第二章飞机外载荷与设计规范

[交通运输]第2章飞机的外载荷

过载系数的实用意义
知道了过载系数ny→P=ny﹒G（CG处）
→各点Psj，Psj=ny﹒Gj 它是飞机设计中很重要的一个原始参数，与飞行状态机动性密切相关 ny可由过载表测量获得
2.2 不同飞行条件下的过载

2.2.1 水平面内的定常直线飞行 2.2.2 垂直平面内的曲线飞行 2.2.3 水平面内的曲线飞行(正常布局) 2.2.4 最大过载ny max 2.2.5 非质心处质量的过载 2.2.6 突风过载 2.2.7 着陆过载
图2.4 飞行员承受过载的能力与过载方向和时Байду номын сангаас 的关系
图2.5 抗过载服系统
1-发动机引来的压缩空气;2-气滤;3-调压器;4通信号灯;胶囊
图2.6高过载座舱内的座椅
1-可倾斜座椅;2-后撑弹簧筒

综合考虑这些因素，飞机设计中一般选取：一类飞机：如歼击机、强击机，ny=-3~9 二类飞机：可部分完成机动飞行：如战术轰炸机、多用途飞机，ny=-2~4 三类飞机：不作机动飞行的飞机：如战略轰炸机、运输机，ny=-1~3
V2 cos gR
2
V2 θ =0° n y 1 gR 8.865
如限制ny≤8，则
V2 1 8 gR
V2 R 1123 .64m 7g
例：飞机以过载ny=-3作曲线飞行，同时使飞机重心以角加速度αz=3.92rad/s2转动，转动方向如图所示。若发动机重量GE=1000kg，其重心到全机重心距离L=3m，发动机绕本身重心的质量惯性矩 Izo=120kg∙s2∙m，求：
V2 n y cos gR
当=0时,ny→max,
nmax

飞机的外载荷共35页文档

若 n y一max定，v 一定，则运动半径就规定了；太小，则结构承载发生问题；
若 n y一max定，r 一定，则速度就要限制。 ③ 由此看来，对结构设计是一个重要的无量纲过载。
2 过载的概念过载定义：除质量力外，作用在飞机某方向上的所有外力的合力与当时飞机重量的比值，称为该方向上的过载。 Note ：
③ 由着陆时的载荷(地面给予的外载荷)与重量之比
的过载定义,即设:
ny
Plg Polg
GNy Yt G
④ 这个过载不允许过大,一般ny=3-4 (因为与飞行时对结构与人的作用不同)
着陆或滑时的情况多样,还可能发生nx,或nz.
4 飞机设计时最大过载的选取 ① 影响选择最大过载的因素: i. 过载实际反映了飞机的机动性能,因此越大越好,但对运输机
ny nyt nyr
i表示转动轴线上的任意位置
3 其他飞行姿态的过载
着陆时的过载
① 这里的过载定义与空中飞行情况不同。当空中匀速飞行时, ny=1 表示Y/G=1, 地面滑行或停止态时, 再以升力来定义已毫无意义,应以地面的支撑载荷与重量之比来定义,即ny=1=Plg/G. Note: i. 这两种情况下的ny=1,但飞机结构的承载方式却完全不同,匀速平飞是一种分布载荷作用,而着陆主要是以集中力形式作用于起落架上,通过起落架作用于机身。 ii. 工程上,常称平飞时ny=1为平飞的1g；停机时 ny=1 为停机的1g.
或客机则没有太大必要。 Ⅱ. 过载又反映了对结构的载荷作用, 过载越大,表明飞机
结构的承载越大,要有足够的刚、强度，则结构重量大。
Ⅲ. 过载的载荷作用，不仅对结构有作用，而且对机载设备及乘员有载荷作用。过载越大，对他们的作用越强，要视他们的承受能力而定。

