第六章機身結(jié)構(gòu)分析課件

第6章 機身結(jié)構(gòu)分析1精選課件ppt

6.1機身的功用、要求和機身的外形參數(shù)■ 構(gòu)成、要求、分析設(shè)計方法與機翼基本相同；■ 特殊性：■ 使用要求在設(shè)計中占有重要地位，對結(jié)構(gòu)布置影響較大；■ 設(shè)計外載荷主要是集中力；■ 協(xié)調(diào)關(guān)系多；■ 相對載荷較?。承C翼元件不適用，如整體壁板）。2精選課件ppt

6.1.1飛機機身的功用■機身作為飛機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，通過受力關(guān)系，把飛機的所有部件聯(lián)成一個整體；■裝載乘員、設(shè)備和有效載荷，裝載燃油；■布置起落架；■放置發(fā)動機；■機身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占飛機質(zhì)量的8%-15%；■機身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占飛機結(jié)構(gòu)質(zhì)量的40%-50%。3精選課件ppt機身的結(jié)構(gòu)和布局4精選課件ppt

6.1.2對機身結(jié)構(gòu)的基本要求飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求適用于機身結(jié)構(gòu)設(shè)計，即質(zhì)量最小?？傮w設(shè)計階段：滿足裝載的使用要求：可能在一些氣動要求和重量要求上作出讓步；協(xié)調(diào)機身、機翼、尾翼等相連接部件的主要受力構(gòu)件；機身結(jié)構(gòu)為滿足使用要求的各種技術(shù)要求在總體設(shè)計時已基本解決。5精選課件ppt■ 零部件設(shè)計階段：滿足結(jié)構(gòu)的強度、剛度和工藝性要求。具有足夠的剛度：直接影響尾翼的效率和尾翼顫振特性；變形引起阻力增大。足夠的強度。足夠的開敞性：相對機翼、尾翼等，對機身結(jié)構(gòu)的影響更突出。最小的結(jié)構(gòu)重量。良好的工藝性、成本低。6精選課件ppt機身結(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)。（總體設(shè)計階段）將來自機翼、尾翼、起落架、動力裝置的載荷傳遞到機身的承力構(gòu)件上。（零部件設(shè)計階段）能承受有效裝載、設(shè)備和機身結(jié)構(gòu)的質(zhì)量力以及作用在機身上的氣動載荷和密封艙內(nèi)的壓差載荷。（零部件設(shè)計階段）7精選課件ppt其他要求(1)合理選擇機身的外形和參數(shù)，使其在給定的外形尺寸下迎面阻力最小，有效容積最大。(2)在翼身融合的飛機上采用能產(chǎn)生較大部分升力的升力機身，這樣可減小機翼面積，降低機翼重量。(3)合理使用機身的有效容積，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的機動特性；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，可保證飛機具有更理想的穩(wěn)定性和操縱性。8精選課件ppt(4)特殊要求：空降人員和武器裝備能容易跳傘和投放；對運輸?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，要具備一定的舒適標準；旅客機迫降時保證乘員生命，能迅速安全地應急撤離；機組人員要有良好的視野。9精選課件ppt使用要求是機身設(shè)計要求中的重要要求。比如座艙蓋、開口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眾多的使用要求，并應與機翼、尾翼等連接部件的主要受力構(gòu)件的布置、連接點位置進行總體協(xié)調(diào)，以減輕飛機總重量。在保證機身結(jié)構(gòu)完整性的前提下，結(jié)構(gòu)重量盡可能小。?機身結(jié)構(gòu)設(shè)計要求機身應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。機身基本不產(chǎn)生升力，所以機身氣動力要求主要是阻力小。為此機身一般做成細長的流線體，希望外形光滑，突出物少等。10精選課件ppt

