飞机构造基础第1章飞机结构
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• 后掠翼使作战飞机的最大速度提高很快，但低速时气动效 率低，升力较小。事实上，人们既希望飞机有很高的速度， 又希望起降速度低，减少起降距离。解决这一问题的办法 之一是使机翼的面积和形状可变，这就是可变后掠翼。可 变后掠翼的一部分或全部可前后偏转，在向前偏转时，后 掠角减小，展弦比增大，因而升力增加；向后偏转并收起 时，后掠角增大，升力和阻力都减小。这样飞机通过改变 机翼后掠角，使机翼面积和展弦比发生变化，适应了起飞 和着陆阶段以及高速飞行阶段对升阻比的不同要求。变后 掠翼飞机在起飞和着陆时，机翼是展开的，而在高空巡航 飞机时，机翼是收拢的。
• 1951年6月20日，美国贝尔公司研制的世界第一架可变 后掠翼试验机X-5进行了首次飞行。试飞表明，采用可变 后掠翼可增加航程35%，起飞着陆速度可降低20%，起降 性能大为改善。20世纪60年代美国通用动力公司借鉴了可 变后掠翼试验机的技术成果，研制出世界上第一种实用可 变后掠翼战斗/攻击机F-111，于1964年12月21日首次试飞。 由于可变后掠翼兼有良好的低速和高速性能，所以许多战 斗机、轰炸机都采用了可变后掠翼。
《飞机构造学》
主讲教师:ZHANG
.
第1章 飞机结 构
.
1.1 概述
.
什么是固定翼飞机？
所谓固定翼飞机是指飞机的机翼位置、后掠角等参数 固定不变的飞机；相对现代一些超音速飞机，在以低 速飞行时，为了得到较大的升力，机翼伸展较大（后 掠角较小），在飞行中随飞机速度增大，后掠角可以 改变加大，这就不再是固定翼飞机了，典型的是直升 机，和旋翼机，没有固定的机翼；舰载飞机为了减少 停放时占地面积，将机翼折叠；但飞行中机翼不能出 现折叠动作的，或改变角度的，仍属于固定翼飞机。 目前民航客机都属于固定翼飞机
Cy—升力线斜率；
H —飞行高度H上的空气密度；
.
一、平直飞行情况
此时
Y=G,
P=X
这种情况的外载荷特点是： 作用在飞机上的升力等于 飞机的重量，即 ( Y / G = 1 )。
Baidu Nhomakorabea
.
二、俯冲拉起情况 这是一种常用的在垂直平面内作曲线机动飞行的情况。
图3-3 俯冲攻击后拉起时的受载情况
.
作用在飞机上的外载荷 有：Y、P、X、G 以及质 量惯性力Ny。
.
机身：装载。 机翼：产生升力。
尾翼：使飞机具有操纵性与稳定性。 起落架：起飞、着陆、滑跑用。
.
飞机的基本构造
襟翼 机翼
方向舵
升降舵 垂直安定面
水平安定面
副翼
.
前缘 襟翼
1.2 飞机载荷
.
1.2 飞机载荷
载荷：飞机在起飞、飞行、着陆及地面停放等过程中， 作用在飞机上的各种力
外载荷：空气动力、惯性力以及飞机在着陆、 地面滑行和停机时地面的反作用力
四、垂直俯冲情况
飞机在此情况下 Y = 0 ，ny = 0
在x方向可能存在过载
.nx = (T-X)/G = (Nx – G)/G
五、等速水平盘旋情况
这是飞机机动性能的主要项目之一，此 时的受载特点为
Ycos G
ny
Y G
1
cos
盘旋倾斜角 越大， ny 越大。当大坡 度盘旋 =75°~80° 时， ny = 4~6。
盘旋时水平方向的过载为
nhYsGinnysin
当 =75°~80° 时， nh = 3.7~5.7。
.
六、垂直突风（阵风）情况
况垂 直 突 风 情
垂直突风是各种突风中的最严重情况。
当飞机处于直线水平无侧滑飞行时，遭遇到一个确定形状和强度的
孤立垂直阵风 u，由于飞行速度V0 远大于阵风速度，可以认为飞机仍以 速度V 0相对空气运动，只增加机翼迎角。升力增量Y 为
.
固定翼飞机的历史
• 固定翼飞机是人类在20世纪所取得的最重大的 科学技术成就之一，有人将它与电视和电脑并 列为20世纪对人类影响最大的三大发明。关于 世界上最早的固定翼机到底是由谁发明各国尚 存在争议，但较为普遍的观点是由美国人莱特 兄弟发明。他们在1903年12月17日进行的飞行 作为“第一次重于空气的航空器进行的受控的 持续动力飞行”被国际航空联合会（FAI）所 认可
该升力与重力之比值称为过载系数，简称过载。
当飞机在弧形航线的最低点，即 = 0 ( cos = 1 ) 时，其过载系
数达到最大值
nymax
Y G
1V2 gr
.