飞机结构设计(第2章)2012讲解

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2.2 典型飞行姿态和载荷系数
1-弹簧，2-重块，3-指针，4-阻尼器
过载表
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2.2 典型飞行姿态和载荷系数
二、其他飞行姿态的载荷系数计算:
1. 进入俯冲情况：
Y
G
cos
ma y
G g
v2 r
ny
cos
v2 gr
视v与r的不同情况，ny可能为正，也可能为负，还有可能为零
一、等速直线平飞时的受载情况：
升力Y
阻力X
发动机推力T
等速直线平飞
飞机的重力G
Y G TX
Y G 1
（牛顿第一定律）
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2.1 飞机结构的主要载荷
飞机的外载图像演示
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2.1 飞机结构的主要载荷
二、俯冲后拉起时的受载情况：
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俯冲拉起
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2.1 飞机结构的主要载荷
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2.2 典型飞行姿态和载荷系数
④ 飞机中的某集中质量GI=mig，作用在结构上的质量力为： Pi nGi 或分量 Piy nyGi
⑤ 当飞机沿x方向有变速运动时，x向惯性力：
Nx
ma
G g
dv dt
若俯冲拉起中的曲线运动中，切向是加速运动，则：
nx
(T
X)/G
Nx
G sin
G
1 g
dv sin
dt
⑥ nz= 0（飞机展向变速平移难）；az一般较小，在大机动飞行中可能出现。
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2.2 典型飞行姿态和载荷系数

第二部分飞机飞行中的主要载荷及过载

r58m3
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
例2 如图所示，飞机俯冲后拉起。求：
（1）当V=1000km/h， r=1000m，θ=45º、30º、0º时的过载ny各为多少？
（2）如果最大允许过载系数nymax=8，在同样的拉起速度下，允许的拉起圆弧半径r为多大？
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
俯冲后拉起
ny
cos
V2
gr
结论：若飞机的速度V，航迹的曲率半径r一定，
则θ=0(最低处)时过载最大；
若飞机的姿态、位置θ一定，则速度V越大，半径r越小，（机动性越好，猛烈拉起），
过载越大（飞机受力越严重）。
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
例3 如图所示，飞机进行俯冲，已知此时θ=45º，r=1000m，测得飞机的ny=0，求此时飞机的飞行速度。
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
例3 如图所示，飞机进行俯冲，已知此时θ=45º，r=1000m，测得飞机的ny=0，求此时飞机的飞行速度。解：
nyco sV g2r co4s 59.8V 12 10 00
例1 飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。若开始退出俯冲的高度为H1=2000m，开始转入水平飞行的高度为 H2=1000m，此时飞行速度V=720km/h，求：（1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数ny；（2）如果最大允许过载系数nymax=8，保持r不变，则Vmax为多少？保持V不变，则rmin为多少？
第二部分
飞机飞行载荷与设计规范
包括：第二章飞机飞行中的主要载荷及过载第三章飞机设计规范简介

飞机飞行中的主要载荷及过载案例

第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
俯冲后拉起
ny
cos
V2 gr
结论：若飞机的速度V，航迹的曲率半径r一定，
则θ=0(最低处)时过载最大；
若飞机的姿态、位置θ一定，则速度V越大，半径r越小，（机动性越好，猛烈拉起），
过载越大（飞机受力越严重）。
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
第二部分
飞机飞行载荷与设计规范
包括：第二章飞机飞行中的主要载荷及过载第三章飞机设计规范简介
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
飞机的外载荷：
飞行、起飞、着陆、地面停机等过程中，作用在飞机上的外力总称。
飞机飞行载荷
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
飞机地面载荷
飞机着陆、滑跑、停放时受到的地面反作用力
垂直俯冲
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
等速水平盘旋
ny
Y G
1
cos
坡度：β（倾斜角）
运输机：25~40度战斗机：80度
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
坡度受到多种因素限制（不能任意加大坡度）：
➢ 机动性----由（3）得，β大则大V小r； ➢ 结构强度----由（4）得，β大则ny大； ➢ 发动机功率---由（1）得β大则Y大，升力公式
例1 飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。若开始退出俯冲的高度为H1=2000m，开始转入水平飞行的高度为 H2=1000m，此时飞行速度V=720km/h，求：（1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数ny；（2）如果最大允许过载系数nymax=8，保持r不变，则Vmax为多少？保持V不变，则rmin为多少？

