第一章 飞机结构
飞机结构介绍
飞机用电设备提供电源， 从发动机引入的热气流 可用于座舱加温或空调 系统。
第一章 第 14 页
涡轮桨叶式 涡轮风扇式
第一章 第 15 页
●B747放下起落架
第一章 第 16 页
●驾驶舱( Cockpit )
第一章 第 17 页
●新式驾驶舱（B777）
第一章 第 18 页
机翼还用于安装发动机、 起落架及其轮舱、油箱。
第一章 第 8 页
●机翼（B747在着陆进近中）
第一章 第 9 页
③ 尾翼（Empennage）
操纵飞机的俯仰和偏转。 是飞机稳定性的重要组成部分。
第一章 第 10 页
●尾翼（TB200） 若水平尾翼是整体活动面，则称全动平尾；升降舵 的后缘的活动面，称为配平片。
飞机的一般介绍
飞行原理/CAFUC
●人类早期的飞行
1903年12月17日莱特兄弟的飞行者(“flyer” ) ，飞行 距离120英尺，持续时间12秒。
第一章 第 2 页
●人类早期的飞行
第一章 第 3 页
1.1 飞机的一般介绍
飞行原理/CAFUC
1.1.1 飞机的主要组成部分Fra bibliotek其功用五大部分：机身,机翼,尾翼,起落装置,动力装置。
第一章 第 11 页
④ 起落装置（Landing Gear）
起落装置用于飞机的
起飞、着陆和滑行并 支撑飞机。
飞机的前轮可偏转，
用于地面滑行时控制 方向。
飞机的主轮上装有各
自独立的刹车装置。
第一章 第 12 页
●A320前起落架
第一章 第 13 页
⑤ 动力装置（Power Plant）
第一章飞机结构
单块式机翼：梁弱，多长 桁、厚蒙皮
• 由蒙皮、桁条和缘条组 成一整块构件。现代飞 机多采用单块式机翼。
桁条
蒙皮
纵向元件有翼梁、长桁、墙(腹板) 横向元件有翼肋(普通翼肋和加强翼肋) 以及包在纵、横元件组成的骨架外面的蒙皮
一、蒙皮：蒙皮的直接功用是形成流线型的机翼外表面。 蒙皮受到垂直于其表面的局部气动载荷；
蒙皮还参与机翼的总体受力—— 它和翼梁或翼墙的腹板组合在一起， 形成封闭的盒式薄壁梁承受机翼的扭矩
飞
机
结
构航 空
工 程 学
孟 令
院兵
第0章 授课计划
授课内容 第一章 飞机结构 第二章 重量与平衡 第三章 液压系统 第四章 起落架系统 第五章 飞机飞行操纵系统 第六章 座舱环境控制系统 第七章 防水排雨系统 第八章 飞机燃油系统 第九章 飞机防火系统 第十章 飞机电子系统
课时 12 8 8 8 6 6 4 4 4 4
• 加强翼肋：除具有普通翼肋的功用 外，还作为机翼结构的局部加强件， 承受较大的集中载荷或悬挂部件。
翼肋RIB
形成并维持翼剖面之形状；并将纵向骨架与蒙皮连成一体； 把由蒙皮和桁条传来的空气动力载荷传递给翼梁。
68
蒙皮
• 承受空气动力，形成和维持机翼外形，并承受扭矩，有 些机翼蒙皮还承受弯矩。
接头
• 特点：蒙皮较厚；桁条 较多而且较强；弯曲引 起的轴向力由蒙皮、桁 条和缘条组成的整体壁 板承受。
• 优点：能较好的保持翼 形；抗弯、扭刚度较大； 受力构件分散；
飞机机体构造
11
一.飞机机体结构
飞机除了上述五个主要部分之外，根据飞行操纵和执行任务的需 要，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。
1.3 飞机基本构件的结构 1. 机翼
飞机的结构应能承受比G更大的载荷因数。 原因：
5
一.飞机机体结构
2 阻力
物体在空气中运动必然会遇到空气的抵抗，这种抵抗就是阻力，飞 机阻力按形成的原因分为压差阻力、干扰阻力、激波阻力、摩擦阻力 和诱导阻力。