6.1.3機身的外形和參數(shù)一、機身的橫剖面形狀■ 取決于飛機的功用、使用條件和飛機的總體布局。■ 圓形機身的表面面積較小，摩擦阻力也較小，在內(nèi)壓作用下，只受拉伸，而不受彎曲?！?最常用的機身橫剖面是圓形和兩個不同直徑的圓相交的形狀。11精選課件ppt圖6.2機身的橫剖面形狀，前、后機身的參數(shù)和形狀12精選課件ppt二、機身的側(cè)面形狀與飛機用途、最小阻力要求、機身中乘員、設(shè)備和有效裝載的具體布置以及機翼平面形狀、尾翼、動力裝置的形狀和位置等有關(guān)。前機身和后機身是均勻收斂的，軸對稱形式的機身符合最小阻力的要求。13精選課件ppt長而細的前機身能減小阻力。機翼后掠使后機身延長，同時也使前機身縮短。此時后機身上的彎矩增大，因此機身質(zhì)量也隨之增加。延長前機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)動機移到后機身。14精選課件ppt三、機身參數(shù)■機身可以看作是多支點外伸梁，支點是機翼與機身的連接接頭。■增大

f(

ff或

af)的同時增大機身長度會導致機身上彎矩的增大，使機身質(zhì)量增大；但機身阻力會下降?！隹繙p小lf或增大df的方法來減小

f會降低機身的載荷和機身承力件上由彎矩產(chǎn)生的應力，但是在df增大的同時，由于壓差Δ

P的作用，密封艙的應力會迅速增大。機身參數(shù)：lf,df,lff,laf,Sfmax,細長比：

f=lf/df,

ff=lff/df,

af=laf/df,15精選課件ppt

6.2機身上的載荷及其平衡前后機身上的質(zhì)量力、尾翼、起落架等部件傳給機身的集中力，在機身中段上與機翼傳給機身的集中力平衡。機身看作支撐在機翼上的多支點梁。16精選課件ppt

6.2.1機身上的主要載荷機身受到的主要載荷由強度規(guī)范規(guī)定。1）與機身相連的飛機其它部件傳給機身的力飛行、著陸、滑行中作用到機身結(jié)構(gòu)上的力；前機身：前輪載荷是主要外載；后機身：尾翼載荷、發(fā)動機推力和陀螺效應產(chǎn)生的集中力；水平和垂直載荷是同一數(shù)量級。17精選課件ppt2）機身受到的質(zhì)量力■取決于質(zhì)量大小和過載的大小和方向；■機身總體載荷的主要部分；■運輸機裝載以集中質(zhì)量力的形式表示：Pi

mi

g

nei

fi■機身結(jié)構(gòu)的分布質(zhì)量力的近似計算公式：fq=mf

g

Hf

nd

SsHf：機身高度；Ss：機身側(cè)面投影面積。18精選課件ppt3）分布在機身表面上的氣動力■由于機身基本上為對稱流線體，故機身上除局部氣動載荷較大外，分布氣動力對機身總體內(nèi)力基本沒有影響（可自身平衡）；■在機身的突出部位，氣動力的值可能很大；■校核蒙皮與口蓋的連接、口蓋與機身骨架的連接強度時，以氣動力作為設(shè)計載荷。19精選課件ppt4）機身密封艙、進氣道和專用艙內(nèi)的壓差■壓差是機身局部強度的設(shè)計載荷。對常用的通風型密封艙：軍機?p=0.03-0.04MPa;客機?p=0.06-0.07MPa。增壓座艙有通風式和再生式兩種。通風式增壓座艙的原理是將環(huán)境大氣經(jīng)壓縮提高壓力后，由飛機環(huán)境控制系統(tǒng)對座艙增壓和通風，然后經(jīng)座艙壓力調(diào)節(jié)器排回到大氣中去。大氣通風式增壓座艙一般限于24公里以下高度使用，在更高的高度上由于空氣稀薄，需要使用再生式增壓座艙。再生式增壓座艙的空氣與大氣隔絕，用機載壓縮氣源對座艙增壓并補償少量的座艙漏氣，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24公里的飛機和載人航天器。現(xiàn)代飛機廣泛使用大氣通風式增壓座艙。5）特殊載荷：迫降等。20精選課件ppt進行機身強度計算時，機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狀態(tài)），扭轉(zhuǎn)情況可認為安定面承受非對稱載荷情況以及垂直尾翼也承受非對稱載荷。在外力（機翼、尾翼、動力裝置和起落架固定接頭處的支反力）、機身結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝載的質(zhì)量力作用下，機身可看作是在兩個平面內(nèi)（垂直平面xoy與水平平面xoz）同時受剪、受彎以及受扭的多支點梁。沿機身x方向的軸向力一般不大，但在強度計算時要予以考慮。作用在機身上的外力與質(zhì)量力（慣性力）平衡。21精選課件ppt