第03讲—外载荷(1)

式中
升力系数增量； Cy—升力系数增量；升力系数增量 Cyα—升力线斜率；升力线斜率；升力线斜率 p = G/S —翼载荷；翼载荷；翼载荷
迎角增量； α —迎角增量；迎角增量飞行高度H上的空气密度 ρH —飞行高度上的空气密度；飞行高度上的空气密度；
飞机原平飞升力；垂直突风速度； Y0 —飞机原平飞升力； u —垂直突风速度；飞机原平飞升力垂直突风速度
6
飞机在空中飞行时的受力情况
速度坐标系下的外载荷
飞机的运动方程为
F cos( α + ) D = G sinθ + maτ L + F sin( α + ) = G cosθ + man
α为迎角；φ为发动机推力和飞行器轴线夹角；θ为航迹角, 为迎角；为发动机推力F和飞行器轴线夹角和飞行器轴线夹角；为航迹角,
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六、等速水平盘旋情况
这是飞机机动性能的主要项目之一，这是飞机机动性能的主要项目之一，此时的受载特点为
Y cos β = G
ny = Y 1 = G cos β
盘旋倾斜角β 越大， ny 越大。当大坡越大，越大。度盘旋β =75°~80° 时， ny = 4~6。 ° ° 。盘旋时水平方向的过载为
除重力之外的总外力的 y向分量（分量（即升力Y ）与飞机重力 G 之比，就是 y 向过载系之比，它可能为正，数ny，它可能为正，也可能为负，为负，这取决于该方向的外力情况。力情况。
y
ny
z
nz
x
图3-7 飞机主轴方向过载系数
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2. 过载系数的物理意义
过载系数表示了飞机实际的外力与飞机重力的 Y = ny 关系。它是用倍数的概念来表示的，是一个相对值。关系。它是用倍数的概念来表示的，是一个相对值。 G 另一方面，另一方面，过载系数又表示飞机实际的质量力的情况。以俯冲拉起机动飞行为例，实际y向质量力情况。以俯冲拉起机动飞行为例，实际向质量力的多少倍， (Gcosθ + Ny) 是G的多少倍，这个倍数就是 y，即 θ 的多少倍这个倍数就是n

飞机结构的外载和设计规范

2016/12/26
Aircraft Structure
飞机结构设计的原始条件
1、飞机结构的外载特征以及对结构承载的要求 ① 外载的形式 ( 集中的、分布的、冲击型的、周期型、热的等)； ② 外载的历程特征(不同的飞行，载荷的变化规律) ； ③ 外载对结构的作用效应（抖振、颤振）； ④ 结构承载的强度、刚度要求； ⑤ 结构寿命要求；损伤容限要求； 2、飞机结构的协调关系 3、结构的使用条件 4、生产条件
四、着陆时的载荷系数
② 着陆时载荷分析: 从着陆前到完全着陆瞬间,飞机y向速度从-Vy减至零, 故此时的减速度为:
a
0 ( v y ) t

vy t
所以，减速度a指向机体坐标系 y的正向，故此时的惯性力 (作用于地面)的方向是向下的。由动平衡分析:
Plg G N y Yl
1. 机体坐标系
载荷的参照坐标系：机体坐标系
2. 飞机结构的主要载荷
飞行中的载荷升力Y、阻力X、发动机推力T、飞机重力G c.g. 重心（center of gravity） c 升力中心到重心的距离 Yt为平尾的负向载荷
地面运动过程中的载荷机重力G，地面作用在前、主起落架上的地面支反力Pn,Pm和摩擦力Pf
① 影响选择最大载荷系数的因素:
I. 载荷系数实际反映了飞机的机动性能,因此越大越好,但对运输机或客机则没有太大必要。 Ⅱ. 载荷系数又反映了对结构的载荷作用, 载荷系数越大,表明飞机结构的承载越大,要有足够的刚、强度，则结构重量大。
五、飞机设计时最大载荷系数的选取
Ⅲ.载荷系数的载荷作用，不仅对结构有作用，而且对机载设备及乘员有载荷作用。载荷系数越大，对他们的作用越强，要视他们的承受能力而定。 Ⅳ.飞行时的载荷系数（除突风干扰外），一般来自于发动机的推力，载荷系数大，结构要重，发动机的加力性能要好，即剩余推力要大。 Ⅴ.载荷系数的选择影响因素众多，要依据技术性能要求综合确定,并不是越大越好。