摩擦阻力：由飞机表面上空的速度和外界空气速度不同，空气之间 的粘滞摩擦而产生，很明显它和空气的密度和速度有直接关系。
压差阻力：由飞机前方受到的动压和后方形成的低压的压力差造
成。
。 诱导阻力 ：在机翼上产生的，它是由升力诱发出来的
干扰阻力 ：由飞机两个不同形状部分的结合引起气流干扰而产生 的。
6
一.飞机机体结构
3 升力
由机翼和空气的相对运动而产生的 。
4 推力
由发动机来提供 。
7
一.飞机机体结构
1.2飞机的组成与功用
夹芯蒙皮的硬壳式机身
23
一.飞机机体结构
3.起落装置
飞机的起落装置通常包括起落架和改善起落性能的装置两大部分。 (1)起落架的配置形式
24
一.飞机机体结构
3.起落装置
后三点式：两个支点（主轮）对称地安置在飞机重心前面，第三个支 点（尾轮）位于飞机尾部。
前三点式：两个支点（主轮）对称地安置在飞机重心后面，第三个支 点（前轮）位于机身前部。
36
二.飞机系统
飞行器制造提纲附答案(伪)
第一章飞机结构1飞机结构组成。
机体、飞机操作系统、飞机动力装置、机载设备机体包括机翼、机身、尾翼2机翼的作用和组成；机翼结构属薄壁型结构形式，构造上主要由蒙皮和骨架结构组成；蒙皮和骨架结构的功用；骨架结构有哪些构件。
机翼是产生升力和滚转力矩的主要部件、也是现代飞机存储燃油的地方。
机翼组成：机翼主盒、襟翼、扰流片、副翼、前缘襟翼、发动机吊挂等部分组成。
机翼结构形式：蒙皮骨架式翼面，整体壁板式，夹层结构式机翼结构组成：有蒙皮、桁条、翼梁、纵墙、翼肋。
蒙皮的功用：是保持机翼外形和承载骨架的功用：是形成和保持翼面外形，承受和传递外载荷骨架的结构：纵向构件有翼梁，长桁和墙；横向构件有普通肋和加强肋。
3机身的作用和组成，机身结构构造上的组成；内部骨架的种类和作用。
机身作用：装载和承力，连接飞机其他部件，安置人员、设备、货物。
机身组成：机身、短舱、尾撑等筒形结构。
结构组成：蒙皮、纵向骨架、横向骨架。
内部骨架种类和作用：桁梁式结构，桁架只承受拉压力，蒙皮起维型作用，小轻型飞机采用；桁条式结构，长桁与蒙皮组成壁板承受弯曲轴力，蒙皮承受剪力和扭矩引起的剪流；桁梁式结构，桁梁承受弯曲轴向力，蒙皮长桁承受小部分轴力，蒙皮承受剪力；梁式结构，大梁承受主要载荷，蒙皮只承受剪力；硬壳式结构，蒙皮承受结构总体弯曲、剪切和扭转载荷。
4飞机制造工艺的特点。
采用新的保证互换协调的方法生产准备工作量大批量小、手工劳动量大零件加工方法法多样，装配劳动量比重大第二章飞机互换与协调1互换和协调的定义互换性：指成批或大量生产中同一产品任取其一，不需任何修配补充加工就能在装配之后完全满足设计所规定的技术要求。
协调性：指两个相互配合的工件之间或工件与工装之间的对应尺寸和形状的一致性。
2互换与协调的关系具有互换性的零件一定是协调的，反之，协调的零件不一定具有互换性3飞机制造中互换性的要求使用互换、生产互换、厂际互换4基本样板的分类基本样板、生产样板5制造准确度与协调准确度的关系制造准确度只与各个部分的本身制造过程有关，取决于飞机各部分单独制造过程中的生产误差，而协调准确度取决于有关的两个部分单独制造过程中产生误差的综合数值，也就是说与两个相配合部分制造过程之间的相互联系有关。
第1章 飞机结构及其特点
（1）蒙皮
除了整体壁板外，近来夹芯蒙皮也得到推广。夹芯蒙皮由两层 薄金属板或复合材料层板与轻质疏松或蜂窝结构夹芯互相连接而成。 夹芯蒙皮可以降低翼面结构质量，提高翼面刚度和表面品质（无铆 缝），并具有良好的隔热、隔音、防震、抵抗裂纹及其他损伤扩展 能力。
F15尾翼和方向舵蒙皮 是全厚度铝夹芯和硼-环 氧复合材料面板构成的 蜂窝壁板。前、后缘为 全铝蜂窝结构。