6.2.2機身的內(nèi)力圖圖6.3機身的受載，Qv、Qh、Mz、My、Mt內(nèi)力圖特點:1.機身在連接接頭處的支反力的值可能比機翼升力（yw)和尾翼升力（yht和yvt)本身要大；2.當發(fā)動機布置在后機身上時會使Mz明顯增大；3.當質(zhì)量沿X軸分散較大時或機身較長時，也會使Mz增大；4. 增加垂尾高度會使Mt增大。22精選課件ppt與機翼比較■ 載荷：■基本種類相同；■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?！?幾何（剛度）：■機身水平、垂直方向尺寸接近，剛度接近。23精選課件ppt

6.3機身的結(jié)構(gòu)受力型式及其受載情況■ 構(gòu)架式■ 閉合的空間薄壁梁（廣泛采用的受力型式）

縱向受力構(gòu)件(桁條和加強桁條—桁梁)

橫向受力構(gòu)件(普通框和加強框)

外部殼體24精選課件ppt圖6.4機身的結(jié)構(gòu)受力型式25精選課件ppt

6.3.1構(gòu)架式結(jié)構(gòu)的機身空間桁架26精選課件ppt優(yōu)點■ 桁架可以是靜定的（輕）■

在空間飛行器上也采用桁架式箭體，因為桁架接頭采用鉸接，使得結(jié)構(gòu)在受熱狀態(tài)下能保持良好的工作狀態(tài)。缺點■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)不如薄壁梁式機身?！?桁架式機身在利用內(nèi)部空間方面潛力較差。■ 桁架式機身的戰(zhàn)斗生存性也差。27精選課件ppt傳力■彎矩產(chǎn)生的軸向力(受Mz和My的作用)基本上靠大梁的緣條來承受；■剪力Qv和Qh由垂直(側(cè)向)和水平(上和下)的桁架構(gòu)件來承受，這些構(gòu)件是支柱、橫撐桿和斜撐桿；■扭矩Mt由4個平面桁架形成的閉合的空間構(gòu)架來承受。28精選課件ppt

6.3.2薄壁梁式機身(1)桁梁式(2)桁條式(3)硬殼式29精選課件ppt長桁和桁梁的作用：承受機身彎曲時產(chǎn)生的軸力。支持蒙皮，提高蒙皮的受壓，受剪失穩(wěn)臨界應力。承受部分作用在蒙皮上的氣動力，并傳給隔框。30精選課件ppt一、桁梁式機身(與梁式薄蒙皮機翼結(jié)構(gòu)形式相當)結(jié)構(gòu)特點：1）有幾根桁梁（如4根），桁梁的截面積很大，承彎能力較強。桁梁沒有腹板，是用模壓和鍛造方法制造的橫截面相當大的桁條。桁梁多半是T型截面。2）長桁的數(shù)量較少而且較弱，甚至可以不連續(xù)。3）蒙皮較薄。31精選課件ppt

受力特點彎矩Mz和My引起的軸向力主要由桁梁承擔，蒙皮與桁條幾乎不承受正應力。蒙皮承受剪力Qv、Qh以及扭矩Mt，蒙皮受剪切。注意：Qv由左右兩側(cè)蒙皮受，Qh由上下兩塊蒙皮受。32精選課件ppt優(yōu)點：1）在機身上布置大開口不會顯著降低機身的強度和剛度；2）開口補強引起的重量增加較少。缺點：相對載荷大時，重量特性較后兩類差些。用于小飛機：開口比例相對大,前機身開口多。33精選課件ppt桁梁布置■ 早期桁梁：■沿整個機身長度布置；■布置在