飞机的外载荷文档资料课件

总结词
详细描述
总结词
分析某型飞机外载荷防护失效的原因和后果，总结经验教训，提出改进措施。
详细描述
某型飞机在服役过程中出现了外载荷防护失效的问题，导致飞机结构损坏、性能下降等严重后果。通过对这一案例的分析，可以深入了解飞机外载荷防护失效的原因和影响因素，总结经验教训，提出有效的改进措施，提高飞机的安全性和可靠性。
总结词：外载荷的来源主要包括大气环境、飞行姿态和飞行动作等，作用机理涉及到空气动力学、材料力学等多个学科领域。
02
飞机外载荷分析
总结词
静态外载荷是指在飞机静止或低速运动时由外部因素产生的载荷，如重力、惯性力等。
详细描述
静态外载荷分析主要考虑飞机在不同姿态下的重力分布，以及飞机起飞、着陆和滑行过程中受到的地面反作用力。这种分析有助于确定飞机在不同状态下的静态稳定性。
05
飞机外载荷研究展望
A
B
C
D
加强实验验证和观测，提高外载荷研究的实际应用价值。
探索外载荷对飞机气动性能的影响，提高飞机性能和安全性。
深入研究外载荷对飞机结构和性能的影响机制，为飞机设计提供更准确的指导。
深化外载荷对飞机结构疲劳寿命影响的研究，提高飞机使用寿命和可靠性。
THANKS感谢观看 Nhomakorabea动态外载荷是指在飞机高速运动时由空气动力、惯性力等产生的载荷。
总结词
动态外载荷分析需要考虑飞机在飞行过程中受到的气动力、发动机推力、空气压缩性效应等，以及由此产生的振动和疲劳载荷。这种分析对于评估飞机结构的耐久性和安全性至关重要。
详细描述
总结词
风洞实验是通过人工控制气流来模拟飞机在真实环境中的飞行状态，以测量和分析外载荷的方法。
总结词

第三讲飞机的外载荷和设计情况

24
飞机转动时的过载
如果 i 点处物体的重力为Gi ，则质量力为 Gi cos +mi ai （见图38b）。 i 点处的过载 ni 为 z xi z Gi cos m i a i an ni cos ny xi Gi g g g ni 随飞机各处 xi 的不同而不同， xi 有正有负，附加力矩有一定方向性，因而旋转惯性力及其附加的旋转过载也有正有负。由上式可以方便地计算某一处局部的过载或外载。
图3-1
Pn
Pm
Pf
此时飞机既有平移运动，又有旋转运动，总的平衡关系为
∑Fx = 0, T - X = max = Nx ∑Fy = 0, Yw - Yt = m ( g+ ay ) = G +Ny
式中 Iz — 飞机绕Z轴的质量惯性矩； z — 飞机绕Z轴的角加速度；其它符号见图3-1所示。
q= HV0 2 / 2
22
H uV0 u 1 S H V0 2 KC S y V0 2 2
则飞机平飞时遇突风过载ny 为
ny Y0 Y H uV0 1 KC y G 2p
式中
Cy—升力系数增量；
Cy—升力线斜率； p = G/S —翼载荷；
—迎角增量；
计的一个重要参数。设计时如能正确选取过载的极限，则
既能使飞机满足机动性要求，又能使飞机满足结构的重量要求。过载大小要考虑飞行员的承受能力，大过载会使飞行员出现黑视。
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四、进入俯冲情况飞机在此情况下
GV2 Y G cos g r
Y V2 n y cos G gr
图3-4 进入俯冲情况
升力 Y（L）阻力 X （D）

