飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計課件

2023/12/251

飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計

緒論

1.1飛行歷史與原理

1.2飛機結(jié)構(gòu)組成及功用

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

1.4飛機結(jié)構(gòu)材料

1.5現(xiàn)代飛機性能的基本概念

2023/12/2521.1

人類飛行歷史與原理

1903年美國萊特兄弟實現(xiàn)了人類第一次動力飛行。

2023/12/253

1.1人類飛行歷史與原理

撲翼——鳥類

2023/12/254

1.1人類飛行歷史與原理

固定翼——常見飛機

2023/12/255

1.1人類飛行歷史與原理

旋翼——直升機

2023/12/256

1.2飛機結(jié)構(gòu)組成及功用

飛機結(jié)構(gòu)有五大組成部分：

機身：裝載。

機翼：產(chǎn)生升力。

尾翼：使飛機具有操縱性與穩(wěn)定性。

起落架：起飛、著陸、滑跑用。

發(fā)動機：產(chǎn)生推力。

2023/12/257

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

一.飛機研制過程：（四個階段）

1.擬定技術(shù)要求:

戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求、使用技術(shù)要求。包括:主要技術(shù)性能指標(biāo)、主要使用條件、機載設(shè)備等。

2023/12/258

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

軍用飛機的技、戰(zhàn)術(shù)要求：

飛機的最大速度；升限；航程/最大作戰(zhàn)半徑；起、降滑跑距離；載重；機動性指標(biāo)（加力性能，盤旋半徑，爬升性能，最大允許過載系數(shù)）；隱身；維護(hù)與保障性能；使用壽命；可靠性與安全性能。民用飛機使用技術(shù)要求：

有效載重；航程；安全性、可靠性、維修性、經(jīng)濟(jì)性。

2023/12/259

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

技術(shù)性能論證與制定（頂層設(shè)計）過程依據(jù)：軍事戰(zhàn)略方針及戰(zhàn)術(shù)（戰(zhàn)略防御）要求； 商務(wù)策略，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，賑災(zāi)救護(hù)等要求；制定：主要性能指標(biāo)； 主要使用條件； 機載設(shè)備等;

效能分析、費效分析。2023/12/2510

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

2.飛機設(shè)計過程

[1]總體設(shè)計：氣動外形布局設(shè)計；飛行力學(xué)性能設(shè)計； 機載設(shè)備（包括燃油）布置等，重量分設(shè)計；發(fā)動機選型設(shè)計；結(jié)構(gòu)總體尺寸設(shè)計。

[2]結(jié)構(gòu)設(shè)計：理論設(shè)計（打樣設(shè)計）；強度、剛度設(shè)計； 細(xì)節(jié)設(shè)計；工程繪圖。

2023/12/2511

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

[3]結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)根據(jù)飛機型號設(shè)計技術(shù)要求、飛機三面圖、總體布置圖、外形圖和規(guī)定的載荷情況、環(huán)境情況、使用方 法，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計基本要求，設(shè)計出合乎使用要求且強度、剛度、疲勞、損傷容限品質(zhì)合格，工藝性良好，滿足重量的機體結(jié)構(gòu)，為試制和批生產(chǎn)提供全套的圖樣和技術(shù)文件。

應(yīng)當(dāng)注意設(shè)計階段的規(guī)律：反復(fù)、循環(huán)、迭代、反饋；綜合性、權(quán)衡性

2023/12/2512

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

3.飛機制造過程 工藝設(shè)計、機械加工、部件/全機裝配。首批試制出來的新飛機即可投入全機強度、疲勞壽命試驗和試飛。

4.飛機的試飛、定型過程 地面滑跑試驗；起、降性能試驗； 飛行包線中各飛行科目試飛試驗；2023/12/2513

飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

飛機的試飛、定性

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1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

定型：有待結(jié)構(gòu)的靜力及疲勞試驗完成后， 沒問題才定型全尺寸疲勞試驗：全尺寸飛機的疲勞試驗是波音結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)開發(fā)的主要部分。除了驗證飛機設(shè)計思想之外，疲勞試驗經(jīng)常被用來找出設(shè)計時未預(yù)料到的損壞，進(jìn)而制定出適當(dāng)?shù)臋C隊的預(yù)防性維修措施。通常疲勞試驗是在新機型認(rèn)證時完成，但也有在已使用過的飛機結(jié)構(gòu)上完成的。

2023/12/2515飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

2023/12/2516飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

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1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

二、飛機設(shè)計過程概述

1、設(shè)計的內(nèi)涵：①創(chuàng)造性的思維過程；②全面、綜合的辨證過程（抓主要矛盾）；③設(shè)計的不唯一性；④設(shè)計的反復(fù)性；⑤設(shè)計與科學(xué)實驗⑥設(shè)計的繼承性；的關(guān)系。2023/12/2518

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

2、飛機設(shè)計的主要階段概述(三個主要階段)

①總體設(shè)計階段：主要解決飛機的構(gòu)形布局、參數(shù)、重量以及性能方面的問題。②飛機結(jié)構(gòu)的打樣設(shè)計：結(jié)構(gòu)受力形式選擇、受力構(gòu)件布置、開口布置、分離面及其連接形式等計。③飛機結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計（結(jié)構(gòu)件連接設(shè)計、細(xì)節(jié)設(shè)計、工程制圖）。2023/12/2519

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

B777成為第一架無圖設(shè)計飛機。2023/12/2520飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

三、飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)和原始條件

主要依據(jù)：9條

1.

使用方提出的戰(zhàn)技要求或使用—技術(shù)要求

2.飛機三面圖及理論外形圖

3.飛機總體布置圖

4.重量指標(biāo)分配及總重量

5.使用壽命要求

6.載荷和使用環(huán)境條件

7.維修性要求

8.生產(chǎn)條件和工藝性要求

9.其它有關(guān)設(shè)計準(zhǔn)則、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)2023/12/2521

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

原始條件：4條

1、飛機結(jié)構(gòu)的外載特征以及對結(jié)構(gòu)承載的要求

①外載的形式（集中、分布、沖擊的、周期、熱等）；②外載的歷程特征（不同的飛行，載荷的變化規(guī)律）；③外載對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)（抖振、顫振）；④結(jié)構(gòu)承載的強度、剛度（靜、動、熱、整體、局部）要求；⑤結(jié)構(gòu)壽命要求；損傷容限要求；⑥經(jīng)濟(jì)性要求（生產(chǎn)/維修成本）。

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1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