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處?！?混合受力型式機身桁梁布置：■在機身上有開口部位布置(座艙蓋開口、密封艙開口、設(shè)備艙開口、起落架艙開口、油箱開口、發(fā)動機艙開口等)；■對機身進行受力補強的部位；■或者是用桁梁(縱向梁)來承受縱向集中力(來自發(fā)動機推力、武器反作用力等)。34精選課件ppt二、桁條式機身(與單塊式機翼結(jié)構(gòu)形式相當)結(jié)構(gòu)特點：隨著載荷的增大(主要是彎矩增大)，機身的結(jié)構(gòu)受力型式就由梁式改成了整體式；由桁條、隔框和蒙皮組成；桁條較密、較強，桁條間距在100~250mm之間；蒙皮較厚，在0.8~2.5mm之間；框的間距大約在200~500mm之間。35精選課件ppt受力特點：蒙皮與桁條一起承受彎矩Mz和My引起的軸向力(拉-壓)；承受剪力Qv、Qh以及扭矩Mt時，蒙皮受剪切。優(yōu)點： 1)彎、扭剛度比桁梁式機身大2）蒙皮較厚，其局部變形小，有利于改善氣動性能缺點：蒙皮上不宜大開口。桁條式和桁梁式機身統(tǒng)稱為半硬殼式機身36精選課件ppt桁條式機身加強框，與水平尾翼的某接頭相連接，受到接頭傳來的集中載荷。(1)由蒙皮的支反剪流q平衡加強框所受的集中力Py。(2)Q的分布與機身的受力型式，或者說與受正應力的集中面積的分布有關(guān)。對桁條式機身，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q，這樣，蒙皮上的剪流q將引起桁條的拉、壓軸力。37精選課件pptNote:(1)若蒙皮也受正應力，則在兩根桁條間的剪流將不是常數(shù)，而是呈曲線分布。曲線+階梯形分布。(2)框平面內(nèi)受集中力時，支反剪流的分布、大小只與受力型式有關(guān)（或者說與受正應力的元件的分布有關(guān)），與加強框本身的構(gòu)造形式無關(guān)。傳力總結(jié)：(1)由加強框承受集中載荷；(2)框?qū)⒓辛U散，以剪流形式傳給蒙皮；(3)剪流在蒙皮中向機身支撐處傳遞時，剪切內(nèi)力Q通過蒙皮連續(xù)向前傳遞，彎矩內(nèi)力M則以桁條的軸向拉壓形式向前傳遞，距34#框越遠，軸力越大，沿x軸近似線性分布。38精選課件ppt圖6.6客機機身結(jié)構(gòu)、蒙皮、框和桁條之間的連接結(jié)構(gòu)39精選課件ppt40精選課件ppt三、硬殼式機身結(jié)構(gòu)特點：■ 由普通框和加強框支持的蒙皮組成■ 沒有縱向構(gòu)件■ 蒙皮厚■ 隔框少■ 很強的戰(zhàn)斗生存性■ 重量特性不好(為保證蒙皮不失穩(wěn)，增厚，從而增重；開口補強，增重很大)41精選課件ppt受力特點：■蒙皮承受所有形式的剪力和彎矩，所以，它既承受正應力，又承受剪應力?！龈艨蛴糜诰S持機身截面形狀和承受垂直機身軸線的集中力。■這種機身結(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)板是硬殼機身結(jié)構(gòu)的較理想蒙皮。優(yōu) 點：彎、扭剛度大。缺 點：1）機身相對載荷?。善ず瘢?，因而蒙皮材料利用率低；2）開口補強增重較大。所以這種機身型式實際上用得很少。三種典型機身的差別主要是受彎曲引起的軸向力的構(gòu)件不同42精選課件ppt43精選課件ppt隨著速度的增加，為何機翼較多采用多腹板式結(jié)構(gòu)，而硬殼式機身用的卻不多？機身氣動載荷小，所以局部剛度要求低。機身截面形狀高，承受彎矩的能力比較強，有效高度不敏感。機身開口多，硬殼式機身不宜開口，機翼上開口少，可以采用多腹板式機翼。44精選課件ppt