飞机结构—第二章-飞机的外载荷与设计规范PPT课件

第二章飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（五）飞机设计时最大载荷系数的选取
2 人对过载的反应:
第二章飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（五）飞机设计时最大载荷系数的选取
3. 提高人抗过载能力的措施 1）抗过载服系统
长时间的正过载作用中特别有效，可分为管式抗荷服和囊式抗荷服
（一）载荷系数
3.实用意义： 1）载荷系数确定，结合有关飞行参数，可以确定飞机结构上的各部分实际载荷的大小及方向，便于我们对飞机结构的强度、刚度等指标进行设计校验； 2）飞机机动性的重要指标，通过载荷系数可以了解飞机的机动性能。
过载表、过载曲线（P27）
1-弹簧；2-重块；3-指针；4-阻尼器
45 , 306 ny 8.87
（2）
ny
cos
v2 gr
8
r(8cvo 2s)g(8 v2 1)g1123.64m
第二章飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（二）典型飞行姿态的载荷系数
5.等速水平盘旋(重要机动性能指标)
解：
nyr miG aizxi 1 gazxi 0.306xi nyr10.30641.224 n yr20 .3 0 6 ( 6 ) 1 .8 3 6
YtmLa Iz
az
Ytm
Izaz La
100003 6000N 5
第二章飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（三）考虑飞机转动时的载荷系数 2.装载或设备作用在飞机结构上的质量力
力和地面反力等外力的总称。外载荷的大小取决于飞机的重量、飞行性能、外形的气动力特性、起落架的减震特性以及使用情况等许多因素。分为两类：

飞行器结构设计第二章

机翻倒、强迫着陆等情况。
2019/11/21
36
2.3 复杂载荷情况
2、鸟撞载荷
鸟撞试验，2km以下最大飞行速度飞行时风档承受1.8kg鸟撞。
3、冰雹载荷
防冰、破冰措施，考虑承受冰雹撞击（密度、直径、速度等）
4、噪声：声压场测量
预测声载荷大小、分布、作用时间，声振结构疲劳分析
动力装置噪音：螺旋桨、压气机、喷气的噪音
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
Ⅰ.平移速度载荷系数(质点)(外载分析法)
nytG YY G wY G teY G tm
Niy
x
Ⅱ.绕中心转动的载荷系数(质量力分析法)
n yr N G iiy m G ia ii m iG izx i g 1Y tI m L zx i
i表示转动轴线上的任意位置
ny nyt nyr
Note: ① 表示单位长度上的重力
② 集中装载物(发动机,机载设备) ③ 要注意装载物较长的情况,当作集中点误差太大,则应
y
Ytm
xi
Niy
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Iz0Gi (绕L自x2 身重dx 心轴的质量惯性矩)
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
战斗机的过载一般为-3~8
民机则无必要。
③ 提高人抗过载的能力：抗过载服。
④ 规范中的过载系数可供选择 (飞行包线上给定）。
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2.3 复杂载荷情况
飞机是一种反复使用的运载工具或作战武器。服役期内会遇到各种载荷。
设计中，不仅应掌握典型设计状态中的极限载荷及其对结构作用的分析方法，（以作为飞机结构极限能力的设计依据）；还应把握这些载荷的变化规律，作用次数等统计规律，因为这些虽未达到极限状态，但长期作用仍对结构有破坏作用，这就是通常所说的疲劳载荷。