2、飛機結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)關(guān)系①各部件的相對位置以及相互間連接交點的位置 （不能改動）；②零、構(gòu)件之間在連接尺寸上的協(xié)調(diào)關(guān)系；③各構(gòu)件間或構(gòu)件與內(nèi)部裝載間的位置、形狀協(xié)調(diào)；④部件或組件結(jié)構(gòu)的外邊界一般與飛機的理論外 形相協(xié)調(diào)；⑤其內(nèi)部邊界可能需與某個內(nèi)部裝載協(xié)調(diào)，也可能 不需協(xié)調(diào)。

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1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

3、結(jié)構(gòu)的使用條件

（1）環(huán)境條件：指氣象條件或周圍介質(zhì)條件（溫度、濕度、腐蝕、有害介質(zhì)等）。（2）起降場所條件：水、陸兩棲；陸地：水泥、土跑道。（3）維修條件：外場維修；場站或基地維修。

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1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

4、生產(chǎn)條件（1）工藝條件（熱加工、冷加工、少量或批量，加工精度與性能的保障性）；（2）加工能力（小量或大批量，加工精度與加工性能）；（3）裝配能力（裝配精度、裝配量大?。?；（4）生產(chǎn)能力（產(chǎn)量）；（5）生產(chǎn)質(zhì)量保障體系（技術(shù)與管理）。

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1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

四、飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計基本要求：5條

1、氣動外形要求：

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，與外邊界相關(guān)的結(jié)構(gòu)（框架結(jié)構(gòu)與蒙皮）要保證理論氣動外形的剛度（整體或局部的）以及光潔度（阻力及其他熱效應(yīng)），強度問題應(yīng)當(dāng)是首先保證的。２、重量要求

應(yīng)當(dāng)體會到重量設(shè)計是在滿足各種結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的前提下，使重量最輕。從優(yōu)化數(shù)學(xué)語言，在滿足各種性能指標(biāo)約束下，使重量目標(biāo)函數(shù)最小。實際工程設(shè)計中，僅為滿意解（總體設(shè)計分解到各結(jié)構(gòu)上的重量指標(biāo)）。2023/12/2526

1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

３、使用維修要求：結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的安全可靠工作需要定期地檢修維護(hù)來保障，良好的維修性、保障性是工程設(shè)計的主要因素。具體來說，合理地布置分離面及各種開口，結(jié)構(gòu)內(nèi)部安排必要的檢查維修通道，增加結(jié)構(gòu)的開敞性和可達(dá)性。４、工藝要求：良好的工藝性設(shè)計是保證加工、裝配合理精度及性能的前提。

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1.3飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

５、成本要求（經(jīng)濟(jì)性）：

飛機的主要成本：設(shè)計、研制、制造和運營。對軍機而言，成本不應(yīng)當(dāng)是第一要求，重量與性能是第一位的。對民用客機，成本是第一要求。一般說，氣動性能、使用要求是“前提性”要求，氣動外形、結(jié)構(gòu)與強剛度設(shè)計技術(shù)是“前提”技術(shù)。技術(shù)要求與技術(shù)性能是互相聯(lián)系、互相制約的，有的甚至是相互矛盾的，應(yīng)當(dāng)在一個好的設(shè)計素質(zhì)基礎(chǔ)上，把握主要矛盾，綜合考慮，權(quán)衡處理。

2023/12/2528飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

五.飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容：

(1)結(jié)構(gòu)的打樣設(shè)計（畫出部件打樣圖）

(2)組件的打樣設(shè)計（畫出組件打樣圖）

(3)零構(gòu)件設(shè)計（畫出零構(gòu)件圖紙）

(4)組件結(jié)構(gòu)設(shè)計（畫出組件裝配圖）

(5)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（畫出部件裝配圖）

2023/12/2529飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

組件的打樣設(shè)計打樣圖

2023/12/2530飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

六.飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的典型方法在二十世紀(jì)五十年代以前，飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計，一般根據(jù)所設(shè)計對象的具體要求、條件，結(jié)合已有經(jīng)驗與設(shè)計原理、知識進(jìn)行；定性分析，選出合理的設(shè)計方案；然后粗略計算，選擇結(jié)構(gòu)的主要截面尺寸。

2023/12/2531飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

在進(jìn)行強度、剛度校核，以驗算截面尺寸能否保證安全。如果滿足強度要求，即認(rèn)為設(shè)計完畢；當(dāng)強度不夠，或設(shè)計人員認(rèn)為剩余強度太大時則修改設(shè)計。計算分析均以工程梁理論為基礎(chǔ)。六十年代以后，出現(xiàn)了計算機、飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計采用了有限元等先進(jìn)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。

2023/12/2532飛機設(shè)計方法與內(nèi)容

六十年代以后，出現(xiàn)了計算機、飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計采用了有限元等先進(jìn)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。

有限元模型2023/12/2533BOEING三代飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計思想發(fā)展

第一代：第一代的波音噴氣客機是在50年代和70年代間設(shè)計的，包括707，727和早期的

737（-100，-200），747（-100,-200,-300,SP）。這些飛機設(shè)計的主要特征著重于結(jié)構(gòu)的強度和失效安全。因此設(shè)計的飛機具有足夠的結(jié)構(gòu)強度和超靜定度，即使主要的結(jié)構(gòu)件失效，其周圍的結(jié)構(gòu)仍可安全地承受載荷。

2023/12/2534BOEING三代飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計思想發(fā)展

第二代：第二代的波音噴氣客機是757和767，和

737（-300,-400,-500），以及747-400。除了原有的強度和失效安全規(guī)格之外，還更在設(shè)計中結(jié)合了耐久和損傷容限標(biāo)準(zhǔn)。此種設(shè)計使飛機結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，即使飛機結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)程度的損傷，只要有例行的結(jié)構(gòu)檢查，仍可安全地飛行。因為這種計劃中的結(jié)構(gòu)檢查應(yīng)能在損傷還未到到危險極限以前便可及時地被發(fā)現(xiàn)。

2023/12/2535BOEING三代飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計思想發(fā)展

第三代：第三代波音噴氣客機是777和新一代

737（-600,-700,-800），除了具有第一，二代客機已有的特性之外，這一代的客機的設(shè)計特點是在腐蝕預(yù)防和控制方面作了重大的改進(jìn)。

2023/12/2536

1.4飛機結(jié)構(gòu)材料

合金材料：鋁合金、鈦合金、高強度合金鋼。

復(fù)合材料：玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、芳綸（KEVLAR）復(fù)合材料。