6.4機身基本承力構(gòu)件的用途和構(gòu)造型式機身上基本受力構(gòu)件的用途與機翼上相對應的受力構(gòu)件的用途是類似的。6.4.1機身蒙皮■ 維持機身外形■ 蒙皮和加強它的桁條共同承受由于彎矩引起的拉—壓軸力；■ 承受由于橫向力（Qy，Qz）和扭矩（Mt,繞x軸）作用而引起的剪力(切向應力)；■ 密封艙(座艙)蒙皮還要承受相當大的壓差。45精選課件ppt圖6.8板材蒙皮的連接接46精選課件ppt6.4.2桁條和桁梁■ 作用：正應力、集中力擴散承受機身彎曲時產(chǎn)生的軸力。支持蒙皮，提高蒙皮的受壓，受剪失穩(wěn)臨界應力。承受部分作用在蒙皮上的氣動力，并傳給隔框。47精選課件ppt6.4.2桁條和桁梁■ 簡單式的（從橫剖面看，只有一個結(jié)構(gòu)元件）■ 組合式的（從橫剖面看，有幾個結(jié)構(gòu)元件）圖6.9組合式機身桁條和桁梁的剖面48精選課件ppt圖6.10薄壁梁式組合式桁梁用于貨艙、艙蓋等大開口處的縱向邊緣。49精選課件ppt50精選課件ppt6.4.3機身框普通框：用于維持飛機外形和固定蒙皮、桁條，一般為環(huán)形框。加強框：承受來自機翼、尾翼、起落架、發(fā)動機和貨物的集中力并把這些力傳到蒙皮上。其緣條較強和腹板較厚?！稣w環(huán)形框■組合框（鉚接裝配框）：環(huán)形框，腹板框51精選課件ppt機身框作用及受載：普通框的作用：（1）維持機身的截面形狀。（2）對蒙皮和長桁起支持作用。受載：（1）蒙皮傳入機身周邊空氣動力（2）機身彎曲變形引起的分布壓力加強框除上述作用外，主要功用是將裝載的質(zhì)量力和其他部件上的載荷經(jīng)接頭傳到機身結(jié)構(gòu)上的集中力加以擴散，然后以剪流形式傳給蒙皮。52精選課件ppt圖6.11框和翼肋的受載對比和剖面形狀53精選課件ppt普通框受力■ 氣動力：通常分布對稱■ 圓形：環(huán)向拉力■ 非圓：局部彎曲應力■ 機身彎曲變形引起的壓力■ 一般不存在強度問題■ 大型飛機變形可能大，需檢查彎曲剛度普通框的載荷54精選課件ppt55精選課件ppt加強框■ 承受集中載荷并把這些力傳到蒙皮上■ 承彎矩、剪切載荷■ 分為：■環(huán)形框（整體與組合）■腹板框（整個框平面無開口）56精選課件ppt加強框的特點：受的載荷大，是飛機結(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，上面的連接接頭不止一個。框上常有多組接合孔群。尤其是與其他部件（如機翼、尾翼）的對接框，其作用十分重要，因此一般加強框作為關(guān)鍵件之一，其上的危險部位應進行精心設(shè)計。57精選課件ppt腹板框結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，一般放在后機身或是布置在大開口的兩端。影響了機身內(nèi)部空間的利用連接垂尾的腹板式加強框布置型材提高抗剪切失穩(wěn)能力58精選課件ppt腹板框的受力特點：腹板框?qū)儆谄矫姘鍡U結(jié)構(gòu)，腹板上可設(shè)置加強型材用來承受集中力，并有它擴散成剪流傳給腹板，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，其厚度比剛框的薄框緣條作為板桿結(jié)構(gòu)中的桿子，只受軸力，而且它的應力比剛框緣條中的應力小得多。59精選課件ppt60精選課件ppt圖6.15安124機身典型截面1－滑軌；2－貨艙地板梁；3－中央翼固定接頭；4－中央翼；5－主起落架整流罩；6－橫梁；7－輔助動力裝置艙；8－水平安定面；9－垂直安定面；10－后貨艙艙門。61精選課件ppt環(huán)形剛框的受力特點1.它相當于一個封閉的曲梁，受載后有彎矩、剪力、軸力