飞机结构设计第2章飞机的外载荷

2.2.5 非质心处质量的过载
n y = n y 0 ± Δn y = n y 0 ± Δa y / g = n y 0 ± ε z x g nx = nx 0 ± Δnx = nx 0 ± Δax / g = nx 0 ± ϖ x g
2 z
图2.7与飞机质心不重合的各点上的过载
图2.7与飞机质心不重合的各点上的过载
垂直俯冲
T − X − (G − N x ) N x − G = = nx = G G G
特例：自由坠落情况
2.2.3 水平面内的曲线飞行(正常布局)
如知道γ
∑Fn=0
G V 2 ⋅ Y sin γ = N = g R
∑Fv=0
Y cos γ = G
Y 1 ny = = G cos γ
1 如果用过载仪测出ny，也就知道γ，cos γ = ny
⎡ V 2 ⎤2 n y = ⎢1 + ⎥ ⎣ gR ⎦
1
2.2.4 最大过载ny max
n y max
Ymax ρ HV = = c y max 2 G
2 max
1 G/S
1 = f (c y max , H , Vmax , ) p
式中：p=G/S
Cymax 1.2
0.4
M
H
Vmax
V
最大过载nmax的选取与飞机性能、设备性能和人的生理机能等均有关 nmax愈大，机动性愈好；但nmax增大使结构受力增大，结构重量也增加，反过来又影响整个飞机的性能 nmax↑，各种设备的惯性力↑，而很多设备对惯性力的承受也有限度，∴nmax↑对设备的要求也相应提高人对nmax的承受能力也有限
第2章
飞机的外载荷
南京航空航天大学飞机设计技术研究所

《飞机的外载荷》课件

飞行控制系统的使用
自动驾驶模式
在自动驾驶模式下，飞机的飞行姿态和轨迹可能更加规律，从而
影响外载荷。
飞行控制系统调整
如调整副翼、升降舵等，可能改变飞机的气动特性，进而影响外
载荷。
人为操作失误
错误的操作可能导致飞机承受意外的外载荷。
04
飞机外载荷的防护措施
加强飞机结构强度
结构优化设计
通过先进的计算和分析工具，对飞机结构进行优化设计，提高其承载能力和耐久性。
模拟器实验的优势在于成本低、安全可靠，而且可以模拟各种飞行条件下的载
荷情况。
然而，模拟器实验也存在一些局限性，例如实验结果可能受到模拟器精度的影响，以及实验数据的真实性和可靠性可
能存在疑问。
06
结论
总结飞机外载荷的研究成果
研究成果概述
飞机外载荷研究在近年来取得了显著进展，主要集中在载荷分布、强度分析、飞行性能优化等方面。
飞行状态
01
02
03
飞行速度
高速飞行时，空气流速快，可能导致更大的气动载荷。
飞行高度
高海拔地区，大气稀薄，可能导致更大的压力差和温度变化，进而影响外载荷。
飞行姿态
如俯冲、爬升等动作，会改变飞机受力的分布和大小。
飞机结构特性
机体结构形式
不同的机体结构对外载荷的分布和承受能力有显著影响。
其他防护措施
定期检查和维护
对飞机进行定期检查和维护，及时发现和修复潜在的损伤，确保其处于良好状态。
培训和教育
对机组人员进行专业培训和教育，提高其应对外载荷影响的能力和意识。
备件和应急设备
配备必要的备件和应急设备，以应对突发情况，确保飞机的安全运行。

飞机的外载荷概述

Y(升力）
Y (升力)
P (推力)
X (阻力)
G (重力)
G(重力）
飞机在等速直线水平飞行时的外载荷
什么是飞机的外载荷？着陆时，作用在飞机上的外载荷有哪些？
飞机在起飞、飞行、着陆及地面停放等过程中，作用在飞机上的外力称为飞机的外载荷。着陆时，作用在飞机上的外载荷包括重力，升力，及地面的反作用力。
这两处Y方向过载等于重心过载加上附加过载； A处过载大于重心过载，B处过载小于重心过载。
❖ 当飞机绕重心有一个抬头的角加速度 z 时，在
机身上某一点 i处，就会产生一个线加速度：
这个附加的线加速度 a yi 将产生一个附加的过载 n i ，即
n ag g x i ni
ay,i g
z xi
当飞机绕Z轴加速转动时，为什么距重心越远产生的Y方向附加过载值越大？
重心外各点的附加线加速度等于角加速度与此点到重心距离的乘积，距离越远，附加线加速度越大，附加过载就越大。
1.2.3 飞机着陆时的过载
❖ 飞机着陆接地时的速度可分解为水平分速和垂直分速。由于水平分速是在着陆滑跑过程中逐渐消失的，因此飞机沿水平方向的受力不大；垂直分速是在飞机与地面相对撞击后很短的时间内消失的，故飞机沿垂直方向的撞击力较大。飞机着陆接地时承受的载荷，主要就是作用于起落架的垂直撞击力。飞机接地时垂直方向的过载，为作用于起落架上的垂直撞击力与飞机重量的比值。
当驾驶员猛推杆使飞机进入下滑时，为什么飞机Y方向的过载可能为负值？
驾驶员猛推杆可能使飞机的迎角减小过大，产生负的升力。
四、过载的过荷载（意表除义示重飞力机外的）外与载飞机重力的关系。这
种关系用倍数来表示，是一个相对值。

