié)構(gòu)重量相同時，這種結(jié)構(gòu)的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度大。缺點是艙體上不宜開大型艙 口，因為大型艙口會切斷較多的主要受力元件一一桁條。為了彌補由于開口引起的強度的削弱，開口處需要加 強。從而增加結(jié)構(gòu)重量；另外，桁條剖面弱，不宜傳遞較大的縱向集中力。適用于有均布軸壓載荷作用且有小 艙口的情況。彈體的箱間段大多采用這種結(jié)構(gòu)形式。（3）桁梁式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)縱向構(gòu)件除大梁外還有較多的桁條。適用于有集中力且開口不很大的情況。這種結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮 各構(gòu)件的承載能力，結(jié)構(gòu)重量可大大減輕，不允許蒙皮失穩(wěn)。1.艙段承力元件艙段的主要承力元件有蒙皮、桁條、梁、隔框等。隔框是艙段

6、的橫向加強元件。隔框可分為普通框、加強 框、連接框三類。（1）普通框普通框只起支持蒙皮、桁條，維持艙段外形的作用，作用載荷較小，一般可用鋁板材壓制而成。板材厚度 按工藝要求確定時，強度往往有剩余，因此框緣上允許挖制穿越桁條的缺口。（2）加強框加強框除了維持彈體外形，其主要的功用是承受彈體的橫向集中載荷。它的構(gòu)造可分為裝配式和整體式兩 類。裝配式由框緣、腹板、加強件三部分裝配而成，加強件用以直接承受橫向集中力，以改善框的受力形式， 腹板可以提高框的強度與剛度。整體式加強框多用鑄件或鍛件機械加工而成。（3）連接框連接框?qū)嶋H上也是加強框，由于它用在彈身艙段間的連接部位，所以又稱為連接框。為了提高連接框在垂 直平面方向的剛度，常用增加框緣剖面的尺寸