彎矩：由剛框的內(nèi)外緣條承受，其對剛框的尺寸影響最大

剪力：由框的腹板承受，由它來決定腹板的厚度

軸力：由緣條和腹板共同承受2.由于彎矩對剛框的尺寸影響最大，我們以硬殼式機身等剖面環(huán)形剛框為例分析其彎矩內(nèi)力，大致可以得出以下結(jié)論：（1）在法向集中力和集中力矩作用處，框緣截面的彎矩最大（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，后者只有前者的1/462精選課件ppt6.4.4機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（從氣動觀點來看，要好）?！鲇捎诿善]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行加強。解決方法：加補償片連接蒙皮與框。圖6.14 框3借助補償片4同蒙皮1的連接63精選課件ppt(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)較為復雜。圖6.15框與桁條的連接1－蒙皮；2－桁條；3－框4－彎邊；5－角片64精選課件ppt圖6.16加強框上桁條缺口處的加強65精選課件ppt機身元件連接細節(jié)66精選課件ppt機身元件連接細節(jié)67精選課件ppt機身骨架68精選課件ppt6.4.5機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，就要布置特殊的對接接頭。69精選課件ppt■ 使用（設(shè)計）分離面：■可以拆卸■便于安裝、維修、運輸、更換■ 工藝分離面：■不可拆卸■生產(chǎn)、工藝需要■ 原因■

