飞机机体结构可靠性设计概论
飞机的基本结构 民航概论
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第二节 飞机的机体结构
（3）机翼的平面形状分类
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第二节 飞机的机体结构
四个控制飞机气动性能的装置
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第二节 飞机的机体结构
（1）副翼
?副翼位于机翼后缘的外侧或内侧; ?可以上下旋转; ?用来操纵飞机的横滚。
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（2）襟翼
第二节 飞机的机体结构
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第二节 飞机的机体结构
(4)扰流板
扰流板是铰接在翼面上表面的板,向上打开时,增加机翼的 阻力,减少升力,使飞机能在空中迅速降低速度,在地面压 紧地面,以空气动力制动飞机。当一侧打开时,和副翼作用 类似,是一侧阻力上升,使飞机侧倾。
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第二节 飞机的机体结构
VERTICAL STABILIZER
垂直安定面
滚转扰流板
方向舵
升降舵
襟翼
缝翼
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水平安定面 速度刹车
副翼
A320
第二节 飞机的机体结构
四、起落架
主起落架
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前起落架
第二节 飞机的机体结构来自可收放式第25页/共45页
固定式
第二节 飞机的机体结构
1.起落架的主要作用
? 承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时的重力 ? 承受、消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的撞击和颠簸
早期的、低速小飞机普遍采用构架式机身； 目前的飞机则广泛采用了薄壳式机身。
构架式机身
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薄壳式机身
二、机翼
第二节 飞机的机体结构
1、作用
（1）提供升力。 （2）安装油箱。 （ 3 ）安装起落架和吊 装发动机。 （4）操纵飞机运行。
飞机机身设计总结范文
在航空工业的发展历程中，飞机机身设计始终占据着核心地位。
它不仅是飞机整体性能的关键，更是航空科技水平的体现。
以下是对飞机机身设计的一次总结，旨在梳理设计理念、技术要点及其在航空工业中的重要性。
一、设计理念1. 结构安全：机身设计首先要确保结构安全，即具备足够的强度和刚度，能够承受飞行过程中的各种载荷。
2. 轻量化：在满足结构安全的前提下，机身设计追求轻量化，以降低飞机自重，提高燃油效率。
3. 舒适性：为乘客提供舒适的乘坐环境，包括宽敞的客舱空间、良好的通风和噪声控制。
4. 环保：采用环保材料，降低排放，实现绿色航空。
二、技术要点1. 材料选择：机身材料主要包括金属、复合材料和陶瓷等。
金属具有较高的强度和刚度，但密度较大；复合材料具有高强度、低密度、耐腐蚀等特点，是现代飞机机身设计的主要材料。
2. 结构布局：机身结构布局需考虑载荷分布、部件连接、维修方便等因素。
常见的布局有单通道、双通道、三通道等。
3. 空气动力学设计：机身设计要满足空气动力学要求，降低阻力，提高燃油效率。
这包括机身形状、表面处理、翼身融合等技术。
4. 热防护设计：机身在飞行过程中会遭受高温和辐射，需采用热防护材料和技术，如隔热层、涂层等。
5. 电气系统设计：机身内部电气系统需满足飞行、通信、导航等需求，设计时要考虑布线、设备布局、散热等问题。
6. 维修性设计：机身设计要便于维修，提高飞机的可用性和可靠性。
这包括结构设计、部件连接、维修工具等。
三、重要性1. 提高飞行性能：合理的机身设计可降低阻力，提高燃油效率，缩短飞行时间。
2. 降低制造成本：轻量化设计可降低材料成本，简化制造工艺，提高生产效率。
3. 提高舒适性：宽敞的客舱空间、良好的通风和噪声控制可提升乘客体验。
4. 增强环保性：采用环保材料和设计，降低排放，实现绿色航空。
总之，飞机机身设计是航空工业的核心技术之一。
在设计过程中，需充分考虑结构安全、轻量化、舒适性、环保性等因素，以提高飞行性能、降低制造成本，满足现代航空工业的发展需求。
飞行器可靠性设计PPT课件
1、可靠性数学：主要研究可靠性定量描述方法；研究可 靠性理论及数学规律；研究计算可靠性各种指标的方法， 提出完善产品可靠性的方法。
2、可靠性物理：主要研究元器件、系统失效的机理、物 理原因和物理模型，提出改进措施。
3、可靠性工程：其内容包含有可靠性分析、预测与评估、 可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、 可靠性试验以及可靠性数据收集处理和交换技术等。
可靠度函数 R(t)et，试求可靠度 R9% 9的相应可
靠寿命 t0.99
和中位寿命
t。 0 .5
解：因 R(t)et ，故有 R(tR)etR 两边取对数