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1.4飛機結(jié)構(gòu)材料

表1-2民用飛機結(jié)構(gòu)用材料重量百分比重量百分比復(fù)合材料鋁合金鈦合金鋼第1代Boing7070.2第2代Boing747181413A300576413第3代Boing767380214Boeing757378612A3205.576.54.513.5第4代Boing7771170711A340875682023/12/2538

1.4飛機結(jié)構(gòu)材料

2023/12/25391.5

現(xiàn)代飛機性能的基本概念

2023/12/25401.5現(xiàn)代飛機性能的基本概念

B-747:載客500人2023/12/25411.5現(xiàn)代飛機性能的基本概念

2023/12/25421.5現(xiàn)代飛機性能的基本概念

B-52:S=10000Km載彈:30t2023/12/25431.5現(xiàn)代飛機性能的基本概念

RS-71:M=3.2H=27430m2023/12/25441.5現(xiàn)代飛機性能的基本概念

AH-225:載重225t2023/12/25451.5現(xiàn)代飛機性能的基本概念超音速客機:Ty-114、協(xié)和號2023/12/25461.5現(xiàn)代飛機性能的基本概念

C5-A:總重300t2023/12/2547第二章、飛機結(jié)構(gòu)的外載和典型構(gòu)造本章內(nèi)容

1飛機的外載荷

2介紹機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

2023/12/2548第二章、飛機結(jié)構(gòu)的外載和典型構(gòu)造2.1飛機的外載荷

一.

飛機結(jié)構(gòu)的主要載荷

飛機作為運載工具要求反復(fù)使用，可能經(jīng)歷各樣的復(fù)雜載荷歷程。最主要、最基本的有哪些？對結(jié)構(gòu)的影響作用是什么？這是設(shè)計師們關(guān)心的基本問題；其次是不同載荷形態(tài)與主要載荷的差異以及這些載荷的變化規(guī)律（包括大氣氣象規(guī)律的統(tǒng)計）。

1.思維要點：主要載荷形式；②主要載荷分類；③作用于結(jié)構(gòu)如何分析。

2023/12/25492.1飛機的外載荷

2.載荷的參照坐標(biāo)系：機體坐標(biāo)系

2023/12/25502.1飛機的外載荷

3.基本載荷形態(tài)及分析

從飛行原理上可以知道：

加力飛行；勻速平直飛行；停機、滑跑狀態(tài)。

2023/12/25512.1飛機的外載荷

2023/12/25522.1飛機的外載荷2023/12/25532.1飛機的外載荷

飛機的外載：重力（G)、升力（Y)、

阻力（X）、推力（P）、起落架載荷。

慣性力：質(zhì)量乘以加速度的負(fù)值質(zhì)量力：飛機重力G（mg）和慣性力N(-ma)均與飛機質(zhì)量m有關(guān)，故統(tǒng)稱為質(zhì)量力。2023/12/25542.1飛機的外載荷達(dá)朗倍爾動靜分析（剛體動平衡）

2023/12/25552.1飛機的外載荷

飛機的外載圖像演示2023/12/2556

2.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)1.俯沖拉起:對稱面內(nèi)作曲線機動飛行情況（縱向飛行）

飛機的升力使飛機保持向心曲線運動。2023/12/25572.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

動平衡關(guān)系：（機體坐標(biāo)系y向）

,表現(xiàn)了運動的變速特征（曲線運動）

即：

升力等于G乘上一個系數(shù)，該系數(shù)稱為載荷系數(shù)。2023/12/25582.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)分析該曲線運動中，的特性：①②與曲線航跡半徑成反比，與切線運動速度的平方成正比，這表明：若一定，v一定，則運動半徑就規(guī)定了；太小，則結(jié)構(gòu)承載發(fā)生問題；若一定，v一定，則速度就要限制。③由此看來，對結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個重要的無量綱載荷系數(shù)。

2023/12/2559

2.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)二.載荷系數(shù)的概念1.載荷系數(shù)定義：除重力外，作用在飛機某方向上的所有外力的合力與當(dāng)時飛機重量的比值，稱為該方向上的載荷系數(shù)。Note：①對重力視可不見；②千萬不能計及慣性力；③機體坐標(biāo)系為正向；④載荷系數(shù)是一矢量，分量用nx、ny、nz表示。e.g.平直勻速飛行：ny=1

平直勻速倒飛：ny=-1（-Y/G

Y與機體坐標(biāo)系相反）

2023/12/2560

2.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

(2)物理意義：①表示了作用于飛機重心處的外力與飛機重力的比值關(guān)系；②表示了飛機質(zhì)量力（重力與慣性力均與質(zhì)量有關(guān)，故統(tǒng)稱為質(zhì)量力）與重力的比率。

（應(yīng)注意質(zhì)量力與外力方向相反）③飛機的質(zhì)量力應(yīng)當(dāng)是飛機的各部分質(zhì)量力之和：2023/12/25612.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)④飛機中的某集中質(zhì)量GI=mig，作用在結(jié)構(gòu)上的質(zhì)量力為： ⑤當(dāng)飛機沿x方向有變速運動時，x向慣性力：

若俯沖拉起中的曲線運動中，切向是加速運動，則：

⑥nz=0（飛機展向變速平移難）；az一般較小，在大機動飛行中可能出現(xiàn)。

2023/12/25622.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

2、實用意義 ①作為飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計時重要原始載荷系數(shù)；

②n的大小實際反映了飛機的機動性能；

③結(jié)合n和已知的氣動力分布，可獲得實際作用于結(jié)構(gòu)上載荷的大小，從而進(jìn)行設(shè)計與校驗。

④可通過在飛機重心處安裝加速度計來獲取。

2023/12/2563

2.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

三、其他飛行姿態(tài)的過載

1、進(jìn)入俯沖狀態(tài)：

（可能為負(fù)，說明升力不總是正的）2、垂直俯沖狀態(tài)：

(外作用合力等于慣性力合力的負(fù)值)

2023/12/25642.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

3、等速水平盤旋：（非對稱機動飛行）

2023/12/25652.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

2023/12/25662.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)4、垂直突風(fēng)(在航跡運動坐標(biāo)系中分析)2023/12/25672.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

（1）計算突風(fēng)引起的升力變化:

（2）計算載荷系數(shù)

Note:若突風(fēng)不垂直飛機時,應(yīng)怎樣處理?