1）將復雜機身外形零件簡化■2）原材料規(guī)格限制■3）機床設(shè)備的加工能力■4）開敞性好，提供工作效率70精選課件ppt典型工藝分離面：■1）機身段分離面（前、中、后）■2）組合件工藝分離面■ 橫向組合件：如每個加強框是單獨裝配件■ 縱向組合件：如壁板沿縱向一般分為3～4個組合件，即上壁、側(cè)壁、下壁71精選課件ppt■ 分離面對接：■接頭少：重量不利，安裝方便■接頭多：重量特性好，安裝不方便■ 桁梁機身：接頭少，鉸接接頭■ 桁條機身：圍框接頭（3個以上的導向銷）72精選課件ppt73精選課件ppt6.5其它部件與機身的連接6.5.1機身與機翼的連接■ 有中央翼：鉸接■ 無中央翼：固接74精選課件ppt圖6.17三角機翼與機身的連接方案75精選課件ppt(b)水平耳片連接，螺栓垂直放置。傳彎時螺栓受剪，傳剪時螺栓不受力，靠機翼、機身上的耳片相互擠壓傳遞。其優(yōu)點是接頭開敞性好，便于對接孔的精加工以及使用、維護中的裝拆。現(xiàn)代高速戰(zhàn)斗機一般翼梁的相對載荷較大，為提高梁的有效高度，緣條多數(shù)做成扁平寬緣條，水平耳片便于過渡，同時對較薄的高速飛機機翼，為避免傳遞載荷較大時螺栓直徑過大、耳片加厚(將減小上、下耳片的有效間距)，可用增加螺栓的數(shù)量來增大剪切面和擠壓面，故它比較適用于較薄又載荷較大的機翼，在殲6、殲7、殲8以及國外的一些飛機上均有使用，使用比較廣泛。機翼在機身側(cè)邊連接時的接頭形式76精選課件ppt(a)所示的耳片垂直、螺栓水平放置的接頭在傳剪力、彎矩時螺栓均為受剪，對提高連接件的疲勞強度有利，在很多低速、小飛機上常采用這種形式。但在傳遞大載荷時，為滿足剪切強度須把耳片分成幾片；為滿足擠壓強度則螺栓要設(shè)計得很粗，從而影響上、下耳片的有效間距，故不宜在高速薄機翼上采用。(c)中的接頭，耳片帶斜度．可設(shè)計成等強度。(d)中的螺樁式連接是F-104的機翼—機身對接接頭，在對接框上伸出4個水平螺桂．插入機冀上的對接孔內(nèi)。這種連接不需要領(lǐng)外的連接段．(e)當梁的結(jié)構(gòu)高度很小、粱緣條又不寬時，可采用沿展向布置兩個連接螺栓傳遞彎矩，它在一些帶翼導彈上用。77精選課件ppt圖(f)，(g)均為傳遞剪力的鉸接接頭．其中齒墊式可在垂直方向作微量調(diào)節(jié)，屬一種帶設(shè)計補償?shù)慕宇^形式，(如殲7的接頭V)．接頭可單獨制造，制作方便，易裝配，但所傳剪力不大．設(shè)計接頭時應注意使傳遞載荷時的偏心距盡量減至最低限度。不可避免時，要在設(shè)計接頭以及與接頭連接的相鄰構(gòu)件時，計入因偏心引起的影響，這一點對大接頭尤為重要。78精選課件ppt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。79精選課件ppt波音707的翼身對接，機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翼前、后梁與框?qū)?。x方向的載荷，如機翼阻力、發(fā)動機推力主要通過機身下方的機身龍骨梁傳給機身，龍骨梁上的柔性板能在機翼彎曲時承受彎曲引起的力，該龍骨梁也作為機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)肋的上緣條與機身側(cè)壁的連接也是x向力的輔助傳力路線．80精選課件ppt中央翼梁與機身對接框為整體結(jié)構(gòu)。這種形式是將機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。(a)為B737、B747的對接框設(shè)計。其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。由于機翼撓曲和地板梁(位于地板與機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)計得當，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設(shè)計人員廣泛采用．(b)為另一種中央翼梁機身的整體結(jié)構(gòu)。81精選課件ppt82精選課件ppt圖6.18中央翼與機身的對接結(jié)構(gòu)方案83精選課件ppt84精選課件ppt6.5.2尾翼與機身的連接固定同機翼與機身的連接固定沒有根本的區(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)如在機身后段有一Qy作用，由框轉(zhuǎn)成q(視機身結(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身中部傳，并由此產(chǎn)生軸力。85精選課件ppt（二）垂尾受力總結(jié)Pz接頭上PzMxMyPzMyMt=Mx+Pz*Df/2MtPzMy機身蒙皮（不引起軸力）機身蒙皮（將引起機身彎矩,即軸力）水平加強板上兩型材，由桿通過板轉(zhuǎn)成1、2框平面的力Qz，Qz由框擴散給機身?？蚩?6精選課件ppt6.5.3起落架與機身的固定■ 通常固定在機身加強框和(或)縱梁上。■可以采用起落架艙，它由垂直腹板、水平加強板和兩端的加強框形成?！銎鹇浼苤c的開口周圍用加強構(gòu)件(開口小時用型材、開口大時用梁或強度高的橫梁)加強。87精選課件ppt圖6.19前起落架在前機身中的固定接頭結(jié)構(gòu)方案；作用在機身上的起落架載荷及其平衡1-縱梁2-加強板3-梁緣條4-梁腹板5-垂直型材6-對角型材7-斜撐桿的固定接頭8-前起支柱固定接頭88精選課件ppt某輕型殲擊機前機身結(jié)構(gòu)89精選課件ppt6.6 機身開口處的結(jié)構(gòu)形式■ 滿足飛機的使用性和維護性要求■ 開口的結(jié)構(gòu)形式取決于：■機身結(jié)構(gòu)受力型式■開口的尺寸■是否要切斷機身上的承力構(gòu)件■根據(jù)使用條件能否使用受力口蓋等(蓋在開口上)。90精選課件ppt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，它破壞了機身受力構(gòu)件的完整性，需要采用與機身上總體受力構(gòu)件聯(lián)成一體的承力口蓋蓋上。這種口蓋用螺釘沿開口周邊固定在機身承力構(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)?！鲇糜隈{駛艙蓋、艙門、起落架艙、貨艙等處的大型開口，因為使用條件的限制而不能采用同機身受力結(jié)構(gòu)連成一體的承力口蓋，在開口端部用腹板式加強承力框來加強，在開口兩邊布置桁梁(加強桁條)