ln R (tR )tR
得
t0.99
lnR(t0.99)
lnR
ln(0.99) 402h 0.25104
工程可靠性分析 基础
工程可靠性分析 基础
9、有效性：飞机系统的效能是其可用性、可信性及性能的 综合反映，它是系统实战能力的最终量度。有效性可写作 E=A•D•C，式中E为系统有效性。飞机的可用性、可信性及 能力是在作战任务的不同环境及不同时期中起作用的，三者 是互相依托的。若可用性不高，则在任务初期就只有很低的 出动架次率，那么成功完成任务的可能性显然就很小。类似 地，可用性高但可信性不高或者可用性、可信性均高而能力 不高等都会对任务的完成有很大的影响。
的相对损失。
工程可靠性分析 基础
（2）瞬时故障率
λ(t ) lim h(t ) lim R (t ) R (t t )
t 0
t0 R(t) t
1 dR(t) R(t) dt
f (t) R(t)
可见，瞬时故障率表示的是产品使用到t时刻未破坏， 再继续使用下去，在随后的单位时间内的破坏概率。
飞机结构可靠性分析与优化设计
飞机结构可靠性分析与优化设计飞机是现代重要的航空运输工具，其结构的可靠性对于飞行安全至关重要。
飞机结构可靠性分析与优化设计是一项复杂而重要的工作，其目的是为了确保飞机的结构在各种工况下都能保持稳定，降低事故风险，提高飞行的可靠性。
飞机结构可靠性分析的首要任务是评估飞机不同部件在工作过程中所承受的负荷和应力。
这涉及到材料的强度、疲劳寿命、裂纹扩展等多个因素。
通常使用强度分析、疲劳分析和断裂力学等方法来评估飞机结构的可靠性。
强度分析是一种通过计算和分析飞机结构在各种负荷作用下的应力、应变和变形来评估其强度的方法。
强度分析要考虑材料的强度、刚度、失效准则等因素，并与实际工作负荷相比较。
通过分析飞机结构在不同工况下的应力和应变分布，可以确定飞机结构中可能出现的薄弱部位，并采取相应的优化措施，以提高其可靠性。
疲劳分析是评估飞机结构在循环负荷下疲劳破坏的潜在风险的方法。
疲劳是长时间循环负荷作用下材料发生损伤和破坏的一种破坏机制。
飞机经历长时间不间断的飞行，因此对于飞机结构的疲劳寿命进行准确的评估是非常重要的。
通过疲劳分析，可以预测飞机结构在不同工况下的疲劳寿命，并根据分析结果进行结构优化，延长其使用寿命。
断裂力学分析是评估飞机结构在存在缺陷或裂纹时的断裂性能的方法。
在飞机结构中，可能存在不可见的缺陷或裂纹，通过断裂力学分析可以评估这些缺陷对结构强度和可靠性的影响，以便采取相应的修复和优化措施。
除了可靠性分析，飞机结构的优化设计也是提高飞机可靠性的重要手段。
优化设计的目标是在满足结构强度和刚度等基本要求的前提下，通过调整结构的形状、材料和布局等因素，使其在性能和可靠性方面达到最佳状态。
优化设计可以通过减轻结构重量、改善飞行性能和降低燃料消耗等方面来提高飞机的可靠性。
在飞机结构可靠性分析与优化设计中，需要综合考虑结构的静力强度、动力强度、疲劳寿命、断裂性能等多个方面的因素。
同时，还需要考虑到材料的可靠性、工艺的可靠性以及设计和制造的误差等因素。
机体结构设计
飞机结构的形状通常并不可以任意选定。在总体设计阶段，一般已确定了各部件的外形、相对位置以及相互 间连接交点的位置。在进行部件结构打样设计时应尽量保持它们的协调关系。对于飞机零构件，则须明确本零件 或构件与其他构件在连接尺寸上的协调关系．以及各构件问或各构件与内部装载之间的形状协调。如加强框结构 的外侧边界应与飞机的理论外形相协调：其内侧边界则有时可能须与某个内部装载，如发动机进行空间协调。
设计阶段
打样设计
详细设计(工作 设计)
主要工作内容如下：根据使用要求和协调关系进行机翼、机身中各项装载的内部安排；选择部件的结构型 式．布置主要受力构件；选择分离面。确定对接方式和接点位置；然后初步确定主要结构元件的剖面尺寸和蒙皮 分块；还应确定维护检查口盖的位置、大小。上述的结构布局工作主要以强度和损伤容限准则为基础，之后进行 耐久性打样设计。打样设计阶段损伤容限、耐久性设计主要从材料、应力水平控制、结构布局(结构型式选择和主 要受力构件布置)和细市设计四个因素考虑。然后确定关键件和重要细节部位，对它们，特别是重要承力构件的连 接区做初步分析，必要时还须配以一定的试验研究。除上述各结构设计准则外．设计中还必须综合考虑结构的工 艺性以及满足内部装载和管道、电缆、附件等系统的位置协调和使用维护要求。最后绘出打样图，并根据梁、长 桁、肋(或框)的布置结果，绘出机翼(或机身)的结构理论图。
随着科学技术的发展，飞机结构设计方法也在不断进步。20世纪60年代以后，由于电子计算机的出现，极大 地提高了计算能力，成功地发展了适用于复杂结构的应力分析有限元方法和结构优化设计方法，使飞机结构设计 从定性和初定量设计向比较精确的定量设计和优化设计跨进了一大步。并且出现了结构设计与总体、气动、工艺 等设计紧密配合、互相协调的计算机辅助一体化设计方法。
飞机结构—机身结构分析
第四章
机身结构分析
《飞机结构》
第四章 机身结构分析 ——§1 机身结构的设计要求和受载特点
§1 机身结构的设计要求和受载特点 一、机身功用
1. 安置空勤组人员、旅客、装载燃油、武器、设备和 货物；
2. 将机翼、尾翼、起落架及发动机连接在一起，形成 一架完整的飞机。
《飞机结构》
第四章 机身结构分析 ——§1 机身结构的设计要求和受载特点
《飞机结构》
第四章 机身结构分析 ——§1 机身结构的设计要求和受载特点
三、机身外载
3）增压载荷 在机身增压舱部分基本自身平衡，对机身的总体内力影响很小。 在机身增压舱结构内产