2023/12/25682.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

5、飛機轉(zhuǎn)動(升降)時的過載(剛體運動分析)2023/12/25692.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

①運動分析:

旋轉(zhuǎn)+平移②載荷分析:當(dāng)平尾產(chǎn)生機動載荷時,飛機產(chǎn)生平移與旋轉(zhuǎn)；該載荷克服了飛機原有的平飛狀態(tài),使飛機在上述兩個運動中產(chǎn)生加速度。從動平衡角度,平尾機動載荷與它克服的慣性力及力矩相平衡。

2023/12/25702.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

Ⅰ.平移速度載荷系數(shù)(質(zhì)點)(外載分析法)

Ⅱ.繞中心轉(zhuǎn)動的載荷系數(shù)(質(zhì)量力分析法)Note:

①表示單位長度上的重力②集中裝載物(發(fā)動機,機載設(shè)備)③要注意裝載物較長的情況,當(dāng)作集中點誤差太大,則應(yīng)

(繞自身重心軸的質(zhì)量慣性矩)

i表示轉(zhuǎn)動軸線上的任意位置

YtmyxiNiyNiyx2023/12/25712.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

6、著陸時的過載

2023/12/2572

2.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

①

這里的過載定義與空中飛行情況不同。當(dāng)空中勻速飛行時,ny=1表示Y/G=1

地面滑行或停止態(tài)時,再以升力來定義已毫無意義,

應(yīng)以地面的支撐載荷與重量之比來定義,

即ny=1=Plg/GNote:i.

這兩種情況下的ny=1,但飛機結(jié)構(gòu)的承載方式卻完全不同,勻速平飛是一種分布載荷作用,而著陸主要是以集中力形式作用于起落架上,通過起落架作用于機身。

2023/12/25732.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

ii.工程上,常稱平飛時ny=1為平飛的1g(g是以重力為單位)；停機時ny=1為停機的1g2023/12/25742.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

②

著陸時載荷分析:從著陸前到完全著陸瞬間,飛機y向速度從-Vy減至零,故此時的減速度為:

所以，減速度a指向機體坐標(biāo)系y的正向，故此時的慣性力(作用于地面)的方向是向下的。由動平衡分析:

2023/12/25752.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

③

由著陸時的載荷(地面給予的外載荷)與重量之比 的過載定義,即設(shè):

④這個過載不允許過大,一般ny=3~4(因為與飛行時對結(jié)構(gòu)與人的作用不同)

著陸或滑時的情況多樣,還可能發(fā)生nx,或nz.2023/12/25762.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

7、飛機設(shè)計時最大載荷系數(shù)的選取①影響選擇最大載荷系數(shù)的因素:i.

載荷系數(shù)實際反映了飛機的機動性能,因此越大越好,但對運輸機或客機則沒有太大必要。Ⅱ.載荷系數(shù)又反映了對結(jié)構(gòu)的載荷作用,載荷系數(shù)越大,表明飛機結(jié)構(gòu)的承載越大,要有足夠的剛、強度，則結(jié)構(gòu)重量大。

2023/12/25772.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

Ⅲ.載荷系數(shù)的載荷作用，不僅對結(jié)構(gòu)有作用，而且對機載設(shè)備及乘員有載荷作用。載荷系數(shù)越大，對他們的作用越強，要視他們的承受能力而定。Ⅳ.

飛行時的載荷系數(shù)（除突風(fēng)干擾外），一般來自于發(fā)動機的推力，載荷系數(shù)大，結(jié)構(gòu)要重，發(fā)動機的加力性能要好，即剩余推力要大。Ⅴ.

載荷系數(shù)的選擇影響因素眾多，要依據(jù)技術(shù)性能要求綜合確定,并不是越大越好。2023/12/25782.2典型飛行姿態(tài)和載荷系數(shù)

②人對過載的反映：

②說明人在短時間承受較大過載尚可，特別是正過載。較長時間承受過載能力很差，特別是負(fù)過載。戰(zhàn)斗機的過載一般為-3~8民機則無必要。③提高人抗過載的能力：抗過載服。④規(guī)范中的過載系數(shù)可供選擇(飛行包線上給定）。2023/12/25792.3復(fù)雜載荷情況

飛機是一種反復(fù)使用的運載工具或作戰(zhàn)武器。服役期內(nèi)會遇到各種載荷。設(shè)計中，不僅應(yīng)掌握典型設(shè)計狀態(tài)中的極限載荷及其對結(jié)構(gòu)作用的分析方法，（以作為飛機結(jié)構(gòu)極限能力的設(shè)計依據(jù)）；還應(yīng)把握這些載荷的變化規(guī)律，作用次數(shù)等統(tǒng)計規(guī)律，因為這些雖未達(dá)到極限狀態(tài)，但長期作用仍對結(jié)構(gòu)有破壞作用，這就是通常所說的疲勞載荷。

2023/12/25802.3復(fù)雜載荷情況

一、疲勞載荷飛機遇到載荷長期反復(fù)變化地作用，這種作用會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的“疲勞”破壞，因此這種載荷歷程一般稱為“疲勞”載荷。

類型：1.突風(fēng)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；

2023/12/25812.3復(fù)雜載荷情況

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(guān)；⑥發(fā)動機動力裝置的熱反復(fù)載荷；⑦地-空-地循環(huán)載荷：飛行地面滑行時的1g載荷變化到空中 飛行的1g載荷，這種均值載荷的變化也是疲勞載荷；⑧其他：機翼尾流對尾翼的周期性作用

tp2023/12/25822.3復(fù)雜載荷情況

作用：①設(shè)備工作的影響；②人員的不適；③結(jié)構(gòu)疲勞導(dǎo)致缺陷生長成裂紋并不斷發(fā)展，最終導(dǎo)致斷裂 ④疲勞載荷是飛機設(shè)計中最重要的考慮因素，是定壽的基本依據(jù)。二、其他特殊情況載荷

1、非正常狀態(tài)載荷:單發(fā)停車、尾旋、單輪著地、打地轉(zhuǎn)、機頭碰地、飛機翻倒、強迫著陸等情況。

2023/12/25832.3復(fù)雜載荷情況

2、鳥撞載荷鳥撞試驗，2km以下最大飛行速度飛行時風(fēng)檔承受1.8kg鳥撞。3、冰雹載荷防冰、破冰措施，考慮承受冰雹撞擊（密度、直徑、速度等）4、噪聲：聲壓場測量