桁条
蒙皮 传来的力 翼肋
翼肋 传来的力
桁条
翼肋 桁条 蒙皮
翼肋
（2）桁条
桁条按截面形状分有开式和闭式；按制造方法分有 板弯桁条和挤压桁条。板弯开式桁条由板材制造， 容易弯曲，与蒙皮贴合好，得到翼面光滑，容易与 蒙皮及其它构件固接；板弯闭式桁条可提高型材和 蒙皮压缩临界应力。挤压型材比板弯型材具有较厚 的腹板，受力临界应力较高，但与蒙皮（特别是弯 度大的蒙皮）难以固接。
纵墙还起到对蒙皮的支持，以提高蒙皮的屈曲承载能力。通常腹 板设有减轻孔，为了提高临 界应力，腹板用支持型材加 强。后墙则还有封闭翼面内 部容积的作用。
（5）翼肋
翼肋分为普通翼肋和加强翼肋。 普通翼肋
构造上的功用是维持机翼剖面所需的形状，并将局部气动载 荷从蒙皮和桁条传递到翼梁和蒙皮上。一般它与蒙皮、长桁相连， 翼面受气动载荷时，它以自身平面内的刚度向蒙皮、长桁提供垂 直方向的支持。同时，翼肋又沿周边支持在蒙皮和梁（或墙）的 腹板上，在翼肋受载时，由蒙皮、腹板向翼肋提供各自平面内的 支承剪流。
§1.2 机翼结构形式
机翼是飞机产生升力和滚转操纵力矩的主要部件，同时也是现代飞 机存储燃油的地方。机翼作为飞机的主要气动面，是主要的承受气动 载荷部件，其结构高度低，承载大。机翼通常有以下气动布局形式： 平直翼、梯形翼、三角翼、后掠翼、边条翼、前掠翼、变后掠翼和菱 形翼等。
飞机构造之结构
第一章第二章飞机结构1.1.1.2.概述固定机翼飞机的机体由机身、机翼、安定面、飞行操纵面和起落架五个主要部件组成。
直升机的机体由机身、旋翼及其相关的减速器、尾桨（单旋翼直升机才有）和起落架组成。
机体各部件由多种材料组成，并通过铆钉、螺栓、螺钉、焊接或胶接而联接起来。
飞机各部件由不同构件构成。
飞机各构件用来传递载荷或承受应力。
单个构件可承受组合应力。
即：P=X飞机作不稳定的平飞时，推力与阻力是不相等的。
推力大于阻力，飞机就要加速；反之，则减速。
由于在飞机加速或减速的同时，飞行员减小或增大了飞机的迎角，使升力系数减小或增大，因而升力仍然与飞机重力相等。
平飞中，飞机的升力虽然总是与飞机重力相等，但是，飞行速度不同时，飞机上的局部气动载荷（局部空气动力）是不相同的。
飞机以小速度平飞时，迎角较大，机翼上表面受到吸力，下表面受到压力，这时的局部气动载荷并不很大；而当飞机以大速度平飞时，迎角较小，对双凸型翼型机翼来说，除了前缘要受到很大压力外，上下表面都要受到很大的吸力。
翼型越接近对称形，机翼上下表面的局部气动载荷就越大。
所以，如果机翼蒙皮刚度不足，在高速飞行时，就会被显着地吸起或压下，产生明显的鼓胀或下陷现象，影响飞机的空气动力性能。
1.4.3.阻力Y飞行速度和曲率半径也不可能一样，所以，飞机在垂直平面内做曲线飞行时，飞机的升力也是随时变化的。
1.4.5.1.4.6.飞机在水平平面内作曲线飞行时的受载情况水平转弯时,飞机具有一定的倾斜角（玻度）β，升力与垂线之间也构成β角。
这时，水平分力Ysinβ就是飞机转弯时的向心力，它与惯性离心力N平衡；升力的垂直分力Ycosβ与飞机重力G平衡，即Y=cos G水平转弯时，cos β总是小于1，故升力总是大于飞机的重量；倾斜角越大，cos β越小，因而升力越大。
1.4.7. 1.4.8. 腿飞机过载在曲线飞行中，作用于飞机上的升力经常不等于飞机的重量。
为了衡量飞机在某一飞行状态下受外载荷的严重程度，引出过载(或称载荷因数)这一概念。
飞机构造之结构