生轴向正应力和机身横截 面内的环向正应力，前后 端框产生侧压力。
对于旅客机而言，是重 要的疲劳载荷。
《飞机结构》
第四章 机身结构分析 ——§1 机身结构的设计要求和受载特点
二、机身结构的典型受力型式及分析
1. 典型受力型式
2）桁条式：
结构特点： • 无桁梁； • 长桁密且强； • 蒙皮较厚。
受力特点： • 机身弯曲引起的轴向力主要由桁条 和较厚蒙皮组成的壁板承担； • 剪力由蒙皮承担。 不宜大开口，抗弯、扭刚度大；蒙皮
局部变形小，有利于改善气动性能。
《飞机结构》
第四章 机身结构分析 ——§2 机身典型结构型式的传力分析
2）其他部件传来的力 主要指飞行或起飞、着陆滑
跑过程中，机翼、尾翼或起落架 上传来的力。
若发动机安装在机身上，还 有发动机推力和陀螺效应产生的 集中力。
作用在机身上的不对称载荷
M扭 = Y ·c
M扭 = P ·h
水平尾翼不对称载荷 垂尾侧向水平载荷
《飞机结构》
飞机机身结构设计与分析研究
飞机机身结构设计与分析研究飞机的机身结构是支撑整架飞机的主要构件，它的设计与分析直接关系到整架飞机的综合性能和安全系数。
因此，飞机机身结构的设计与分析是航空学科中极其重要而又复杂的一个领域。
在本文中，我们将详细讨论飞机机身结构的设计与分析，并介绍若干常见的设计方法和分析技术。
一、飞机机身结构的设计方法1.1 材料选择飞机机身的支撑结构通常由金属材料和复合材料构成。
金属材料的优点是韧性好、容易制造和维修；而复合材料则具有重量轻、强度高、抗腐蚀和耐疲劳等特点。
因此，在机身结构设计中，需要根据具体的使用要求和性能要求选择适当的材料。
1.2 结构布局飞机机身的结构布局是指机身的整体设计和构造形式，包括机身的形状、大小、结构细节和系统支撑等。
在设计中，需要考虑机身的翼展、载荷、材料、空气流动和其他重要因素，以确保整架飞机的飞行性能和安全性。
1.3 系统设计飞机机身的系统设计是指飞机各种机械、电子和液压系统的集成和布置。
在设计中，需要考虑这些系统的重量、尺寸、功率、电源和信号传输等因素，以确保整架飞机的可靠性、安全性和效益性。
二、飞机机身结构分析技术2.1 有限元分析有限元分析是一种基于数学原理和计算机技术的现代分析方法，它可以模拟飞机机身结构在受载情况下的应力、形变和变形等情况。
该方法具有高精度、高效率和广泛适用性等特点，已经成为飞机机身结构分析中不可或缺的技术手段。
2.2 结构强度分析结构强度分析是对飞机机身结构在各种不同负载条件下的强度性能进行评估和优化的过程。
该分析方法主要涉及静力学、动力学和疲劳强度等方面，它的结果能够为机身结构的设计和优化提供重要的依据。
2.3 疲劳寿命评估疲劳寿命评估是对飞机机身结构在循环加载和频繁运转条件下的损伤和寿命进行评估和预测的过程。
该评估方法主要涉及疲劳强度、应力分析和损伤评估等方面，可以为机身结构的使用寿命提供科学的依据。
三、飞机机身结构设计与分析的发展趋势未来，随着科技的不断发展和航空工业的不断壮大，飞机机身结构设计与分析也将会迎来更加广阔的发展空间和更多的机遇。
第三章飞机机身结构分析与设计
第三章飞机机身结构分析与设计为了确保飞机机身的安全性和可靠性，需要对其进行分析和设计。
飞机机身结构主要包括机身壳体、机翼、机尾等部分。
本章将从材料选择、结构设计、强度分析等方面进行讨论。
一、材料选择飞机机身的材料选择是非常重要的，直接关系到飞机的性能和安全性。
一般来说，飞机机身材料应具备以下特点：1.轻质高强度：飞机机身需要在重量限制条件下承受大的载荷，因此需要采用轻质高强度材料，如铝合金、钛合金等。
2.耐腐蚀性：飞机在大气条件下长时间运行，会受到潮湿、腐蚀等影响，因此材料需要具备较好的耐腐蚀性。
3.抗疲劳性：飞机机身会受到很多往复的载荷作用，因此材料需要具备良好的抗疲劳性能。
4.断裂韧性：飞机机身需要能够承受意外负荷和冲击，因此材料需要具备较好的断裂韧性。
5.低温性：飞机在高空工作时会遇到低温环境，材料需要具备较好的低温性能。
根据上述要求，一般采用铝合金作为飞机机身的主要材料，具有轻质、高强度、良好的抗腐蚀性和可塑性等优点。
在一些高性能飞机中，还会采用钢、钛合金等材料。
二、结构设计飞机机身的结构设计需要兼顾强度、刚度和轻量化等要求。
一般来说，机身结构可以分为长程结构和战斗结构两个方面。
1.长程结构：一般采用壳体结构，包括压力壳体和非压力壳体。
压力壳体一般是机身的主要承载结构，需要承受气动载荷和重力载荷。
非压力壳体主要是起到支撑作用，如救生筏支架等。
2.战斗结构：战斗结构一般包括机翼和机尾等部分。
机翼需要承受气动载荷和惯性载荷，并通过机身传递到其他部分。
机尾主要用于保护飞机的尾部、提供升力等功能。
在结构设计中，需要考虑载荷分布、结构布局、连接方式等因素。
同时，还需要对结构进行优化设计，以提高结构的强度、刚度和轻量化程度。
三、强度分析强度分析是飞机机身设计的重要步骤，主要是分析结构的强度和刚度等性能。
强度分析包括静力强度分析和疲劳强度分析。
1.静力强度分析：静力强度分析主要是对飞机机身在静态载荷下的强度进行分析。
探析飞机结构耐久性与损伤容限的设计
探析飞机结构耐久性与损伤容限的设计20世纪70年代，在结构分析法快速发展以及断裂力学理论不断成熟的理论前提下，通过对飞机结构进行实践的分析及飞机服役经验的不断积累，飞机结构的耐久性和损伤容限的设计研究开始形成一种规范，这是对于传统的飞机设计方法的一种完善与发展。
当前，对于此项理论的研究已经进入了实用的阶段，并逐渐形成了较为完备的飞机设计体系。