預(yù)測聲載荷大小、分布、作用時間，聲振結(jié)構(gòu)疲勞分析動力裝置噪音：螺旋槳、壓氣機、噴氣的噪音空氣動力噪音：附面層壓力波動、尾流、激波振蕩武器發(fā)射噪音：機炮、導(dǎo)彈、火箭發(fā)射5、瞬時的響應(yīng)載荷起飛助推、外掛物投放、彈射等對飛機結(jié)構(gòu)作用的載荷。2023/12/25842.3復(fù)雜載荷情況

三、環(huán)境譜的編制 前面的載荷譜為載荷大小隨時間的變化，即載荷—時間歷程，環(huán)境譜則為環(huán)境強度隨時間的變化，即環(huán)境—時間歷程。一架飛機使用壽命：民機30000――60000飛行小時軍機3000－8000飛行小時日歷壽命20―25年地面停放的影響主要是環(huán)境。1.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(wù)剖面（規(guī)定了任務(wù)類型、有效負(fù)載、飛行時 間和該任務(wù)的使用百分比），確定各任務(wù)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。

2023/12/25852.3復(fù)雜載荷情況

2、溫度效應(yīng)及其載荷

來源：①高速氣流運動（一般）在機體表面的摩擦生熱，與環(huán)境溫度及飛行速度有關(guān)：

②發(fā)動機燃燒及其尾部熱氣流對結(jié)構(gòu)的作用。

作用： ①一般降低結(jié)構(gòu)材料的強、剛度； ②產(chǎn)生熱變形/熱應(yīng)力； 均勻溫度對靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱變形而無熱應(yīng)力；溫度梯度產(chǎn)生熱變形和熱應(yīng)力；均勻溫度對靜不定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱應(yīng)力。③熱的蠕變效應(yīng)。tδ2023/12/25862.4飛機設(shè)計規(guī)范

飛機設(shè)計規(guī)范簡介：

①指定設(shè)計規(guī)范的意義：對飛機設(shè)計和研制給出全面要求的指令性技術(shù)文件，是飛機設(shè)計員的工作依據(jù).

②政府與權(quán)威研究機構(gòu)組織制定，也可與設(shè)計主管部門共同制定。

③設(shè)計規(guī)范不是統(tǒng)一的，而是針對不同的飛機類型制定不同的設(shè)計規(guī)范，因為飛機的任務(wù)與技戰(zhàn)術(shù)要求不同。

④設(shè)計規(guī)范與設(shè)計手冊是飛機設(shè)計人員的基本工具。2023/12/25872.4飛機設(shè)計規(guī)范

一、規(guī)定了飛機的分類及其相應(yīng)的載荷系數(shù)（結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范）①按用途分：殲擊機（J）；強擊機（Q）；殲擊教練機（JJ）多用途機（DY）；教練機（JL）；轟炸機（H）大型運輸機（YH）②用機動性分機動類（殲擊機，強擊機及相應(yīng)的教練機）ny=-3~8

半機動類（戰(zhàn)術(shù)轟炸機，多用途飛機）ny=-2~4、非機動類（戰(zhàn)略轟炸機，運輸機）ny=-1~32023/12/25882.4飛機設(shè)計規(guī)范

二、規(guī)定了飛行包線及設(shè)計情況

1、設(shè)計情況具有代表性的最嚴(yán)重的各種飛機載荷情況。使飛機結(jié)構(gòu)易遭到破壞、人員設(shè)備易受損傷的載荷情況都應(yīng)入選最大的正向和反向載荷情況對主要結(jié)構(gòu)件將產(chǎn)生危險損壞的載荷情況對飛行戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能將產(chǎn)生嚴(yán)重影響的載荷情況對人員將產(chǎn)生損傷的載荷情況總載不大，但載荷作用的具體情況特殊，影響嚴(yán)重，也應(yīng)作為設(shè)計情況考慮。對稱機動飛行包線的A,B,D,E情況非對稱機動中的滾轉(zhuǎn)機動、滾轉(zhuǎn)改出對稱著陸情況、偏航著陸、單個起落架著陸情況等。2023/12/25892.4飛機設(shè)計規(guī)范

2、設(shè)計重量①最小飛行重量；空機重＋5％燃油＋最少乘員②最大設(shè)計重量；攜帶最大機內(nèi)及機外裝載③基本飛行設(shè)計重量；空機重＋50％燃油＋基本武器重量＋乘員、滑油、氧氣重量④著陸設(shè)計重量。最大設(shè)計重量－50％機內(nèi)及機外燃油2023/12/25902.4飛機設(shè)計規(guī)范

3.飛行包線i.

依據(jù)飛機飛行性能、操縱性、穩(wěn)定性以及技戰(zhàn)術(shù)要求，結(jié)構(gòu) 強度要求等綜合確定的飛機飛行極限（ny—vdl圖）。ii.

典型飛行狀況的飛行包線

Ⅲ.典型飛行載荷工況：

a)對稱機動飛行下的使用載荷；

b)急劇俯仰機動；

c)襟翼放下拉起狀態(tài)；

d)滾轉(zhuǎn)與滾轉(zhuǎn)改出機動等。2023/12/25912.4飛機設(shè)計規(guī)范

4、安全系數(shù)：fi.安全系數(shù)是靜強度安全設(shè)計的主要解決方法。

使用載荷：飛機在使用中預(yù)計各構(gòu)件可能遇到的最大載荷

設(shè)計載荷：使用載荷乘以安全系數(shù)安全系數(shù)取法凡在規(guī)范中未作特殊說明之處，安全系數(shù)均為1.5；當(dāng)載荷的性質(zhì)、大小和分布不能準(zhǔn)確確定時，安全系數(shù)增大到1.65、2或更大；對于主要的接頭和耳片，由于特殊重要性，在上述安全系數(shù)基礎(chǔ)上，尚應(yīng)乘以附加安全系數(shù)1.25ii.靜強度設(shè)計準(zhǔn)則：

2023/12/25922.4飛機設(shè)計規(guī)范

iii.使用設(shè)計載荷的原因：a)保證結(jié)構(gòu)安全；b)反映靜不定結(jié)構(gòu)的承載能力，充分發(fā)揮靜不定結(jié)構(gòu)的承載能力，可使結(jié)構(gòu)設(shè)計得更輕；c)便于與破壞載荷的理論設(shè)計實驗驗證；d)f值選取的影響因素；e)設(shè)計要求（結(jié)構(gòu)不能有影響功能的永久變形，強度裕度）；f)材料應(yīng)力應(yīng)變特征(控制在一定應(yīng)力水平和應(yīng)變條件下）；g)工藝制造水平；h)計算、試驗誤差（粗糙、準(zhǔn)確程度）。

