飛機飛行中的主要載荷及過載

飛機飛行中的主要載荷及過載第1頁/共58頁飛機的外載荷：飛行、起飛、著陸、地面停機等過程中，作用在飛機上的外力總稱。第2頁/共58頁飛機飛行載荷第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第3頁/共58頁飛機地面載荷

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載飛機著陸、滑跑、停放時受到的地面反作用力

第4頁/共58頁結構承載能力的主要標志：結構強度和剛度結構強度：結構抵抗破壞的能力

結構剛度：結構抵抗變形的能力

第5頁/共58頁飛機過載定義：又稱為過載系數(shù)/載荷系數(shù)，飛機所受除重力以外的外力總和（矢量和）同飛機重力的比值。是矢量，大小表示飛機重量的倍數(shù)。

物理意義：用倍數(shù)的概念來表示飛機實際外力同重力之間的關系，是一個相對值（便于理解飛機受力嚴重程度）。

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第6頁/共58頁飛機主軸三分量x向：nx=X/G，一般不考慮nx

z向：nz=Z/G，一般較小y向：飛機升力同重力的比值

ny=Y/G(ny最重要)第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第7頁/共58頁注意：過載:①

對重力視可不見②過載是一矢量（通常說的過載指ny

）③過載表示倍數(shù)④平直勻速飛行：ny=1

⑤過載值可正可負可零，同升力一致。第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第8頁/共58頁飛機定直平飛受載情況第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第9頁/共58頁飛機兩種平飛狀態(tài)第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載升力雖然沒變，但氣動力分布發(fā)生變化，機翼表面力改變。

第10頁/共58頁曲線飛行曲線飛行（機動飛行）：飛機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飛行中的主要載荷及過載第11頁/共58頁俯沖后拉起時受載情況俯沖拉起:對稱面內(nèi)作曲線機動飛行（縱向飛行）,飛機的升力使飛機保持向心曲線運動。第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第12頁/共58頁俯沖后拉起

結論：若飛機的速度V，航跡的曲率半徑r一定，則θ=0(最低處)時過載最大；若飛機的姿態(tài)、位置θ一定，則速度V越大，半徑r越小，（機動性越好，猛烈拉起），過載越大（飛機受力越嚴重）。

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第13頁/共58頁

例1

飛機由垂直俯沖狀態(tài)退出，沿半徑為r的圓弧進入水平飛行。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，此時飛行速度V=720km/h，求：

（1）飛機在2點轉(zhuǎn)入水平飛行時的過載系數(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飛行中的主要載荷及過載第14頁/共58頁

例1

飛機由垂直俯沖狀態(tài)退出，沿半徑為r的圓弧進入水平飛行。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，此時飛行速度V=720km/h，求：

（1）飛機在2點轉(zhuǎn)入水平飛行時的過載系數(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飛行中的主要載荷及過載第15頁/共58頁例2

如圖所示，飛機俯沖后拉起。求：

（1）當V=1000km/h，

r=1000m，θ=45o、30o、0o時的過載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飛行中的主要載荷及過載第16頁/共58頁例2

如圖所示，飛機俯沖后拉起。求：

（1）當V=1000km/h，

r=1000m，θ=45o、30o、0o時的過載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飛行中的主要載荷及過載第17頁/共58頁進入俯沖（可能為負，升力不總是正的）第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第18頁/共58頁例3

如圖所示，飛機進行俯沖，已知此時θ=45o，r=1000m，測得飛機的ny=0，

求此時飛機的飛行速度。第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第19頁/共58頁例3

如圖所示，飛機進行俯沖，已知此時θ=45o，r=1000m，測得飛機的ny=0，

求此時飛機的飛行速度。解：第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第20頁/共58頁垂直俯沖第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第21頁/共58頁等速水平盤旋坡度：β（傾斜角）

運輸機：25~40度戰(zhàn)斗機：80度第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第22頁/共58頁坡度受到多種因素限制

（不能任意加大坡度）：機動性----由（3）得，β大則大V小r；結構強度----由（4）得，β大則ny大；發(fā)動機功率---由（1）得β大則Y大，升力公式得α大，由圖得Cx大，阻力公式得X大，故需P大；迎角---由（1）得β大則Y大，升力公式得α大，易失速。第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第23頁/共58頁突風載荷突風：方向、大小變化的不穩(wěn)定氣流突風載荷：因突風引起的、飛機受到的附加氣動力

（飛機可能迅速改變高度）

水平突風/航向突風：（逆風或順風），只改變相對速度的大小

垂直突風：（向上或向下）改變相對速度的大小、方向，導致迎角變化

側(cè)向突風：使飛機側(cè)滑，主要作用在垂尾上產(chǎn)生附加氣動力。

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第24頁/共58頁垂直向上突風情況第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第25頁/共58頁垂直突風第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第26頁/共58頁垂直突風第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第27頁/共58頁垂直突風引起升力和過載變化結論：升力：過載：突風向上，升力和過載變大；突風向下，升力和過載變小。第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第28頁/共58頁垂直突風衰減系數(shù)K過載（升力）一樣時，K越小，飛行速度V0可以更大，可快速通過強突風區(qū)；飛行速度V0一樣時，K越小，過載Δny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飛行中的主要載荷及過載第29頁/共58頁突風過載影響因素