。91精選課件ppt圖3.73雙梁機翼根部大開口的傳扭(a)根部布置圖(b)開口端肋的分離體圖(c)開口區(qū)的雙梁參差受彎分離體圖(d)雙梁參差彎曲引起的附加變形的示意圖(1)開口在根部與外段相比，根部固定端可認為是絕對剛硬，按剛度分配可認為支反力矩全部由根部提供。這組支反力矩在根部剖面附近是一組自身平衡力系。后梁卸載，前梁加載。92精選課件ppt（2）開口在中段支反力矩都是由結(jié)構(gòu)提供，即由于開口處前后梁彎曲引起的剖面翹曲靠盒段結(jié)構(gòu)限制住，開口前后兩段盒段剛度差不多，所以由兩段同時提供支反力矩。因為開口前后由結(jié)構(gòu)提供支持，開口段前后會有影響區(qū)（L=1—1.5B），而在(1)中，開口在根部，支反力矩全部由根部提供，所以不存在外段影響區(qū)。93精選課件ppt6.7機身艙段主要結(jié)構(gòu)的受力分析■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)濟性■ 需要加壓、加熱■ 常用渦輪噴氣發(fā)動機或渦輪螺旋槳發(fā)動機的壓氣機引入壓縮空氣■密封艙段，承受附加的壓差載荷Δp■ 通常為正壓差■ 飛行高度急劇下降可能是負壓（坐艙壓力小于外界壓力）94精選課件ppt6.7.1密封艙縱向截面上產(chǎn)生應力：

ΔpfR/

sk半球形氣密框在蒙皮上引起軸向應力：x

ΔpfπR2/(2

R

)

ΔpfR/(2

)

2

x95精選課件ppt一、座艙的增壓載荷（1）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載荷。（2）增壓載荷的特點：?增壓載荷是重復性循環(huán)載荷，對增壓座艙機身結(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)計準則設(shè)計。?增壓座艙內(nèi)壓力的變化規(guī)律（正壓差、負壓差）?增壓艙結(jié)構(gòu)也是機身受力結(jié)構(gòu)的一部分，它既有增壓載荷引起的應力，又參與機身的總體受力。96精選課件ppt二、增壓艙的形狀和位置增壓艙的形狀和在機身上的部位隨飛機類別的不同而不同。三、旅客機增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計增壓艙形狀：旅客機增壓艙一般為圓筒形，或接近圓筒形。其后端常為球面腹板框，前端常為平面腹板框。(1) 機身蒙皮的受力與設(shè)計在正增壓載荷作用下，機身的蒙皮受雙向張應力周向張應力縱向張應力

T＝Δp

R/t

x＝Δp

R/2t式中 R—機身半徑；t—蒙皮厚度；Δp—壓力差。可見，

T是

x的2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。設(shè)計時應采取損傷容限設(shè)計措施。97精選課件ppt(2) 球面框? 球面框的結(jié)構(gòu)特點：

a) 半球形結(jié)構(gòu)受力好，但球面框一般不做成半球形；b) 一般采用球面的一部分—球虧面作框，而且有：Rs(球面半徑)>R(機身半徑)α角取為60°比較經(jīng)濟? 球面框受力分析球面周緣單位寬度上的總拉力F為:F=ΔpRs/2tF隨Rs的增大而增大。98精選課件ppt?球面框的構(gòu)造及與機身的連接a) 球面框的構(gòu)造：b) 球面框的連接：如果球面框要承受yoz平面內(nèi)的集中力，就需要布置一平面框或局部平面框。三角形板

破損安全帶蓋板99精選課件ppt(3) 平面腹板框?

旅客機增壓艙的前端一般采用平面腹板框。