三、进入俯冲情况
图3-4 进入俯冲情况
飞机在此情况下
YGcos-mV2
r
ny
Y G
cos
- V2 gr
视 V 与 r 的不同情况，ny可以为正， 也可以为负，还可以为零。
YKCySq
又因
C y C y , u /V 0 , qH = V 0 2 /2
YK yC V u 0S •1 2H V .0 2K yC H 2 u0V S
则飞机平飞时遇突风过载ny 为 nyY0 GY1KC y H 2upV 0
式中
Cy—升力系数增量； —迎角增量；
Y0 —飞机原平飞升力； u —垂直突风速度；
设飞机的速度为V，航线 的曲率半径为r，则法向 （y向）加速度为
V2 ay r
离心惯性力为
Ny may mVr2
俯冲拉起情况
飞机的动平衡方程为
YGcosmV2
r
用ny表示Y/G，则
ny
Y G
cos
V2 gr
图3-3 俯冲攻击后拉起时的受载情况
Y nyG 由此可见，曲线飞行时， Y是G的ny倍。
.
固定翼飞机的机体组成
机身、机翼、安定面、飞行操纵面和起落架
其中安定面和飞行操纵面在这里主要指的是尾翼 尾翼是用来平衡、稳定和操纵飞机飞行姿态的部件， 通常包括垂直尾翼（垂尾）和水平尾翼（平尾）两 部分。垂直尾翼由固定的垂直安定面和安装在其后 部的方向舵组成，水平尾翼由固定的水平安定面和 安装在其后部的升降舵组成，一些型号的飞机升降 舵由全动式水平尾翼代替。方向舵用于控制飞机的 航向运动，升降舵用于控制飞机的俯仰运动。
.
固定翼飞机或定翼机常简称为飞机，是指由动力装 置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产 生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。 当今世界的飞机，主是固定翼飞机。
另有一种 变后掠翼飞机，即机翼后掠角在飞行中 可以改变的飞机，也属于固定翼飞机。米格-23战 斗机、图-160战略轰炸机，以及欧洲的“狂风” 和美国的F-14战斗机、B-1战略轰炸机都是变后掠 翼飞机。
• 后掠翼使作战飞机的最大速度提高很快，但低速时气动效 率低，升力较小。事实上，人们既希望飞机有很高的速度， 又希望起降速度低，减少起降距离。解决这一问题的办法 之一是使机翼的面积和形状可变，这就是可变后掠翼。可 变后掠翼的一部分或全部可前后偏转，在向前偏转时，后 掠角减小，展弦比增大，因而升力增加；向后偏转并收起 时，后掠角增大，升力和阻力都减小。这样飞机通过改变 机翼后掠角，使机翼面积和展弦比发生变化，适应了起飞 和着陆阶段以及高速飞行阶段对升阻比的不同要求。变后 掠翼飞机在起飞和着陆时，机翼是展开的，而在高空巡航 飞机时，机翼是收拢的。
• 1951年6月20日，美国贝尔公司研制的世界第一架可变 后掠翼试验机X-5进行了首次飞行。试飞表明，采用可变 后掠翼可增加航程35%，起飞着陆速度可降低20%，起降 性能大为改善。20世纪60年代美国通用动力公司借鉴了可 变后掠翼试验机的技术成果，研制出世界上第一种实用可 变后掠翼战斗/攻击机F-111，于1964年12月21日首次试飞。 由于可变后掠翼兼有良好的低速和高速性能，所以许多战 斗机、轰炸机都采用了可变后掠翼。
《飞机构造学》
主讲教师:ZHANG
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第1章 飞机结 构
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1.1 概述
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什么是固定翼飞机？
所谓固定翼飞机是指飞机的机翼位置、后掠角等参数 固定不变的飞机；相对现代一些超音速飞机，在以低 速飞行时，为了得到较大的升力，机翼伸展较大（后 掠角较小），在飞行中随飞机速度增大，后掠角可以 改变加大，这就不再是固定翼飞机了，典型的是直升 机，和旋翼机，没有固定的机翼；舰载飞机为了减少 停放时占地面积，将机翼折叠；但飞行中机翼不能出 现折叠动作的，或改变角度的，仍属于固定翼飞机。 目前民航客机都属于固定翼飞机
Cy—升力线斜率；
H —飞行高度H上的空气密度；
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一、平直飞行情况
此时
Y=G,
P=X
这种情况的外载荷特点是： 作用在飞机上的升力等于 飞机的重量，即 ( Y / G = 1 )。
Baidu Nhomakorabea
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二、俯冲拉起情况 这是一种常用的在垂直平面内作曲线机动飞行的情况。
图3-3 俯冲攻击后拉起时的受载情况
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作用在飞机上的外载荷 有：Y、P、X、G 以及质 量惯性力Ny。