原因：飛行中遇到垂直突風時，飛機過載會迅速改變

大型運輸機的使用過載、設計過載主要根據(jù)突風過載確定突風過載公式：（1）升力公式：（2）減小突風過載有效方法：減小飛行速度V

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第30頁/共58頁飛機部件相對飛機重心的轉(zhuǎn)動第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載運動分析:平移+旋轉(zhuǎn)考慮情況：飛機俯仰運動、部件A

、飛機轉(zhuǎn)動角加速度ε為抬頭方向第31頁/共58頁飛機部件附加過載分布

Δn部件=b.ε/g影響因素：距離b：成正比(線性分布)

角加速度ε:成正比

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第32頁/共58頁考慮飛機轉(zhuǎn)動時的過載情況部件過載：n部件

=n±Δn部件

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第33頁/共58頁物理意義：部件質(zhì)量力：反映了部件同飛機結構之間的作用力部件過載：反映了部件和接頭的受載情況，受力的嚴重程度。

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第34頁/共58頁著陸載荷及過載減速度:從著陸前到完全著陸瞬間,飛機y向速度從-Vy減至零

→Ny

著陸載荷:

著陸時的載荷(地面給予的外載荷)著陸過載:著陸載荷與重量之比戰(zhàn)斗機:ny=3-4客機:ny<2第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第35頁/共58頁過載的實用意義表明機動性好壞

垂直平面內(nèi)水平平面內(nèi)表明經(jīng)受強突風的能力

表明結構的承載能力第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第36頁/共58頁影響選擇最大過載系數(shù)的因素:機動性

結構承載能力人的生理機能其他因素：如發(fā)動機的推力根據(jù)具體要求綜合考慮確定

（并非越大越好）第37頁/共58頁飛行員承受過載的能力第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第38頁/共58頁抗過載服系統(tǒng)第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第39頁/共58頁高過載座艙內(nèi)的座椅第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第40頁/共58頁過載表原理：彈簧的拉、壓力（相當于過載力）第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載1——彈簧；2——重塊；3——指針；4——阻尼器

第41頁/共58頁

疲勞載荷：

飛機長期使用---所受載荷多次重復---形成疲勞載荷

這種作用會導致結構的疲勞破壞第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第42頁/共58頁疲勞載荷類型1.突風載荷：大氣紊流的作用，是民機、運輸機的重要疲勞載荷，大氣紊流的強度以及作用的次數(shù)統(tǒng)計；2.機動載荷：飛機機動（變速）飛行中升力變化載荷，是軍機的主要疲勞載荷，機動飛行的種類,飛行次數(shù)等；

3.增壓載荷：氣密壓艙一個飛行起落中，壓力的變化，增壓載荷的變化規(guī)律，作用次數(shù)等統(tǒng)計；4.著陸撞擊載荷：一個起落一次撞擊，撞擊載荷的強度；

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第43頁/共58頁疲勞載荷類型5.

地面滑行載荷：指地面滑行飛機顛簸所受到的載荷，與飛機跑道的質(zhì)量、飛機的重量等有關；6.

發(fā)動機動力裝置的熱反復載荷；7.

地-空-地循環(huán)載荷：飛行地面滑行時的載荷變化到空中飛行的載荷；8.

其他：機翼尾流對尾翼的周期性作用第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第44頁/共58頁疲勞載荷的危害①影響設備工作；②對人員造成不適；③結構疲勞導致缺陷生長成裂紋并不斷發(fā)展，最終導致斷裂；④疲勞載荷是飛機設計中很重要的考慮因素，是定壽的主要依據(jù)。尤其遠程運輸機→尤其客機（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飛行中的主要載荷及過載第45頁/共58頁環(huán)境譜的編制步驟：①確定飛機使用環(huán)境種類（根據(jù)飛機的特定用途和使用方法）②根據(jù)戰(zhàn)、技要求或使用要求，確定飛機在不同地域服役時間 ③根據(jù)使用任務剖面（規(guī)定了任務類型、有效負載、飛行時間和該任務的使用百分比），確定各任務段的時間比例及地面停放時間比例； ④獲取環(huán)境數(shù)據(jù)；⑤編制各類環(huán)境譜。

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第46頁/共58頁熱載荷加熱源:

氣動熱、動力裝置、太陽輻射飛機表面溫度同飛行速度密切相關造成影響：a材料強度、剛度降低b附加的熱變形和熱應力第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第47頁/共58頁飛機表面駐點溫度T~Ma曲線T=TH(1+0.18M2)

第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第48頁/共58頁材料特性受溫度影響情況第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載材料強度、剛度降低第49頁/共58頁不同材料的飛行極限速度第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第50頁/共58頁

噪音（聲振）載荷1動力裝置噪聲（螺旋槳、轉(zhuǎn)子、渦輪風扇、壓氣機、噴氣等）2空氣動力噪聲（附面層壓力波動、尾流噪音、激波振蕩噪音等）3武器發(fā)射時的噪聲

（機炮、導彈、火箭發(fā)射）第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第51頁/共58頁非正常載荷情況第二部分第二章飛機飛行中的主要載荷及過載第52頁/共58頁鳥撞載荷易被撞的飛機部位:

飛機結構（尤其是風擋玻璃）、發(fā)動機的進氣道措施:設計規(guī)范規(guī)定設計要求