飞机结构设计
飞机前起落架结构设计
飞机前起落架结构设计飞机前起落架结构设计8．7 前起落架的设计特点为了保证飞机在地面运动时有足够的滑跑稳定性，前轮应能绕支柱轴线自由定向旋转，因此在设计时要附加某些装置．一、前轮的自由定向及偏转操纵装置由于飞机在地面运动时要求灵活稳定，当飞机受到侧向力(如侧风、单边主轮受撞击等)而使机头偏向时，前轮应能自动转回原方向，并使飞机也e9较方便地转回原方向滑跑，面不致越偏越大，这是地面方向稳定性对前轮的要求．即便是方向稳定性好的前三点配置形式，如果将前轮固定死，则前轮处的摩擦力也将产生一定的不稳定力矩，使机头有越偏越大的趋势(图8．37)。
另外，地面滑行刹车转弯时(如刹住一侧主轮)也需前轮能自由，转以减小转弯半径。
因而现代飞机的前轮都不固定锁死，而有一定的偏转自由度，其最大值已。
由所需的最小转弯半径来定，即一般已，＝~50’。
此外，为使前轮能自动转回飞机的前进方向，这就须将前轮放在支柱轴线后一定的距离“广(称为稳定距)处，这样，万一出现偏向，也会很快复原(参见图8．39)．稳定距“广大一些则稳定性好，但对起落架受力不利，一般取，二e．1一o．4D(D为前轮直径)。
为了增大飞机地面运动的灵活性以保证矗小转弯半径，有的飞机，特别是大型旅客机，还装有使前轮偏转的操纵机构(如图8．38所示)。
飞机前起落架结构设计二、前轮的减摆装置当前起落架没有采用合适的减撰措施时前轮可能会出现摆振，即飞机在地面滑跑到一定速度时，能自由偏转的机轮和支柱的弹性振动与轮面的转动交织在一起，出现一种剧烈的僻摆振动，它会引起机头强烈摇晃，这种现象称为前轮摆振。
振动可能越来越厉害，直至支柱折断，轮胎撕裂，在很短的时间内酿成严重事故。
产生前轮摆振的原因是由于机轮(连带支柱)是一个弹性体．当偶然受到外力千扰时(如跑道不平、侧风、操纵不当等)使机轮偏离前进轴线一个距离^。
(图8．39)。
这时轮面倾斜，轮胎接地部分的形状变成弯腰形。
当飞机继续前进时，机轮将一边《9转“角；同时由于弹性恢复力的作用，一边向前进轴线靠近(减小^)．当达到^二o，"二Jo时，由于惯性关系，在继续往前滚时又出现了一^，同时就又出现了弹性恢复力，而轮胎接地部分变成反的弯腰形，这样就使得A反向增大，到一厶后又开始减小。
飞机机身结构设计与优化
飞机机身结构设计与优化导语：随着飞机技术的不断发展，飞机机身结构的设计与优化成为了一个关键的研究领域。
本文将从飞机机身结构的重要性、设计原则、优化方法等方面探讨飞机机身结构的设计与优化技术。
一、飞机机身结构的重要性飞机机身结构作为飞机的骨架，承载了飞机的整个重量以及在飞行中产生的各种力和应力。
因此，飞机机身结构的设计与优化是确保飞机运行安全的重要环节。
合理的机身结构设计可以提高飞机的安全性能、减轻飞机的重量、提高飞机的飞行效率，从而减少能源消耗和环境污染。
二、飞机机身结构的设计原则1.安全性原则：飞机机身结构设计的首要原则是确保飞机的安全。
机身结构必须能够承受各种力和应力，不出现破裂和变形。
在设计中，需要考虑飞机在逆风、风切变等恶劣气象条件下的安全性能，以及在碰撞、爆炸等突发情况下的抗冲击能力。
2.轻量化原则：轻量化是飞机设计的重要指标之一。
减轻飞机的重量可以降低燃油消耗、延长飞机的续航能力，并且可以减少对环境的污染。
因此，在飞机机身结构的设计中，需要选择轻量化材料，并采用优化的结构设计方法，使得机身的重量最小化。
3.刚性和稳定性原则：飞机机身结构的刚性和稳定性对于飞机的操纵性和稳定性至关重要。
机身结构必须具有足够的刚性，使得飞机在飞行过程中不会出现过大的变形和振动。
同时，机身结构还需要具有足够的稳定性，以保证飞机的飞行平稳。
三、飞机机身结构的优化方法1.材料优化：飞机机身结构的材料选择对于整体性能的提升至关重要。
研发新型轻质、高强度的材料是目前的研究方向之一。
例如，使用复合材料代替传统的金属材料，可以显著降低机身的重量。
2.结构优化：在飞机机身结构的设计中，结构优化是一种常用的方法。
结构优化可以通过调整结构的几何形状，使得机体在保证刚性和安全性能的前提下，尽量减轻重量。