1 飞机结构设计理念的发展历程对飞机结构进行设计的理念在发展过程中不断发生着变化。
从分类上来讲民用类型的飞机主要注重的是经济性能与安全性能，而军用飞机则注重的是飞机的飞行与战斗性能。
在历经半个多世纪的发展历程中，对飞机结构进行设计的理念呈现出了一个不断完善的过程，不断向着更高的安全性能、更高的经济性能、更长的寿命、更低的维护成本、更高的机动性能以及更高的出勤率方向发展。
2 飞机结构耐久性与损伤容限的基本设计理念2.1 飞机结构的耐久性设计2.1.1 飞机结构耐久性设计的概念。
耐久性作为一项指标，其概念是在规定的时限之内，飞机结构的整体性能在抗腐蚀性能、抗疲劳开裂性能、避免热退化与机体剥离等多个方面所表现出来的能力。
这种概念的认知从基础上认定飞机机体在正式投入使用之前就存在着或大或小的缺陷，在飞机服役工作的过程中，因为机体所承受的载荷作用，会慢慢地在飞机机体上出现一定规模的损伤与裂纹，如果任凭这种趋势发展下去，必然会直接对飞机机体结构的功能产生影响，增加飞机的维修成本，影响飞机的正常使用，因此，必须对此进行及时的修理，此種修理可以分为若干次进行，直到能够满足飞机的使用寿命。
具体表示公式为：Nsj≤式中：Nsj——对飞机结构进行设计时所初步预定的工作寿命n——飞机在修理期所进行维修的具体次数Tei——进行第一次大修前飞机的使用寿命2.1.2 飞机结构耐久性设计的基本准则：Nsy≤Ne式中：Nsy——使用寿命Ne——耐久性寿命2.2 飞机结构的损伤容限设计2.2.1 飞机结构损伤容限设计的概念。
航空器结构可靠性及维修策略研究
航空器结构可靠性及维修策略研究随着航空事业的发展，民用航空器的安全性越来越受到重视。
其中，航空器的结构可靠性是保障飞行安全的关键因素。
在航空器的设计和生产过程中，必须考虑结构的可靠性，否则一旦发生事故，将会带来严重的后果。
因此，本文将探讨航空器结构可靠性及其维修策略的研究。
一、航空器结构可靠性的问题航空器的结构可靠性指的是在航空器的设计和生产过程中，考虑到各种不确定因素，如载荷、材料、成型工艺、装配工艺等，使得航空器的结构能够在任何可能出现的条件下保持安全的能力。
因此，航空器的结构可靠性主要取决于设计、制造和材料三个因素。
首先，设计方面，航空器的结构应该尽可能地简洁，这样才能减少潜在的故障点。
同时，应该将结构空间最大化，以增加结构的可靠性。
此外，设计时还必须考虑载荷并采用合适的材料、工艺以及结构连接方式。
其次，制造方面，制造工艺必须保证材料的质量和结构连接的可靠性。
应该严格按照设计要求进行制造，保证不会偏离设计要求的尺寸和位置，并对结构进行检查，以发现和消除潜在的瑕疵。
最后，材料方面，亚克力、碳纤维等先进材料的使用仍有待进一步研究和探索，并且不同材料的结构特点及使用范围也存在区别，需要根据实际情况来进行选择。
二、航空器的维修策略航空器的维修策略是维护航空器安全可靠性的重要手段。
在航空器的使用过程中，由于各种原因，如机械磨损、腐蚀、撞击等，航空器结构会产生损伤和疲劳，并可能影响航空器的安全性。
针对这种情况，维修策略主要包括两个方面：一是预防性维修，二是修复性维修。
预防性维修是在航空器的设计阶段就开始考虑，通过对各种可能出现的问题进行分析，制定相应的检查标准和维护程序，以减少航空器的故障率。
防腐蚀和防止结构腐蚀是预防性维修中的一个重要方面，应当在航空器使用前进行检查和修理，以保证航空器结构不会因腐蚀而失去力学性能。
此外，还需要对航空器的各种零部件按照一定的规则进行检查和更换。
修复性维修是在航空器已经产生损伤时进行的维修，主要目的是修复损伤、恢复结构的强度和可靠性，保证航空器的正常使用。
飞机结构可靠性分析与优化研究
飞机结构可靠性分析与优化研究随着民航事业的发展，在过去的几十年中，飞机的技术水平相继取得了长足的进步。
作为飞机所拥有最重要的技术特征之一，飞机结构可靠性一直以来都是飞机设计的核心之一。
飞机结构可靠性分析与优化研究，作为当今的热门话题，受到了广泛的关注。
一、什么是飞机结构可靠性分析与优化研究？飞机结构可靠性分析与优化研究是针对航空飞机结构的设计的一项研究。
飞机结构可靠性可以体现在飞机的寿命、整机性能、安全性能等方面。
在贯彻国家民航局制定的《民用航空产品研制指南》等相关标准的情况下，飞机结构可靠性分析与优化研究的工作工程师必须高度重视，以提高飞机从试飞阶段开始，到正式进入商用运营的可用性和可靠性指标。
飞机结构可靠性分析与优化研究，其主要任务是解决飞机结构的设计和优化问题。
首先，研究人员通过对飞机结构的结构组成为材料进行特性分析，来确定飞机结构的强度、刚度、稳定性等基本参数。
其次，研究人员通过对飞机的工作环境、运行条件等进行分析，推导出飞机结构的负载和作用力等力学参数，以及结构所需要的材料性能、构造和材料厚度等技术指标。
最后，可以通过有限元方法和模拟仿真技术等手段对飞机结构的可靠性进行优化。
二、为什么要进行飞机结构可靠性分析与优化研究？民用航空产业涉及到的航空器是一项高端生产领域，其所涉及到的技术难度非常大，涉及到材料、结构、运作、飞行安全等问题，且有失误容错性很小的风险。
民用航空产业对飞机的可靠性、安全性和经济性的要求很高，研究人员必须利用各种现代技术，通过飞机结构可靠性分析与优化研究来不断提高飞机的性能和可靠性。
在民航事故中，由于结构不可靠而导致的故障和事故占了较高比例，这权衡了飞行的安全、可靠和经济成本之间的关系。