2023/12/25932.5民用飛機適航性

1適航管理條例

飛機在進(jìn)行運輸及其他航空作業(yè)時，須適應(yīng)各種氣象、地形、距離、載荷、飛行高度、空中交通規(guī)則程序等項要求，才能安全、及時和經(jīng)濟(jì)地運送旅客或完成其他飛行作業(yè)。為了保證飛行安全，飛機首先要具備相應(yīng)的適航性能，為此世界各國民航當(dāng)局對飛機的設(shè)計、生產(chǎn)、使用和維修等都制定了適航標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定或?qū)彾òl(fā)證以及實施檢查監(jiān)督。2023/12/25942.5民用飛機適航性

主要內(nèi)容有：（1）

制定各類適航標(biāo)準(zhǔn)和審定監(jiān)督規(guī)則；（2）

民用航空器設(shè)計的型號合格審定（3）

民用航空器制造的生產(chǎn)許可審定（4）

民用航空器的適航檢查（5）

民用航空器的持續(xù)適航管理2023/12/25952.5民用飛機適航性

2

適航標(biāo)準(zhǔn)

適航標(biāo)準(zhǔn)是一類特殊的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它是為保證實現(xiàn)民用航空器的適航性而制定的最低安全標(biāo)準(zhǔn)。適航標(biāo)準(zhǔn)是通過長期工作經(jīng)驗的積累，吸取了歷次飛行事故的教訓(xùn)，經(jīng)過必要的驗證或論證不斷修訂完善而形成的，它具有法規(guī)性質(zhì)和強制性要求。只有滿足適航標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的這些要求后，才能被認(rèn)為適合航行而被批準(zhǔn)放飛、載客營業(yè)。如《正常類、實用類、特技類和通勤類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)》

（CCAR－23）

《運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)》（CCAR－25）《一般類旋翼航空器適航標(biāo)準(zhǔn)》（CCAR－27）2023/12/25962.5民用飛機適航性

適航標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容1)對飛行性能、操穩(wěn)特性；飛行載荷、地面載荷、操縱系統(tǒng)載荷、應(yīng)急著陸情況等都作了詳細(xì)規(guī)定；2)

對飛機結(jié)構(gòu)、操縱面、操縱系統(tǒng)、起落架及各種設(shè)施（載人和裝貨設(shè)施、應(yīng)急設(shè)施、通風(fēng)和加溫、增壓設(shè)施、防火設(shè)施等）的設(shè)計與構(gòu)造要求；3)

對動力裝置的燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、動力裝置的防火等提出了具體指標(biāo)及要求；4)

對設(shè)備，包括儀表安裝、電氣系統(tǒng)和設(shè)備、警告裝置，安全設(shè)備的規(guī)定，并提出使用限制要求。2023/12/25972.5民用飛機適航性

2023/12/2598

載荷的參照坐標(biāo)系2023/12/2599

飛機的外載圖像演示

2023/12/25100

俯沖拉起2023/12/25101

等速水平盤旋

（非對稱機動飛行）

2023/12/25102

垂直突風(fēng)(在航

跡運動坐標(biāo)系中分析)2023/12/25103

飛機轉(zhuǎn)動(升降)時的過載

(剛體運動分析)2023/12/25104

著陸時的過載

2023/12/251053.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)2023/12/251063.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

一.機翼結(jié)構(gòu):波音飛機結(jié)構(gòu)2023/12/251073.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

一.機翼結(jié)構(gòu):殲7飛機機翼2023/12/251083.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

一.機翼結(jié)構(gòu):殲6飛機機翼2023/12/251093.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

一.機翼結(jié)構(gòu):U2飛機機翼2023/12/251103.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

一.機翼結(jié)構(gòu):零式飛機機翼2023/12/251113.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

一.機翼結(jié)構(gòu):木質(zhì)機翼結(jié)構(gòu)2023/12/251123.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

一.機翼結(jié)構(gòu):機翼機身接頭2023/12/251133.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

二.尾翼結(jié)構(gòu):殲6平尾2023/12/251143.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

二.尾翼結(jié)構(gòu):RF-101平尾2023/12/251153.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

三.機身結(jié)構(gòu):轟5機身結(jié)構(gòu)2023/12/251163.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

三.機身結(jié)構(gòu):轟5機身結(jié)構(gòu)2023/12/251173.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

三.機身結(jié)構(gòu):轟5機身結(jié)構(gòu)2023/12/251183.0機翼、尾翼和機身的典型結(jié)構(gòu)

三.機身結(jié)構(gòu):轟5機身結(jié)構(gòu)2023/12/251193.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點

1.機翼的功用

(1)升力面:產(chǎn)生升力,還可增加橫側(cè)安定性

(上反角和后掠角)。

(2)增升裝置:襟翼、縫翼。

(3)操縱面:副翼、擾流片橫向操縱。

(4)外掛裝載:武器外掛、發(fā)動機、內(nèi)部如油，旅客機現(xiàn)大多油全部裝在機翼中。

(5)連接其它部件:主起落架

一.機翼的功用與設(shè)計要求2023/12/251203.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點

2.設(shè)計要求

(1)主要產(chǎn)生升力所以氣動要求高，即剛度要求總剛度:彎\扭變形局部剛度:凸凹表面光滑要滿足很多特殊設(shè)計要求——增升、增阻減升、橫向操縱

(2)強度、重量最輕

(3)如是整體油箱,則燃油系統(tǒng)的可靠性十分重要,為保證其安全,必須保證絕對可靠,必要時可犧牲重量。

(示圖,運十機翼下表面有一大排減輕孔)2023/12/251213.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點

1.尾翼的功用水平尾翼（平尾）：縱向（俯仰）安定性、縱向操縱性；正常式平尾包括水平安定面和升降舵超音速飛機全動水平尾翼垂直尾翼：航向安定性、航向操縱性；垂尾包括垂直安定面和方向舵

2.尾翼的設(shè)計要求尾翼也是一個升力面，設(shè)計要求和構(gòu)造與機翼類似二、尾翼的功用與設(shè)計要求2023/12/251223.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點三、外載特點

（1）分布?xì)鈩恿?/p>

整個翼面都有，吸力或壓力，合力R可按機體坐標(biāo)軸分為Y和X，Y與X之比約為10:1

機翼盒段H與B之比約10:1C從15%--5-6%

影響受力主要是Y的因素，討論一般以Y向力為例

MX與MY之比約為10:1，但

MX與

MY之比可能100:1

（如為雙梁式盒子的情況）2023/12/251233.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點

（2）其他部件（操縱面）傳來的力

通過接頭，則大多為集中力；起落架上本身受的力（撞擊力）其它裝載如：發(fā)動機----推力+質(zhì)量力（集中力、力矩形式）油----如是結(jié)構(gòu)油箱主要是分布力（質(zhì)量力+內(nèi)壓力）

內(nèi)壓力=1—0.2大氣壓

H=6Km時p=0.5大氣壓

H=11Km時p=0.2大氣壓2023/12/251243.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點(4)機翼的一般工作形式（簡化模型）：

（A）懸臂梁----兩半機翼側(cè)面固定在機身邊（B）雙支點外伸梁----全機翼固定在機身（可以是中、上、下單翼）問題:

靜平衡（等速直線水平飛行）整個飛機作各種飛行時靜不平衡（機動飛行）如何分析?