第一章飞机结构概述飞机载荷载荷、变形和应力的概念机翼结构机身结构尾翼和副翼机体开口部位的构造和受力分析定位编码系统1.1.概述固定机翼飞机的机体由机身、机翼、安定面、飞行操纵面和起落架五个主要部件组成。
直升机的机体由机身、旋翼及其相关的减速器、尾桨（单旋翼直升机才有）和起落架组成。
机体各部件由多种材料组成，并通过铆钉、螺栓、螺钉、焊接或胶接而联接起来。
飞机各部件由不同构件构成。
飞机各构件用来传递载荷或承受应力。
单个构件可承受组合应力。
对某些结构，强度是主要的要求；而另一些结构，其要求则完全不同。
例如，整流罩只承受飞机飞行过程中的局部空气动力，而不作为主要结构受力件。
1.2.飞机载荷飞行中，作用于飞机上的载荷主要有飞机重力，升力，阻力和发动机推力（或拉力）。
飞行状态改变或受到不稳定气流的影响时，飞机的升力会发生很大变化。
飞机着陆接地时，飞机除了承受上述载荷外，还要承受地面撞击力，其中以地面撞击力最大。
飞机承受的各种载荷中，以升力和地面撞击力对飞机结构的影响最大。
1.2.1.平飞中的受载情况飞机在等速直线平飞时，它所受的力有：飞机重力G、升力Y、阻力X和发动机推力P。
为了简便起见，假定这四个力都通过飞机的重心，而且推力与阻力的方向相反。
则作用在飞机上的力的平衡条件为：升力等于飞机的重力，推力等于飞机的阻力。
即：Y = GP = X图 1 - 1 平飞时飞机的受载飞机作不稳定的平飞时，推力与阻力是不相等的。
推力大于阻力，飞机就要加速；反之，则减速。
由于在飞机加速或减速的同时，飞行员减小或增大了飞机的迎角，使升力系数减小或增大，因而升力仍然与飞机重力相等。
平飞中，飞机的升力虽然总是与飞机重力相等，但是，飞行速度不同时，飞机上的局部气动载荷（局部空气动力）是不相同的。
飞机以小速度平飞时，迎角较大，机翼上表面受到吸力，下表面受到压力，这时的局部气动载荷并不很大；而当飞机以大速度平飞时，迎角较小，对双凸型翼型机翼来说，除了前缘要受到很大压力外，上下表面都要受到很大的吸力。
第1章 飞机结构及其特点
第1章 飞机结构及其特点郭 宇南京航空航天大学 航空宇航制造工程系飞行器制造技术基础2本章内容§1.1飞机结构及组成 §1.2 机翼结构形式 §1.3 机身结构形式 §1.4 尾翼结构形式 §1.5 起落架结构形式 §1.6飞机制造工艺的特点3 §1.1 飞机结构及组成主要由机体、飞机操纵系统、飞机动力装置和机载设备等部分组成，其中机体包括机翼、机身及尾翼等部件，构成飞机的主体结构。
4§1.1 飞机结构及组成5 本章内容§1.1飞机结构及组成 §1.2 机翼结构形式 §1.3 机身结构形式 §1.4 尾翼结构形式 §1.5 起落架结构形式 §1.6飞机制造工艺的特点6机翼是飞机产生升力和滚转操纵力矩的主要部件，同时也是现代飞机存储燃油的地方。
机翼作为飞机的主要气动面，是主要的承受气动载荷部件，其结构高度低，承载大。
§1.2 机翼结构形式7 §1.2 机翼结构形式机翼通常有以下气动布局形式：平直翼、梯形翼、三角翼、后掠翼、边条翼、前掠翼、变后掠翼和菱形翼等。
8§1.2.1机翼的基本组成☐机翼重量一般占全机重量的8%－15%，机翼结构重量占机翼重量的30%－50%。
☐机翼一般由机翼主盒、襟翼、扰流片、副翼、前缘襟翼、发动机吊挂等部分组成。
9机翼的基本元件机翼结构属薄壁型结构形式，构造上主要由蒙皮和骨架结构组成。
机翼的基本结构元件是由纵向骨架、横向骨架以及蒙皮和接头等组成。
⏹纵向骨架——沿翼展方向安置的构件。
⏹横向骨架——沿翼弦方向安置的构件。
10（1）机翼蒙皮☐蒙皮的直接功用是保持机翼外形和承载，蒙皮将作用在上面的局部气动力传给结构骨架。