从长远来看，以飞机结构可靠性分析与优化研究为重要指导，可以使民航产业提高飞机设计的可靠性和安全性能水平，降低事件发生率，以维护航空公司的名誉，及其长期稳定发展。
三、飞机结构可靠性分析与优化研究如何实现？飞机结构可靠性分析与优化研究是需要在掌握相关技术的情况下开展的，它是一个很细的过程，也是一个涉及到多学科合作的项目。
《航空概论》第章飞机的基本构造
空气动力学基础
空气的物理性质
空气的密度、粘性、可压缩性和导热性等 。
伯努利方程
描述流体速度与压强的关系。
流体力学的基本概念
流体、流速、压强、温度等。
空气阻力
描述空气阻力与速度的关系。
升力与阻力
升力
描述升力与机翼形状及速 度的关系。
阻力
描述阻力与速度的关系， 包括摩擦阻力和压差阻力 。
升阻比
升力与阻力的比值，表示 飞机在空中的效率。
应对措施
根据具体情况采取相应的措施，如启动应 急系统、组织乘客紧一
调查
对飞行事故进行详细的调查，分析事故原因和责任。
要点二
分析
通过对事故数据的分析，提出改进措施和建议，提高飞 行的安全性。
安全系统的维护与保养
维护
定期对飞机安全系统进行检查和维护，确保其正常运转 。
VS
工作原理
通信系统通过无线电波进行信息传输，实 现飞机与地面之间的语音、数据和图像通 信。
航行管制与空中交通规则
航行管制
飞机在飞行前需要向空中交通管制中心申请航行许可，并在指定航线上飞行。空中交通管制中心通过雷达等设 备对飞机进行监视和指挥。
空中交通规则
为确保空中交通安全，飞机在飞行中需要遵守一系列规则，如飞行高度、速度、间距等。同时，飞行员还需要 遵守航行指令和指令动作，确保飞行安全。
组成
机翼通常由翼根、翼中和翼尖组成 ，每个部分都有其特定的功能和设 计要求。
尾翼
定义
尾翼是飞机的稳定和控制面， 它包括水平尾翼和垂直尾翼。
功能
尾翼的主要功能是提供稳定性 ，以保持飞机的平衡和控制。 此外，它还提供一定的升力，
以平衡飞机的惯性。
飞机结构与系统(飞机机身结构)通用课件
铝合金飞机机身结构中最常材料 之一，因其具较高比强度、耐腐
蚀性易加工等特点。
铝合金可变形铝合金铸造铝合金 ，广泛应飞机大梁、机身蒙皮、
翼肋等部件。
铝合金缺点疲劳性能较差，易发 生疲劳裂纹，因此设计时需进行
疲劳强度析试验。
复合材料
复合材料由两种或多种材料组成新型材料，具高强度、高刚性、抗疲劳等优点。
热稳定性析
评估机身高温环境稳定性，保证结构 因温度变化而发生变形或失效。
05
机身结构损伤容限与疲劳寿命
损伤容限设计
01
损伤容限设计指飞机结构受损伤后仍能保持一定承载能力设计方 法。它通过合理设计结构细节、选择适当材料工艺，提高结构抗
损伤能力。
02
损伤容限设计包括结构进行强度析、疲劳析损伤评估，确保预期 服役期内，结构能够承受各种载荷环境条件影响。
中段
包括机身中部后部，主承 载着机身纵向横向受力， 并连接机翼行稳定性，发动 机吊舱则安装固定发动机 。
机身结构设计求
01
02
03
04
强度求
机身结构必须能够承受飞行过 程中各种载荷，包括气动载荷
、惯性载荷重力载荷等。
刚度求
机身结构必须具一定刚度，确 保飞机飞行过程中稳定性舒适
焊接工艺
总结词
焊接工艺飞机机身结构制造中重连接方式，通过熔融金属将 两零件连接一起。
详细描述
焊接工艺具强度高、密封性好、重量轻等特点，广泛应飞机 机身结构制造中。焊接工艺可电弧焊、激光焊、等离子焊等 多种方式，根据同材料连接求选择合适焊接工艺。
铆接工艺
总结词
铆接工艺飞机机身结构制造中传统连 接方式，通过铆钉将两零件连接一起 。
参数优化
飞机构造概要 航空概论
飞机的升力原 理：解释升力 产生的原理， 包括机翼的形 状、气流速度
等因素
飞机的阻力： 介绍阻力产生 的原理，包括 形状阻力、摩
擦阻力等
飞机的稳定性 与操纵性：介 绍飞机在飞行 中的稳定性和 操纵性，包括 俯仰、横侧等 方向的稳定性
飞行力学
空气动力学：研究空气与飞机 之间的相互作用
飞行动力学：研究飞机的运动 规律和操纵原理
发动机的性能指标：推力、功 率、燃油消耗量等
发动机的维护与保养：定期检 查、清洗、更换零部件等
起落架
组成：主起落架、 前起落架
作用：支撑飞机 重量、吸收地面 冲击
类型：固定式、 可收放式
特点：结构复杂、 重量轻、强度高
飞机的基本原理
空气动力学
空气动力学的 基本概念：介 绍流体、流场、 速度等基本概
飞行规则与交通管理
飞行规则：遵守 国际民用航空组 织（ICAO）和 各国政府制定的 飞行规则和标准， 确保飞行安全和 秩序。
交通管理：通过 空中交通管制 （ ATC ） 系 统 ， 对飞行器进行实 时监控和指挥， 确保空中交通安 全和顺畅。
空域管理：划分 不同的空域，实 施不同的飞行规 则和管理措施， 确保各类飞行器 的安全和效率。
飞机构造概要与航空概论
汇报人：
汇报时间：20XX/XX/XX
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CONTENTS
1 单击添加目录项标题 2 飞机的组成部航天技术发展历程与趋势
单击此处添加章节标题
飞机的组成部分
机身
定义：机身是飞机的主体结构， 用于连接机翼、尾翼、起落架等 部件
智能化：应用先进的人工 智能和自动化技术，提高 航空器的安全性和效率
第一章 飞机结构概论
19
飞 机 过 载
正 最大正过载 限 制 当 量 速 度 压 速 许 允 大 最
最大
过载
20
机动飞行包线
21
（二）突风过载飞行包线