此外，结构优化还可以通过改变材料厚度、加固关键部位等方式，进一步提高机身的安全性能。
3.计算仿真优化：计算机仿真技术在飞机机身结构的优化中发挥了重要作用。
飞机结构设计岗位职责
飞机结构设计岗位职责
飞机结构设计岗位的职责主要是负责飞机的机身结构设计和优化，包括机身外形设计、钢铝等材料的使用、零件的设计、3D模型
的制作及结构分析等方面。
具体来说，该职位的职责包含以下几个方面：
1. 编制飞机结构设计方案：根据飞机使用的需求和性能要求，
结合市场和技术情况，编制飞机结构设计方案。
这要求设计师不仅
了解飞机工业的相关技术和标准，也要熟悉飞机市场和行业的动态。
2. 完成飞机结构设计：根据飞机结构设计方案，进行具体的飞
机结构设计，包括零部件的位置、连接、安装等方面的设计，并根
据飞行器的力学性能、飞行状态和环境要求，进行合理的材料选择、合理的零部件布局及设计。
3. 进行结构分析：使用计算机辅助设计/工程软件进行结构建模、制作有限元模型、给出有限元计算结果、评估完整结构的刚度、强度等参数，并进行模拟等流场模型测试，验证设计的合理性，确
保飞机的安全可靠。
4. 与其他部门协调工作：和供应商和认证部门一起协调和解决
飞机零部件的技术问题和认证问题，同时加强与客户和其他部门的
沟通和合作，保证飞机结构设计方案和实际制造过程之间的一致性。
5. 制定配套文件：对于飞机结构设计和分析结果，需要输出配
套的技术文件，包括结构设计图纸、制造工艺流程等文件，同时进
行技术文件的维护和更新。
总之，飞机结构设计是飞机制造的核心环节之一，需要设计师具备扎实的专业知识、严谨的工作态度、优秀的沟通协调能力和较强的团队合作意识，才能确保飞机结构设计的质量和研发效率。
飞机结构设计(第3章-3.1)
载荷分析是机身结构设计的重要环节， 通过对各种载荷进行计算、分析和评 估，确保机身结构满足强度、刚度等 方面的要求。
机身结构的优化设计
机身结构的优化设计是在满足强度、刚度等要求的前提下，对机身结构进行改进和优化，以提高飞机 的性能和降低制造成本。
优化设计可采用多种方法和技术，如有限元分析、拓扑优化、形状优化等，通过对机身结构的材料分布、 结构形式等进行调整和改进，实现结构的最优设计。
集中载荷包括起落架、油箱和武器挂 载等引起的局部载荷。
机翼结构的优化设计
机翼结构的优化设计旨在实现强 度、刚度、疲劳和损伤容限等要
求的最优化。
优化设计方法包括有限元分析、 多目标优化和遗传算法等。
优化设计过程中需考虑材料、工 艺和制造成本等因素，以实现经 济性、可行性和可持续性的平衡。
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第3章-3.3：尾翼结构设计
荷，并将其传递给骨架。
骨架用于支撑机身结构，承受 内部压力和其他内部载荷，并
保持机身的形状和尺寸。
连接件用于将蒙皮和骨架连接 在一起，传递载荷并保持结构
的完整性。
机身结构的载荷分析
机身结构的载荷主要包括气动载荷、 重力载荷、惯性载荷等，这些载荷在 机身结构中产生应力、应变等效应。
载荷分析还需考虑不同飞行状态下 （如起飞、巡航、着陆等）的载荷变 化，以确保机身结构在不同飞行状态 下都能保持安全和可靠。
桁条用于支撑蒙皮，提高其承载能力和刚 度。
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06
接头用于将机翼与机身连接起来，传递力 和扭矩。
机翼结构的载荷分析
机翼结构的载荷主要包括气动载荷、 惯性载荷和集中载荷等。
惯性载荷由飞机的加速度和角加速度 引起，包括机翼弯曲、扭转和平移等 惯性力。
第二讲飞机结构设计思想和方法
第二讲飞机结构设计思想和方法飞机结构设计是指在航空工程领域中，按照一定的设计思想和方法，设计出满足飞机设计要求的结构。
飞机结构设计的过程包括结构布局设计、载荷分析、结构材料选用、结构参数设计、结构优化等阶段。
本文将介绍飞机结构设计的基本思想和常用方法。