在总体承载时，蒙皮和翼梁或翼墙的腹板组合在一起，形成封闭的盒式薄壁结构承受翼面扭矩，与长桁一起形成壁板承受翼面弯矩引起的轴力。
第一章 飞机结构(2)
• 单块式机翼的受力特点是：弯曲引起的轴 向力由蒙皮、桁条和缘条组成的整体壁板 承受。剪力由翼梁腹板承受。扭矩由蒙皮 与翼梁腹板形成的闭室承受。 • 单块式机翼的优点是：① 通较好地保持翼 型。② 抗弯、扭刚度较大。③ 受力构件 分散。 • 缺点是：①不便于开大舱口。②不便于承 受集中载荷。③接头联接复杂。
• 梁式机翼的受力特点是：弯曲引起的轴向 力主要由翼梁的缘条承受。剪力由翼梁的 腹板承受。 • 对双梁式机翼的扭矩可由前后梁腹板与上 下蒙皮组成的盒段（合围框）、前梁腹板 与前缘蒙皮组成的盒段承受。 • 梁式机翼的主要受力构件是翼梁，因此， 它具有便于开口、与机身 (或机翼中段) 连 接较简便等优点。
•
机翼在外部载荷作用下，象一根固定在机 身上的悬臂梁一样，要产生弯曲和扭转变 形，因此，在这些外载荷作用下，机翼各 截面要承受剪力、弯矩和扭矩。 机翼结构质量力是机翼结构重量和它在飞 行中产生的惯性力的总称，即机翼结构重 量和变速运动惯性力。
•
(升力) Y
R (总空气动力)
X (阻力)
相对气流方向
• 加强翼肋除具有上述作用外，还要承受和 传递较大的集中载荷。
1.3
机翼结构
1.3.1 机翼的功用
产生升力。当它具有
上反角时，可为飞机提 供一定的横侧稳定性。
有横向操纵用的副翼、
扰流片等。为了改善机翼 的空气动力效用 在机翼的前、后缘越来 越多地装有各种形式的襟翼、 缝翼等增升装置，以提高 飞机的起降或机动性能。 机翼上常安装有起落架、 发动机等其它部件。机翼 的内部空间常用来收藏主 起落架和贮存燃油 .
蒙皮
• 单块式机翼 现代飞机多采用单块式机翼。 单块式机翼的构造特点是：蒙皮较厚；桁条 较多而且较强；翼梁的缘条较弱，有时缘 条的横截面积和桁条差不多。
涡轮发动机飞机结构与系统
涡轮发动机飞机结构与系统第一章：飞机结构1.分布载荷实例：空气动力对机翼的载荷，作用在机体表面的气动载荷2.动载荷实例；飞机着陆时起落架受到的地面撞击力.3.过载;沿纵轴过载n x沿立轴过载n y：对飞机结构影响较大的过载是n y沿横轴过载n z飞行过载n y：作用在飞机上的升力L和飞机重量W之比n y=L/W部件过载：根据作用在飞机重心处升力L和飞行重量W之比得出过载n Y值n x=p x/p o；n y=p y/p o;n z=p z/p on X，n y，n z——-—--起落架的水平垂直侧向载荷系数P x，p y，p z---—-—起落架承受的水平，垂直和侧向载荷P o——-—-——起落架的停机载荷4.飞机结构的承载能力表现在对飞机的使用限制和飞机结构余量两个方面5.（1）飞行包线是以飞机在飞行中的使用限制条件。
可将飞行中可能出现的空速和过载系数的各情况用速度-----过载飞行包线表示出来。
(2)飞行包线是以飞行速度，高度和过载等作为界限的封闭几何图形，用以表示飞机的飞行范围和飞行限制条件。
6.飞机结构承载余量----—-—安全系数和剩余强度数值7.设计载荷与使用载荷之比叫安全系数fF=p设计/p使用(安全系数采用1.5）8.剩余强度系数应该略微大于11。
1.2飞机结构适航性要求和结构分类1.飞机结构的适航性要求：(1）结构的强度，（2)结构的刚度（3）结构的稳定性（4）结构的稳定性2.载荷作用下的5种基本变形:a.拉伸变形b。
压缩变形c。
剪切变形d.扭转变形e。
弯曲变形3.飞机结构基本元件1。
杆件2。
梁元件3。
板件4.飞机结构件：1。
杆系结构2。