突风过载飞行包线与机动飞行包线一样，也是以飞机过 载ny、速压q和升力系数Cy为基本参数，画出的一条封闭曲线 ，将飞机在不稳定气流中可能出现的飞行情况包围起来。与 机动飞行包线不同的是，此时飞机的过载ny是由于飞行中遇 到不稳定气流而形成的。 我国民用航空条例第25部，关于运输类飞机适航标准规 定了三种突风速度：
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1、蒙皮
蒙皮的直接功用是形成流线型的机翼外表面。
2、长桁（也称桁条）
长桁是纵向骨架中的重要受力元件之一，其主要功用是 支持蒙皮，防止在空气动力作用下产生过大的局部变形，并 与蒙皮一起把空气动力传到翼肋上去；提高蒙皮的抗剪和抗 压稳定性，使蒙皮能更好地参与承受机翼的扭矩和弯矩；长 桁还能承受弯矩引起的部分轴力。
24
1、总空气动力的大小和方向
飞行中，机翼上作用有升力和阻力，由图可以看出，机 翼上总的空气动力大小为：
Pa = Yw cos θ
C x,w θ = arctan C y ,w
= Y w ≈ Y w ≈ Y = ny,ser G f Pa cosθ
N ≈ Pa ≈ ny,ser G f
Y 1 S = 1 ± Cα ρ V 0W y G 2 G
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４、过载的意义
飞机的过载值 飞机所受的实际载荷大小 ＋ 作用的方向（根据过载的正负来判断） 便于设计飞机结构，检验其强度、刚度是否满足要求
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（二）飞机各部位的局部过载
飞机的局部过载沿飞机长度是按直线规律变化的 当飞机绕重心有一个抬头的角加速度 εz 时，在机身上 某一点i处，就会产生一个线加速度，从而产生附加的过载。
商用飞机机体结构分析与可靠性研究
商用飞机机体结构分析与可靠性研究商用飞机是现代航空运输的主要工具之一，其机体结构的稳定性和可靠性对保障飞行安全和提高飞行效率至关重要。
本文将对商用飞机机体结构的分析与可靠性进行研究。
一、商用飞机机体结构分析商用飞机机体结构主要由机身、机翼和尾翼等部分组成。
机体结构的分析是为了评估其在各种工作载荷下的受力性能，寻找潜在的问题并提供优化设计的依据。
1. 材料力学性能分析商用飞机机体结构采用先进的合金材料和复合材料，其力学性能对于保障机体结构的强度和刚度至关重要。
通过对材料的拉伸、压缩、弯曲等性能进行实验研究和模型分析，可以评估材料的可靠性和耐久性，为机体结构的设计提供参考。
2. 结构受力分析商用飞机机体结构在飞行过程中会受到各种力学载荷的作用，如飞行载荷、气动载荷和地面起降载荷等。
结构受力分析可以通过数值模拟和实验测试方法进行，以评估机体结构在各种载荷下的应力和变形情况。
通过分析机体结构的受力分布，可以确保其在各种工况下的安全性和可靠性。
3. 机体结构的优化设计基于结构分析的结果，可以进行机体结构的优化设计。
通过优化设计，可以减少结构的重量和材料消耗，提高机体结构的刚度和强度，并降低飞机的燃油消耗和运行成本。
此外，优化设计还可以减少机体结构的噪声和振动，提高乘客的舒适性和机组人员的工作环境。
二、商用飞机机体结构的可靠性研究商用飞机机体结构的可靠性研究是为了评估机体结构在使用过程中的故障概率和失效风险，并采取相应的措施保障飞行安全。
1. 可靠性分析方法可靠性分析可以采用可靠性工程中的故障树分析、失效模式与影响分析等方法。
通过对机体结构的各个部件和子系统进行可靠性分析，可以找出可能导致机体结构失效的关键故障模式，并评估其对飞行安全的影响。
2. 故障诊断与维修商用飞机机体结构的可靠性研究还涉及到故障诊断与维修策略的研究。
通过使用传感器和故障诊断系统，可以实时监测机体结构的状态，并及时发现潜在的故障。
同时，制定科学合理的维修策略，可以降低机体结构的失效风险，提高维修效率。
航空器结构可靠性与安全性研究
航空器结构可靠性与安全性研究航空器是现代化社会的重要交通工具，其结构可靠性与安全性是航空运输事业的重中之重。
因为飞行中的一丝差错，就可能导致重大的飞行事故，给人民生命和财产带来巨大的损失。
因此，研究航空器结构的可靠性与安全性，具有极其重要的意义。
一、航空器结构的可靠性航空器结构的可靠性指的是承载机构、建造和使用的航空器各部件的性能、寿命等能够在设计寿命期间满足使用要求的能力。
航空器结构的可靠性评估需要从理论和实践两个方面来考虑：1.理论方面航空器结构的可靠性理论主要是基于概率论、统计学和可靠性分析的理论研究，建立了航空器结构可靠性的评估方法。
以概率论为例，其研究方法是先研究某件事情是否会发生，再研究它发生的可能性大小。
其可靠性分析方法主要是集成统计方法、系统工程学和工程管理等一系列因素的理论研究，使得评估功调度、配件库存管理、故障检测系统、装备可靠性保证和维护计划可以得到优化和安排。
2.实践方面从实践角度来看，航空器结构的可靠性评估主要是通过实验数据的解释、理论研究的验证和年审检验等方法完成的。
实验数据分析是通过对航空器使用过程中收集的数据进行分析，确定航空器结构的可靠性，同时也可以指导飞行公司对航空器进行维护保养。
理论研究的验证主要是通过复杂的仿真实验和测试验证理论，来评估结构部件的可靠性。
年审检验是指在航空器的设计寿命期满后进行的一系列检验，以确定其是否可以继续使用。
二、航空器结构的安全性航空器结构的安全性指的是航空器在使用过程中，遭遇各种困难，操作人员能够对困境进行应对，并且使所有人员不受到伤害的能力。