[物理]飞机结构与系统第二章飞机外载荷

1-弹簧；2-重块；3-指针；4-阻尼器
典型飞行姿态的载荷系数
1.等速直线平飞
1 2 Y G C V S y 2 1 2 T X C V S x 2
( 1 ) (2)
典型飞行姿态的载荷系数
曲线飞行（机动飞行）
飞机速度的大小和方向改变，航迹为曲线。垂直平面内： a进入俯冲 b垂直俯冲 c俯冲后拉起
典型飞行姿态的载荷系数
5.等速水平盘旋(重要机动性能指标)
Y 1 ny G cos
坡度：β（盘旋倾斜角）
典型飞行姿态的载荷系数
6.突风载荷
突风：方向、大小变化的不稳定气流突风载荷：因突风引起的、飞机受到的附加气动力（飞机可能迅速改变高度）水平突风/航向突风：（逆风或顺风）只改变相对速度的大小垂直突风：（向上或向下）改变相对速度的大小、方向，导致迎角变化侧向突风：使飞机侧滑，主要作用在垂尾上产生附加气动力。
水平平面内：
水平等速转弯/盘旋
典型飞行姿态的载荷系数
2.进入俯冲
GV 2 Y Gcos g r
Y V2 ny cos G gr
（视V和r的不同情况，ny可能为负，为正，或零）
典型飞行姿态的载荷系数
例1 如图所示，飞机进行俯冲，已知此时θ=45º ，r=1000m，测得飞机的ny=0，求此时飞机的飞行速度。
飞机设计时最大载荷系数的选取
1.影响最大载荷系数选取的因素:
① 载荷系数实际反映了飞机的机动性能，从这个意义上来说越大越好，但对客机或运输机来说没有多大必要； ② 载荷系数又反映了对结构的载荷作用，载荷系数越大，表明飞机结构的承载越大，要有足够的刚、强度，则结构重量越大； ③ 载荷系数的载荷作用，不仅对结构有作用，而且对机载设备和乘员有载荷作用，载荷系数越大，对其影响越大，要视其承受能力而定。

第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载

S G
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
垂直突风
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
垂直突风引起升力和过载变化
结论：
升力：
Y
Y0

Y
Y0

1 2
C
y

u V0
S
过载：
ny
1 ny
1
1 2
C
y
u V0
S G
突风向上，升力和过载变大；突风向下，升力和过载变小。
间的关系，是一个相对值（便于理解飞机受力严重程度）。
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
飞机主轴三分量
x向：nx=X/G，一般不考虑nx z向：nz=Z/G，一般较小 y向：飞机升力同重力的比值
ny=Y/G( ny最重要)
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
注意：
过载: ① 对重力视可不见 ②过载是一矢量（通常说的过载指ny ） ③过载表示倍数 ④平直匀速飞行：ny=1 ⑤过载值可正可负可零，同升力一致。
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载
例1 飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。若开始退出俯冲的高度为H1=2000m，开始转入水平飞行的高度为 H2=1000m，此时飞行速度V=720km/h，求：（1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数ny；（2）如果最大允许过载系数nymax=8，保持r不变，则Vmax为多少？保持V不变，则rmin为多少？
第二部分
飞机飞行载荷与设计规范
包括：第二章飞机飞行中的主要载荷及过载第三章飞机设计规范简介
第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载