平面薄壁结构3.空间薄壁结构飞机结构疲劳设计1.安全寿命设计：是建立在无裂纹的基础上，当结构在疲劳载荷作用下出现客观的可检裂纹时,就到了结构的安全寿命终点了2。
安全寿命设计有如下几点不足之处：1。
不能确保飞机结构的使用安全2。
不能充分发挥飞机结构的使用价值3。
第一章飞机装配过程和装配方法
第一章 飞机装配过程和装配方法第一节 飞机结构的分解1.飞机的工艺分解及装配单元的划分飞机装配过程一般是由零件先装配成比较简单的组合件和板件，然后逐步装配成比较复 杂的段件和部件，最后由部件对接成整架飞机。
即整架飞机－部件－段件－组合件－板件（构件）为满足飞机的使用、维护以及生产工艺上的要求，整架飞机的机体可分解成许多大小不 同的装配单元，飞机的机体可分解成许多部件及可卸件。
例如某歼击机可分解为以下部件：视图前机身、后机身（飞机机身的功用主要是装载人员、货物、燃油、武器、各种装备和其 他物资，它还可用于连接机翼、尾翼、起落架和其他有关的构件，并把它们连接成为一个整 体） 、机翼（机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。
其最主要作用是产生升力，同时 也可以在机翼内布置弹药仓和油箱，在飞行中可以收藏） ） 、副翼（用于飞机横向操纵）、 襟翼（安装在机翼上，改善起飞和着陆性能）、起落架（实现飞机的起飞与着陆过程功能的 装置）等。
2.分离面的种类和选取原则飞机机体结构划分成许多部件和可卸件之后， 部件和部件的对接结合处就形成了分离面。
2.1 设计分离面是根据构造和使用的要求而确立的。
设计分离面一般采用可卸连接（螺栓连接，铰链接 合等） ，以便于在使用和维修过程中迅速拆卸和重新安装。
2.2 工艺分离面是由于生产（制造和装配）的需要，为了合理地满足工艺过程的要求，将部件进一步分 解为更小的装配单元，这种装配单元之间的分离面称为工艺分离面。
由部件划分成的段件； 以及由部件、段件再进一步划分出来的板件、组合件，这些都属于工艺分离面。
工艺分离面 一般都采用不可卸连接（铆接、胶接、焊接等）装配成部件后，这些分离面就消失了。
教案对工艺分离面的设计要求：飞机结构的可划分性首先取决于结构设计，即飞机结构上是 否存在相应的分离面，而且划分出来的装配件，必须具有一定的工艺刚度。
使所设计的飞机 不仅能满足构造和使用上的要求， 还必须同时满足生产工艺上的要求。
(无水印)《飞机结构力学》辅导提纲要点
飞机结构力学课程辅导提纲军区空军自考办第一章结构的组成原理一、内容提要1、飞机结构力学的任务飞机结构力学是研究飞机结构组成规律以及在给定外荷载作用下计算结构内力与变形的一门学科。
结构元件之间无相对刚体位移的性质叫几何不变性；结构能维持其与坐标系统位置的关系，即系统具有足够的支座连接，以保证其位置固定不变的性质叫不可移动性。
飞机结构受力系统显然应具有几何不变性和不可移动性。
2、飞机结构力学的基本假设（1）小变形假设：认为结构在载荷作用下变形很小，可以认为它不影响结构的几何形状。
（2）线性弹性假设：认为结构为线弹性系统。
线性：结构或元件的内力与变形的关系为线性关系（直线变化）。
弹性：结构或元件在载荷作用下产生内力与变形，在载荷卸去后结构或元件恢复到原始状态，不留残余变形。
3、实际受力系统按照其几何形状的变化可分为三种情况（1）几何可变系统：在外力作用下不能保持原来的几何形状的结构。
（2）几何不变系统：无论在何种外力作用下，都能保持原有几何形状的结构。
（3）瞬时几何可变系统：在受力的瞬间会发生变形，但随着变形的出现，结构又转化成几何不变系统而使形变不能再继续下去。