就機翼本身作受力分析時均可用靜力學(xué)來分析，為何呢？

2023/12/251253.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點答：以升力為例----升力是傳到機身上，由機身帶起全機?；蛘f扣除機翼上自己那部分，其它部分給機身。所以如果把機翼拿出來進(jìn)行受力分析，即研究對象就是機翼和機身之間的關(guān)系，機身作為支持，而它們相互之間固定不動，故研究它們之間力的傳遞時，可用靜力平衡方法分析。2023/12/251263.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點

機翼是一個薄壁盒段，即當(dāng)機翼受載時，一般Y不在其剛心上，所以有垂直向上的趨勢，且有彎和轉(zhuǎn)動的趨勢。其所以沒有動，是因為機身限制了它，也即提供了約束（提供了支反力）。所以可認(rèn)為機身是機翼的支持，機翼把載荷傳給機身，最后達(dá)到總體平衡。總體力

Y方向：QyMxMt

X方向：QxMyMt

2023/12/251273.1機翼與尾翼的功用設(shè)計要求和外載特點

但Mx>>My，因為Y/X=10/1，所以一般只討論Q(Qy)、

M(Mx)、Mt，在承受和傳遞Q(Qy)、M(Mx)、Mt中起作用的受力的元件叫做參加總體受力（研究重點）；只承受局部氣動載荷的為非主要構(gòu)件。2023/12/251283.2機身的載荷特點1.

機身上所受的載荷及承載方式（1）

裝載引起的質(zhì)量力（2）

各部件傳來的集中力（3）

作用在飛機機身上的空氣動力（4）

機身結(jié)構(gòu)的質(zhì)量力2023/12/251293.2機身的載荷特點

2023/12/251303.2機身的載荷特點

2023/12/251313.2機身的載荷特點

2.飛行載荷下圖顯示了飛機勻速直線飛行時作用在機身上的各種載荷。這些載荷包括發(fā)動機推力，阻力，重力和升力。

2023/12/251323.2機身的載荷特點

飛機水平勻速直線飛行時，機身的受載形式類似于承受集中載荷及分布載荷的變剛度梁。如下圖所示。2023/12/251333.2機身的載荷特點

可以將后機身看成是懸臂梁，所有載荷在“支點”（即升力中心）處得到了平衡。對于后機身，水平尾翼產(chǎn)生的總體平衡載荷將使后機身在水平方向產(chǎn)生彎曲變形，如下圖所示。2023/12/251343.2機身的載荷特點

3.機身增壓載荷民用飛機要通過機身增壓來滿足乘坐飛機的舒適性要求。機身增壓時，機身蒙皮結(jié)構(gòu)類似于內(nèi)部充氣的薄壁物體，例如氫氣球。機身內(nèi)外的壓力差（△P）在機身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縱向和環(huán)向拉伸載荷。機身內(nèi)部增壓導(dǎo)致的縱向和環(huán)向拉伸載荷在機身蒙皮壁板、隔框以及機身前后的球形端框內(nèi)部形成平衡力系。2023/12/251353.2機身的載荷特點圖下描述了機身蒙皮在壓差△P作用下的變形情況。機身內(nèi)外壓強差導(dǎo)致的蒙皮環(huán)向和縱向應(yīng)力。

2023/12/251363.2機身的載荷特點圖下描述了機身蒙皮在壓差△P作用下的變形情況。機身內(nèi)外壓強差導(dǎo)致的蒙皮環(huán)向和縱向應(yīng)力。

2023/12/251373.2機身的載荷特點2023/12/25138

3.3機翼與機身的構(gòu)造

一、機翼構(gòu)造元件2023/12/25139

3.3機翼與機身的構(gòu)造

縱向構(gòu)件：梁，桁條，縱墻2023/12/25140

3.3機翼與機身的構(gòu)造橫向構(gòu)件：普通翼肋，加強翼肋2023/12/25141

3.3機翼與機身的構(gòu)造

蒙皮

2023/12/25142

3.3機翼與機身的構(gòu)造

接頭2023/12/25143

3.3機翼與機身的構(gòu)造

典型元件總結(jié)(1)縱:翼梁、長桁、墻(腹板)(2)橫:翼肋(如加強肋普通肋)(3)蒙皮

它們的作用?2023/12/25144

3.3機翼與機身的構(gòu)造

蒙皮:

承受局部空氣動力，形成和維持機翼外形，并承受扭矩，有些機翼蒙皮還承受彎矩。長桁:

其主要功用是：第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局部空氣動力而產(chǎn)生變形過大；第二是把蒙皮傳來的氣動力傳給翼肋：第三是同蒙皮一起承受由彎矩而產(chǎn)生的拉、壓力。翼肋:翼肋，分為普通翼肋和加強翼肋。普通翼肋用來維持翼剖面形狀，將蒙皮上的空氣動力傳到其它承力構(gòu)件上去，并支持桁條和蒙皮。加強翼肋除具有普通翼肋的功用外，還作為機翼結(jié)構(gòu)的局部加強件，承受較大的集中載荷或懸掛部件。典型元件的作用:2023/12/25145

3.3機翼與機身的構(gòu)造

翼梁:翼梁，一般由緣條和腹板等組成。主要功用是承受彎矩和剪力。梁的上下緣條承受由彎矩引起的軸向力N拉、N壓。剪力則主要由腹板承受?？v墻(腹板):縱墻，相當(dāng)于翼梁，但緣條很弱，甚至沒有緣條．因此縱墻能承受剪力，還可和蒙皮組成封閉盒段承受扭矩。接頭:用來連接機翼與機身，把機翼上的力傳遞到機身隔框上。接頭分為固接和鉸接兩種，固接的接頭，接點既不可移動，也不可轉(zhuǎn)動；因此，它既能傳遞剪力又能傳遞彎矩。鉸接不可移動、但可以旋轉(zhuǎn)，只傳剪力，不傳彎矩。2023/12/25146

3.3機翼與機身的構(gòu)造

啟發(fā)性問題：

A.