航空器结构的安全性评估，需要考虑以下几个方面：1.故障诊断和维修的能力在航空器使用过程中，通常会遭遇一些故障，包括机械故障、电气故障等。
当发生这些故障时，操作人员需要能够快速地迅速诊断故障根源，并及时地进行维修，以保证航空器的安全性。
2.航空器的设计和制造质量航空器的设计和制造质量对航空器的安全性至关重要。
9_飞机结构可靠性设计
讨论结构元件的静强度可靠性时，可初步认为只有两个随机变量，即元件 的强度和元件的内力。元件的强度由于材料的强度特性、元件尺寸等不 确定因素呈随机性；而元件所承受的内力，由于作用载荷的随机性以及元 件尺寸与元件在结构系统中所处的位置等不确定因素显然也是随机变量。 如果元件能够承载，则
Re P{R - S 0}
元件不能承载，即
M R-S 0
安全余量方程
元件能可靠承载的概率 ——可靠度
M RS 0
Pf P {R S 0} 1 Re
元件的失效度
上述的安全余量(边界)方程是线性的(如图7.1(a) 所示)，但要求解安全 余量方程的概率(可靠性概率或失效概率)则需要依据方程中各变量的概率
Re PDi Dc 0
含I型裂纹结构元件剩余强度的安全余量可表示为
M K I K IC
K I 为应力强度因子，与元件的几何构形、裂纹形态与长度、 式中， K IC即为平面应 外加载荷的作用形式及位置等诸多随机因素有关； 变断裂韧性，是一个材料条件常数，与元件几何、材料基本性能、 载荷作用条件等随机因素有关。
1.5 0.0668 0.9772
2.0 0.0228 0.9772
2.5 0.0062 0.9938
3.0 0.0014 0.9986
4.0
5.0
Pf
Re
3.27 105 3 107
0.9999673 0.9999 997
表7.1
与 Pf ，Re 关系的典型值
7.1.4 可靠度与安全系数
可靠性的重要性 调查结果显示（如某公司市场部2001年调 查记录）：“对可靠性的重视度，与地区的经 济发达程度成正比”。例如，英国电讯（ BT ） 关于可靠性管理/指标要求有产品寿命、 MTBF( 平均无故障时间 ) 报告、可靠性框图、 失效树分析（FTA）、可靠性测试计划和测试 报告等；泰国只有 MTBF和 MTTF（平均寿命 时间）的要求；而厄瓜多尔则未提到，只是提 出环境适应性和安全性的要求。
机身结构分析与设计.
机身基本不产生升力，所以机身气动力要求主要是阻力小。为此机 身一般做成细长的流线体，希望外形光滑，突出物少等。
使用要求是机身设计要求中的重要要求。比如座舱盖、开口等就是必须满足使用要求。
§5.2 机身的外载荷与内力特点
一、外载特点 机身主要用于装载和连接各部件，因此其主要外载有
2）开口补强增重较大。 所以这种机身型式实际上用得很少。
三种典型机身的差别主要是受弯曲引起的轴向力的构件不同
三、机身结构的受力分析 机身结构的受力分析与机翼类似，只是根据机身结构的受载特点，重点讨论集中力或力矩等
外载的传递，以及有开口时力的传递。 这里以集中载荷情况为例，分析载荷在不同结构形式机身中的传递
机身结构上的集中力加以扩散，然后以剪流形式传给蒙皮。
2、长桁与桁梁
长的 桁作 与用 桁 梁
1）承受机身弯曲时产生的轴力； 2）支持蒙皮，提高蒙皮的受压、受剪失稳临界应力； 3）承受部分作用在蒙皮上的气动力，并传给隔框。
3、蒙皮 1）构成机身的气动外形，并保持表面光滑； 2）承受剪力和扭矩，并与长桁一起组成壁板承受两个
总
结
机身的功用与设计 要求
机身的功用 设计要求
外载与内力
外载特点 机身总体受载特点
典型机身形式和受力分 析
结构组成元件及其功用 机身结构的典型受力型式 机身结构的受力分析
谢谢
优 点： 1）在机身上布置大开口不会显著降低机身的强度和刚度； 2）开口补强引起的重量增加较少。
2、桁条式机身结构 结构特点：1）长桁较密、较强；
2）蒙皮较厚。
桁条式机身结构
承力特点：1）剪力和扭矩引起的剪流全部由蒙皮承担； 2）弯曲引起的轴向力将由许多桁条与较厚的蒙皮组成的壁板承受。
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高新技术
2017年6期︱35︱ 飞机机体结构可靠性设计概论
刘 斌 刘 毅 全 力
中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司，陕西 汉中 723213
摘要：百年航空，飞机结构设计是航空产业发展的基础，没有载机任务系统便失去的依托，在新时期，飞机制造商和用户均对机体结构提出了以可靠性设计为代表的新准测。
可靠性设计涉及飞机全生命周期的概率和数理统计范畴，其力求将所有的不确定因素纳入前期的设计工作中，对飞机结构设计人员的素质及视野提出了更加苛刻的要求。
本文提出了飞机机体结构可靠性设计需注意的事项及今后的发展趋势。
关键词：飞机；结构设计；可靠性
中图分类号：V22 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）06-0035-01
1 概述 可靠性（Reliability）的定义是产品、系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。
在航空领域，可靠性指标已经被认为是产品是否达到使用要求的重要参量。