由以上的分析看出，对于一个承力结构来说，只有几何不变的结构才能承担任意形式的外载荷。
几何可变和瞬时可变系统都是绝不允许的。
4、自由度与约束（1）自由度：决定某物体在坐标系中位置所需的独立变量数。
故平面内一点有两个自由度；平面内的一根杆子或平面几何不变系统只需要三个独立变量数：x,y与夹角α就能确定它的位置,故一根杆子或一个几何不变系统具有三个自由度。
同理，空间一点有三个自由度，一个刚体或空间几何不变系统有六个自由度。
（2）约束：减少自由度的装置。
在结构力学中，为分析的方便，通常把节点看作为自由体，把杆子看作为约束。
无论是平面系统还是空间系统一根两端带铰链的杆子都相当于一个约束。
5、几何不变的条件系统内的约束数大于活等于系统内的自由度数，即0C≥-N式中C是约束数，N是自由数。
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第一章- 飞机结构
摘要：飞机结构是第一章，主要讲述了飞机的机身，机翼，尾翼，起落架，和发动机这几个主要结构部分。
根据美国联邦法规全书(CFR)第14篇第一部分的定义和缩写，飞行器(Aircraft)是一种用于或者可用于飞行的设备。
飞行员执照的飞行器分类包括飞机(Airplane)，直升机，气球类(lighter-than-air)，动力升力类(powered-lift)，以及滑翔机。
还定义了飞机(Airplane)是由引擎驱动的，比空气重的固定翼飞行器，在飞行中由作用于机翼上的空气动态反作用力支持。
本章简单介绍飞机和它的主要组成部分。
主要组成部分
尽管飞机可以设计用于很多不同的目的，大多数还是有相同的主要结构。
它的总体特性大部分由最初的设计目标确定。
大部分飞机结构包含机身，机翼，尾翼，起落架和发动机。
机身
机身包含驾驶舱和/或客舱，其中有供乘客使用的坐位和飞机的控制装置。
另外，机身可能也提供货舱和其他主要飞机部件的挂载点。
一些飞行器使用开放的桁架结构。
桁架型机身用钢或者铝质管子构造。
通过把这些管子焊接成一系列三角形来获得强度和刚性，成为桁架结构。
图1-2就是华伦桁架。
华伦桁架结构中有纵梁，斜管子和竖直的管子单元。
为降低重量，小飞机一般使用铝合金管子，可能是用螺钉或者铆钉通过连接件铆成一个整体。
随着技术进步，飞行器设计人员开始把桁架单元弄成流线型的飞机以改进性能。
在最初使用布料织物来实现的，最终让位于轻金属比如铝。
在某些情况下，外壳可以支持所有或者一主要部分的飞行载荷。
大多数现代飞机使用称为单体横造或者半单体构造的加强型外壳结构。
单体横造设计使用加强的外壳来支持几乎全部的载荷。
这种结构非常结识，但是表面不能有凹痕或者变形。
这种特性可以很容易的通过一个铝的饮料罐来演示。
你可以对饮料罐的两头施加相当的力量管子不受什么损坏。
然而，如果罐壁上只有一点凹痕，那么这个罐子就很容易的被扭曲变形。
实际的单体造型结构主要由外壳，隔框，防水壁组成。
隔框和防水壁形成机身的外形。
如图1－3
由于没有支柱，外壳必须足够的坚固以保持机身的刚性。
这样，单体造型结构有一个重要的问题，在保持重量在允许的范围内同时要维持足够的力量。
由于单体设计的限制，今天的大多数飞机使用半单体造型结构。
半单体造型结构使用飞机外壳可以贴上去的亚结构，亚结构由隔框和不同尺寸的防水隔壁以及桁条组成，通过来自机身的弯曲应力来加固加强的外壳。
机身的主要部分也包括机翼挂载
点和防火隔板。
如图1－4
在单引擎飞机上，引擎一般附加在机身的前端。
在引擎后面和驾驶舱或客舱之间有防火部分以保护飞行员或乘客受到引擎火焰的伤害。