可以發(fā)現(xiàn)它們是互為支持,是否只要互相搭住就一定互為支持?

B.

所謂提供支持是哪些支持?由什么來決定的?

C.

支持的簡化模型?2023/12/25147

3.3機翼與機身的構(gòu)造二、機翼構(gòu)造型式(受力型式)

所謂“受力型式”--是指結(jié)構(gòu)中起主要作用的元件的組成形式，不同的受力型式,表征了不同的總體受力特點。

1.梁式機翼：梁強，少長桁，薄蒙皮。2023/12/25148

3.3機翼與機身的構(gòu)造

2.單塊式機翼：梁弱，多長桁，厚蒙皮2023/12/25149

3.3機翼與機身的構(gòu)造

3.多腹板式機翼：梁弱，多腹板（多長桁），厚蒙皮2023/12/25150

3.3機翼與機身的構(gòu)造

受力型式總結(jié)

1.梁式:

強梁，薄蒙皮，弱長桁，常分左右機翼-----用幾個集中接頭相連。

2.單塊式:

強桁，弱梁，較厚蒙皮，左右機翼一般連成整體穿過機身，但機翼本身可能分成幾段。

3.多腹板式:

厚蒙皮，多墻，少肋，無長桁，左右翼連成整體,貫穿機身。

2023/12/25151

3.3機翼與機身的構(gòu)造

三、機身構(gòu)造元件

（1）

蒙皮（2）

桁條（3）

桁梁（4）

普通框（5）

加強框2023/12/25152

3.3機翼與機身的構(gòu)造

框:普通框、加強框2023/12/25153

3.3機翼與機身的構(gòu)造

2023/12/25154

3.3機翼與機身的構(gòu)造

四、機身構(gòu)造型式

1.構(gòu)架式機身

2023/12/25155

3.3機翼與機身的構(gòu)造

1.桁條式機身2023/12/25156

3.3機翼與機身的構(gòu)造

1.硬殼式機身2023/12/25157第三章、飛機結(jié)構(gòu)的受力分析

當(dāng)支承在某基礎(chǔ)上的一個結(jié)構(gòu)受有某種外載荷時，分析這些外載如何通過結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件傳遞給支承它的基礎(chǔ)，稱之為結(jié)構(gòu)的傳力分析。

傳力分析的含義為什么要進(jìn)行傳力分析呢?2023/12/25158第三章、飛機結(jié)構(gòu)的受力分析

外載荷在結(jié)構(gòu)中按一定規(guī)律傳遞在結(jié)構(gòu)中存在相應(yīng)的傳力路線2023/12/25159第三章、飛機結(jié)構(gòu)的受力分析1．傳力路線例如:機翼上作用有分布?xì)鈩虞d荷和各接頭傳來的集中載荷，這些外載通過機翼的各受力構(gòu)件相繼受載產(chǎn)生內(nèi)力來傳遞，最后到機翼機身對接處，由支承機翼的機身提供支反力與之相平衡。

2023/12/25160第三章、飛機結(jié)構(gòu)的受力分析2023/12/25161第三章、飛機結(jié)構(gòu)的受力分析2．傳力過程各元件均可能受力

由上例可見：飛機結(jié)構(gòu)的絕大部分構(gòu)件都是為了合理地傳遞載荷而布置的，因此為了設(shè)計出符合最小重量要求的滿意的結(jié)構(gòu)，必須首先弄清各種結(jié)構(gòu)中載荷的傳遞規(guī)律。

2023/12/25162第三章、飛機結(jié)構(gòu)的受力分析3．傳力分析的必要性

由于傳力過程的重要性及在傳力中各元件受力的復(fù)雜性，所以必須對傳力進(jìn)行仔細(xì)的分析。4．傳力分析的目的

理解飛機結(jié)構(gòu)中各元件的受力原理和應(yīng)用，為合理進(jìn)行飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

2023/12/25163一、結(jié)構(gòu)的簡化與典型化

目的：把千變?nèi)f化的實際結(jié)構(gòu)通過取近似，簡化

成可用典型理論來解的典型問題。

要求：根據(jù)問題性質(zhì)取不同程度的簡化，但都應(yīng)抓住

主要矛盾（依據(jù)、粗定量），且要心中有數(shù)。

具體方法：將結(jié)構(gòu)形狀、結(jié)構(gòu)元件、元件受力特性等

進(jìn)行合理簡化。

3.4結(jié)構(gòu)傳力分析的基本方法2023/12/251641.合理簡化(最重要、最關(guān)鍵一步）

（1）形狀簡化

（2）降低整個結(jié)構(gòu)的靜不定度

要求：

A.將高次靜不定結(jié)構(gòu)合理簡化為靜定或1―2次靜不定結(jié)構(gòu)。

在不同分析中，同一構(gòu)件視其具體情況可作不同處理。如求支反力時可把整機翼作一剛體，在分析內(nèi)應(yīng)力時則是靜不定的。

B.略去次要結(jié)構(gòu)部分和次要元件

一般工程上認(rèn)為少于5％－10％承載能力可在分析時略去。

3.4結(jié)構(gòu)傳力分析的基本方法2023/12/25165（3）簡化元件的受力特性

如認(rèn)為長桁在受總體力時，

是只受軸向力的桿，而略去其

受彎能力。

但在局部載荷下，作為梁

可受垂直于桿的力。

在傳力分析時，一般以偏安全簡化為原則。

3.4結(jié)構(gòu)傳力分析的基本方法2023/12/25166

3.4結(jié)構(gòu)傳力分析的基本方法2．詳細(xì)了解各元件之間的連接關(guān)系，

以及機翼與機身的連接

（支持情況簡化，固支、鉸支）

2023/12/251671）分清不同平面——具體情況具體分析

如下圖：垂直平面內(nèi)是固支（軸足夠長時，但如果軸很短，那么能否受彎就成問題），水平面內(nèi)，則應(yīng)簡化為鉸支。

3.4結(jié)構(gòu)傳力分析的基本方法2023/12/25168（2）一排鉚釘，一組螺栓該如何簡化

3.4結(jié)構(gòu)傳力分析的基本方法2023/12/251693．依次取出結(jié)構(gòu)的各個部分作為分離體，找出與