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机身：装载。 机翼：产生升力。
尾翼：使飞机具有操纵性与稳定性。 起落架：起飞、着陆、滑跑用。
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飞机的基本构造
襟翼 机翼
方向舵
升降舵 垂直安定面
水平安定面
副翼
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前缘 襟翼
1.2 飞机载荷
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1.2 飞机载荷
载荷：飞机在起飞、飞行、着陆及地面停放等过程中， 作用在飞机上的各种力
外载荷：空气动力、惯性力以及飞机在着陆、 地面滑行和停机时地面的反作用力
四、垂直俯冲情况
飞机在此情况下 Y = 0 ，ny = 0
在x方向可能存在过载
.nx = (T-X)/G = (Nx – G)/G
五、等速水平盘旋情况
这是飞机机动性能的主要项目之一，此 时的受载特点为
Ycos G
ny
Y G
1
cos
盘旋倾斜角 越大， ny 越大。当大坡 度盘旋 =75°~80° 时， ny = 4~6。
盘旋时水平方向的过载为
nhYsGinnysin
当 =75°~80° 时， nh = 3.7~5.7。
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六、垂直突风（阵风）情况
况垂 直 突 风 情
垂直突风是各种突风中的最严重情况。
当飞机处于直线水平无侧滑飞行时，遭遇到一个确定形状和强度的
孤立垂直阵风 u，由于飞行速度V0 远大于阵风速度，可以认为飞机仍以 速度V 0相对空气运动，只增加机翼迎角。升力增量Y 为
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固定翼飞机的历史
• 固定翼飞机是人类在20世纪所取得的最重大的 科学技术成就之一，有人将它与电视和电脑并 列为20世纪对人类影响最大的三大发明。关于 世界上最早的固定翼机到底是由谁发明各国尚 存在争议，但较为普遍的观点是由美国人莱特 兄弟发明。他们在1903年12月17日进行的飞行 作为“第一次重于空气的航空器进行的受控的 持续动力飞行”被国际航空联合会（FAI）所 认可
该升力与重力之比值称为过载系数，简称过载。
当飞机在弧形航线的最低点，即 = 0 ( cos = 1 ) 时，其过载系
数达到最大值
nymax
Y G
1V2 gr
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三、进入俯冲情况
图3-4 进入俯冲情况
飞机在此情况下
YGcos-mV2
r
ny
Y G
cos
- V2 gr
视 V 与 r 的不同情况，ny可以为正， 也可以为负，还可以为零。
YKCySq
又因
C y C y , u /V 0 , qH = V 0 2 /2
YK yC V u 0S •1 2H V .0 2K yC H 2 u0V S
则飞机平飞时遇突风过载ny 为 nyY0 GY1KC y H 2upV 0
式中
Cy—升力系数增量； —迎角增量；
Y0 —飞机原平飞升力； u —垂直突风速度；
设飞机的速度为V，航线 的曲率半径为r，则法向 （y向）加速度为
V2 ay r
离心惯性力为
Ny may mVr2
俯冲拉起情况
飞机的动平衡方程为
YGcosmV2
r
用ny表示Y/G，则
ny
Y G
cos
V2 gr
图3-3 俯冲攻击后拉起时的受载情况
Y nyG 由此可见，曲线飞行时， Y是G的ny倍。
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固定翼飞机的机体组成
机身、机翼、安定面、飞行操纵面和起落架
其中安定面和飞行操纵面在这里主要指的是尾翼 尾翼是用来平衡、稳定和操纵飞机飞行姿态的部件， 通常包括垂直尾翼（垂尾）和水平尾翼（平尾）两 部分。垂直尾翼由固定的垂直安定面和安装在其后 部的方向舵组成，水平尾翼由固定的水平安定面和 安装在其后部的升降舵组成，一些型号的飞机升降 舵由全动式水平尾翼代替。方向舵用于控制飞机的 航向运动，升降舵用于控制飞机的俯仰运动。
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固定翼飞机或定翼机常简称为飞机，是指由动力装 置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产 生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。 当今世界的飞机，主是固定翼飞机。
另有一种 变后掠翼飞机，即机翼后掠角在飞行中 可以改变的飞机，也属于固定翼飞机。米格-23战 斗机、图-160战略轰炸机，以及欧洲的“狂风” 和美国的F-14战斗机、B-1战略轰炸机都是变后掠 翼飞机。