可靠性设计以传统设计理念为基础上,将设计要求载荷、材料使用性能、零部件尺寸、结构强度要求等认定为尊从某些数理统计趋势的变量,依据相应的准则建立对应的数学概率取值模型并使用概率与数理统计原理及强度校核理论,求出在给定设计条件下零部件产生破坏的概率函数,再解出在给定输入前提下产品的某些特性，如零部件的大小、安全寿命等 ,使产品既满足安全运行需求又得出最优的设计值，设计方案更加经济并贴近生产实际。
[1]可靠性对飞机的安全使用有着重要影响，在飞机制造过程中，在设计阶段就将可靠性列入方案，并进行充分的分析论证，可以确保飞机投入使用后的安全适航要求。
2 发展情况 50年代，德国工程师首先提出：一个系统的可靠度可表示为其子系统可靠度的乘积。
80年代，美国研究人员建立了结构安全度的二阶矩模式，NASA 接受并发展了可靠性设计，利用应力强度干涉模型进行可靠性概率设计的研究[2]。
在此期间相应的理论与方法相继被提出[3]，如：Monte Carlo 模拟法、矩方法和以矩方法为基础的可靠性理论、随机有限元法和非概率分析方法等，内容涉及静强度设计，疲劳强度设计，有限寿命设计等[4]。
可靠性技术现在越来越受到航空业的重视，近 50 年来，出现了不少依托现代设计方法的科学研究。
计算机辅助设计与可靠性设计理论的结合达到了一定的水平。
以Boeing 的B787和Airbus 的A380为代表的先进的飞机可靠性设计分析处于全球领先水平。
其中B787强调在设计阶段就重点考虑产品维修性，综合设备排布，优化维修部位的维修可达性和全生命周期小维修次数。
而A380通过设定指标并逐步分解、广泛应用新材料新技术、进行大量的模拟试验、开发自我检控系统，以及全面周到的服务等方式来保证A380的可靠性设计。
国内尚处于探索发展阶段，最新代表ARJ21支线客机和C919干线客机。
可靠性设计的理论基础是极限应力和工作应力分别为服从于概率密度函数的随机变量,可以用强度-应力干涉理论计算出零件的可靠度或设计出在规定要求下的满足尺寸。
要计算可靠度或失效概率需要知道概率密度函数或联合概率密度函数，鉴于工程实际的复杂性和统计数据的不成体系性，还不能准确地理清相关参数服从的分布曲线。
设计参数服从多种形式的分布，如非正态分布，单纯使用理想的正态分布会给分析结果带来不确定的扰动，直接影响计算结果。
在极限状态方程里经常包含有非正太分布的基本变量，对这种情况进行分析时，R-F 算法会比较恰当，其精髓是在引入前面所述时，将非正太的随机变量做近似正太化处理，即便原本的密度函数和状态函数在求解点处与对应的正太分布变量函数相等，在使用时，将计算可靠性指标的迭代方法做修正处理。
3 发展趋势
当前，飞机结构可靠性设计多是侧重于部件的可靠度，这使得结构的整体性容易被遮掩。
零组件的可靠,并不意味全机结构的可靠，应结合适航要求，进行整机全状态的数理分析。
还要综合考虑其它因素的影响，比如运行环境、使用频率、突发事件（鸟撞、系
统故障等），来评估结构可靠性设计的全面性。
基于功能的可靠度设计将会是今后的发展方向。
功能完整性是产品使用的目标，针对飞机承受不同水平的荷载特的点，在保证功能运行可靠的前提下，进行机体结构传力设计,能预先保障结构在整个运行期内充分发挥飞机的功能,方便维护和后续改装改进,也符合制造厂家及用户双方的经济效益。
随着研究的深入,这必将成为保证功能要求的结构可靠性设计的发展趋势。
随着认识的不断发展，基于新的数理理论对飞机结构可能的不
确定性的非概率方面的认识也会不断革新。
数学理论针对模型中参量的变动性、跳跃性和不确知性，有庞杂的分支在进行研究,需统筹
考虑这其中不确定性因素对于结构整体可靠性的影响并综合利用这
些理论对结构的可靠性进行解析。
4 结论
随着飞机设计理念及方法论的发展,飞机结构可靠性设计将由零组件设计向保障全机功能设计转变,这是可预见的必然趋势。
结构设计是否优略？可靠性指标是最直接的回答,随着研究的深入，更新、更准确的评估理论和不确定性理论会被广泛应用,将飞机结构的设计、制造以及后续使用维护过程中可能影响结构安全、耐久、适航等不确定性因素,逐步引入概论分析的结构设计方法,使设计方案能够更全面真实反映目标值,将是行业发展的终极目标。
参考文献：
[1]张义民.机械可靠性设计的内涵与递进[M].张义民(东北大学机械工程与自动化学院沈阳.
[2]董聪.结构系统可靠性理论:进展与回顾[J].工程力学,2001,18(4): 79～88.
[3]张帆,胡云昌.结构可靠性指标统计不确定性的评价方法[J].机械强度,2002,24(3):409～412.
[4]陈肇元,杜拱辰.结构设计规范的可靠度设计方法质疑[J].建筑结构,2002,32(4):64～69.
（上接第 32 页） 新一次雷达信息的记录，最终把所观测到的数据进行统一处理、归档，然后与原始数据进行对比分析。
3 总结 综上所述，为提升我国航空航天事业的高速发展，不断将电子信息技术运动到航空气象设备之中，有效提升航空气象设备信息获取的准确性、可靠性与实效性，防止航空事业的运行受暴雨、雷电、台风、等恶劣天气的影响，避免经济损失。
由此可见，将电子信息技术运动到航空气象设备中，能够使我国航空事业走向世界舞台。
参考文献：
[1]黄志刚,尹佳雨.试论信息技术在现代气象财务管理中的应用[J]. 电脑知识与技术,2017,(08):217-218.
[2]王阔音. 航空气象信息服务系统的设计与实现[D].中国矿业大学,2015.
[3]谢英伟. VPN 技术在航空气象信息服务中的应用[J]. 中国民航飞行学院学报,2008,(01):38-39+42.
[4]须剑良. 信息技术优势在航空气象服务竞争中的作用[J]. 中国民用航空,2004,(10):85-88.。