结构设计(第2章21)

均与飞机质量m有关，故统称为质量力。
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2.1 飞机的外载荷
达朗倍尔动静分析（刚体动平衡）
Fx 0 Fy 0
mz 0
T X max Nx T X Nx Yw Yt m(g ay ) G Ny
Ywc Yt (d c) Izz
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2.1 飞机的外载荷
加力飞行；匀速平直飞行；停机、滑跑状态。
气动力、发动机推力
质量力（惯性力和重力）
支持力
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2.1 飞机的外载荷
2021/8/7
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2.1 飞机的外载荷Leabharlann 2021/8/77
2.1 飞机的外载荷
飞机的外载：重力（G)、升力（Y)、阻力（X）、推力（P）、起落架载荷。
惯性力：质量乘以加速度的负值质量力：飞机重力G（mg）和惯性力N(-ma)
飞机的外载图像演示
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第二章、飞机结构的外载和设计规范
本章内容 2.1 飞机结构的主要载荷 2.2 典型飞行姿态和载荷系数 2.3 复杂载荷情况 2.4 飞机的设计规范 2.5 民用飞机适航性
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第二章、飞机结构的外载和设计规范
2.1 飞机结构的主要载荷
飞机作为运载工具要求反复使用，可能经历各样的复杂载荷历程。最主要、最基本的有哪些？对结构的影响作用是什么？这是设计师们关心的基本问题；其次是不同载荷形态与主要载荷的差异以及这些载荷的变化规律（包括大气气象规律的统计）。
1. 思维要点： ① 主要载荷形式； ② 主要载荷分类； ③ 作用于结构如何分析。
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第05讲—外_载_荷(2)

飞机结构分析与设计
第五讲
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§3.3 飞机设计规范简介
一、规范及各类标准的作用
二、规范的形成与演变
★ 飞机设计规范和适航条例是在飞机多年的设计、研制和实践中逐步形成的，是飞机研制、使用经验和使用教训的总结。 ★ 军用飞机设计经历了静强度设计、刚度设计、疲劳设计、安全寿命加损伤容限设计、耐久性加损伤容限设计等几个阶段。与这些设计思想对应，美国军用飞机强度规范产生了近10个版本。 ★ 我国已经拥有用于军用飞机结构设计的强度刚度规范等设计标准文件，目前仍在修订和完善。 ① 1975年根据我国武器装备研制的需要，引进了前苏联“飞机强度规范‖，共七本。我国早期研制的飞机，如歼六、歼七、歼八；歼教七、强五、轰六等军用飞机结构的设计都是以此规范为主要依据进行设计的。 ② 八十年代初期，我国对美国的“军用飞机强度刚度规范”进行了大量的研究并加以引进，于85年发行了国家军用标准《军用飞机强度和刚度规范》，代号为GJB 67.1-85 ～ GJB 67.12-85，共分为12个部分。我国的飞豹、枭龙、歼十、山鹰、猎鹰等飞机的结构便是按此规范要求设计的。67系列规范各部分名称如下：
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补充：节点载荷的计算
目前结构强度、刚度的计算，多采用直刚法或有限元素法，这些方法，均需将结构上的分布载荷合理地分配到拟定的结构节点上，形成节点载荷，才便于计算。载荷分配的原则是常用的力的平衡和等效原则。
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§3.5 安全系数和设计载荷
一、安全系数等概念的定义
使用载荷Pe：飞机在使用中预计各结构可能遇到的最大载荷，或称为限制载荷 ( Limit Load )。在该载荷作用下，飞机各元件的应力临近材料的比例极限强度σs，但未出现永久变形。设计载荷Pd ：飞机及各结构在其作用下刚好临近破坏的载荷，或称为极限载荷 (Ultimate Load ) 。