这部分称为防火隔壁，一般由阻热材料如不锈钢制成。
机翼
机翼
机翼是连接到机身两边的翅膀，也是支持飞机飞行的主要升力表面。
很多飞机制造商设计了多种不同的机翼样式，尺寸和外形。
每一种都是为了满足特定的需要，这些需要由具体飞机的目标性能决定。
下面的章节将解释机翼是如何获得升力的。
机翼可以安装在机身的上，中或较低部分，分别称为高翼，中翼，低翼设计。
机翼的数量也可以不同。
有一组机翼的飞机称为单翼机，有两组机翼的飞机称为双翼飞机或者复翼飞机。
如图1－5
许多高翼飞机有外部支柱，或者机翼支杆，它可以通过支杆把飞行和着陆负荷传递到主机身结构。
由于支杆一般安装在机翼突出机身的一半位置上，所以这种类型的机翼结构也叫半悬
臂机翼。
少数高翼飞机和多数低翼飞机用全悬臂机翼不用外部支杆来承载负荷。
机翼的主要结构部件有翼梁，翼肋，桁条。
如图1－6
这些都通过支杆，I字型梁，管子，或其他设备包括外壳而加固。
翼肋决定了机翼的外形和厚度。
在大多数现代飞机上，油箱也是机翼的一个集成部件。
或者由灵活的安装在机翼里的容器组成。
安装在机翼后面的或者尾部和边缘的是两种类型的控制面，称为副翼和襟翼。
副翼大约从机翼的一半处向外伸出，以利于创造使得飞机侧滚的反方向移动和倾斜的空气动力。
襟翼从靠近机翼中点处向外伸出。
襟翼在巡航飞行时通常是和机翼表面齐平的。
当向外伸出时，襟翼同时向下延伸以在起飞或者着陆时增加机翼的升力。
尾翼
飞机尾巴部分的正确名字叫尾翼。
尾翼包括整个的尾巴部分，由固定翼面如垂直尾翼和水平尾翼组成。
可活动的表面包括方向舵，升降舵，一个或者多个配平片(补翼)。
如图1－7
第二种尾翼的设计不需要升降舵。
相反，在中央的铰链点安装一片水平尾翼，铰链轴是水平的。
这种类型的设计叫全动式水平尾翼，使用控制轮移动，就像使用升降舵一样。
例如，当你向后拉控制轮时，水平尾翼转动，拖尾边缘向上运动。
水平尾翼还有一个沿尾部边缘的防沉降片。
如图1－8
防沉降片的运动方向和水平尾翼尾部边缘的运动方向一样。
防沉降片也作为减轻控制压力的配平片，帮助维持水平尾翼在需要的位置。
垂直方向舵安装在垂直尾翼的后部。
飞行时，它用于使得飞机头部向左或者向右运动。
在飞行转弯时，垂直方向舵需要和副翼配合使用。
升降舵安装在水平尾翼的后面，用于控制在飞行中飞机的头部向上或者向下运动。
配平片是位于控制面的尾部边缘可活动的一小部分。
这些可活动的配平片，从驾驶舱控制，降低控制压力。
配平片也可以安装在副翼，方向舵和/或升降舵。
起落架
起落架是飞机停放，滑行，起飞或者着陆时的主要支撑部分。
大多数普通类型的起落架由轮子组成，但是飞机也可以装备浮筒以便在水上运作，或者用于雪上着陆的雪橇。
如图1－9
起落架由三个轮子组成，两个主轮子，以及一个可以在飞机后面或者前面的第三个轮子。
使用后面安装第三个轮子的起落架称为传统起落架。
传统起落架的飞机有时候是指后三点式飞机。
当第三个轮子位于飞机头部位置时称为前三点式飞机，相应的这种设计叫三轮车式起落
架。
可操控的前轮或者尾轮允许在地面上对飞机的全部控制。
发动机
发动机一般包括引擎和螺旋推进器。
引擎的主要作用是为螺旋推进器提供转动的动力。
它也产生电力，为一些仪表提供真空源，在大多数单引擎飞机上，引擎为飞行员和乘客提供热量的来源。
引擎飞机引擎罩盖住，或者在某些飞机上，它被飞机引擎机舱包围。
引擎罩或者引擎机舱的作用是使得引擎周围的空气流动变得流线型，用管子引导气缸的空气来帮助冷却引擎。
安装在引擎前面的推进器把引擎的转动力量转化为称为反冲力的前向作用力，帮助飞机在空气中移动。
如图1－10。