飞机结构设计的基本思想是在满足强度、刚度、稳定性等安全性要求的基础上，尽可能减少结构重量，提高飞机的性能和经济性。
为了实现这一目标，飞机结构设计需要综合考虑以下几个方面的因素：1.载荷特性：对于不同类型的飞机，其载荷特性会有所不同，例如商用飞机主要受到飞行载荷和地面载荷的作用，军用飞机还会承受额外的战斗载荷。
在设计中需要根据实际情况合理选择载荷、确定载荷分布和载荷时程。
2.结构材料：飞机结构设计需要选择合适的材料来满足强度、刚度和轻量化的要求。
常用的材料包括金属材料（如铝合金、钛合金）、复合材料（如复合纤维增强塑料、复合层板）等。
选择合理的材料能够提高结构的强度，降低结构重量。
3.结构参数设计：飞机结构设计需要确定结构的几何形状和尺寸。
对于主要受力构件，需要合理选择断面形状和尺寸来满足设计要求；对于非受力构件，需要考虑其功能和集成性，设计合理的连接方式和安装方式。
4.结构优化：飞机结构设计中常采用结构优化方法，通过数值模拟和分析的手段，优化设计参数以达到最优的结构性能。
常用的结构优化方法有拓扑优化、尺寸优化、材料优化等。
结构优化可以提高结构的强度、刚度和轻量化水平。
常用的飞机结构设计方法包括经验设计法、传统设计法和计算机辅助设计法。
1.经验设计法：通过以往的经验和实际应用中的成功案例，总结出一些经验法则和设计准则，作为设计的基础。
这种方法具有简单、快捷的特点，但在设计创新性和设计效果上有一定局限性。
2.传统设计法：传统设计法采用一些经典的设计方法和理论，在满足结构强度、刚度和稳定性要求的前提下，通过手工计算和分析，给出结构的几何形状和尺寸。
这种方法需要设计师具备较强的数学和力学知识，设计过程相对繁琐，但能够提供较为可靠的设计结果。
飞机结构设计 第7章 机身结构设计(修改)
矩分布规律相符将有利于减轻框的重量。
注意： 上述曲线不能作为强度计算的依据； 工程梁假设不适宜机身的强度校核； 实际上刚框的内力分布与刚框截面形状、框缘形状与尺寸、
蒙皮对框的支持情况等因素有关； 实际刚框真实的内力分布必须通过有限元数值分析或者试
M=kMP•RP
在集中力矩作用处，框缘 截面的弯矩值也最大。
M=kMT •RT
法向集中力P和切向集中力T相比，前者产生 的弯矩较大，其最大值为RP/4，而切向集中力产 生的最大弯矩值约为RT/16。因此，当T=P时，法 向集中力产生的最大弯矩值为切向集中力产生的 最大弯矩值的4倍。
上述结论提醒：
满足机身断面形状与尺寸大小沿纵轴的分布符 合气动布局的要求；满足飞机对于重心的要求。
机身的内部布置和机身与其它部件的连接往往 决定了机身主要传力元构件的布置。
满足各种载重的使用、检测、维护、更换等要 求。
7.1.2 机身结构型式的选择
桁梁式：桁梁的截面面积很大，蒙皮很 薄，长桁很弱。这种结构型式适合于大开 口、小载荷的情况。
7.2 机身主要受力构件布置
受力构件布置的依据： 开口（位置、形状、大小和开口特性）： 由内部布置和机身与其它部件的连接协调 关系确定。 集中载荷：由装载布置与机身-机翼、机 身-尾翼、机身-起落架确定。
机身受力构件布置主要是指横向构件(加强框、 普通框)、纵向构件(长桁、桁梁、纵向加强 壁板、加强长桁)以及蒙皮的布置。
(a) 不 对 称 弯 矩的分解方 法-对称与反 对称；
(b) 一 侧 作 用
力矩M时，加
飞机结构设计
飞机结构设计•相关推荐飞机结构设计飞机结构设计南京航空航天大学飞机设计技术研究所2005.9一、本课程的特点注重基础理论概念的实用化、感性化以及工程化注重综合运用知识概念权衡复杂问题分析，抓住主要矛盾寻找解决问题途径的基本设计理念大量工程结构实例的剖析注重培养自行分析、动手设计的主观能力以及工程实用化的实践能力具体要求：注意定性分析，要求概念清楚；实践性强，要求常去机库观察实物；理性推理较差，要求认真上课。
二、基本内容和基本要求内容：飞机的外载荷；飞机结构分析与设计基础不同类型飞机结构的分析；飞机结构的传力分析；飞机结构主要元构件设计原则；内容要求：①掌握飞机结构分析和设计的基本手段——传力分析；②能够正确解释飞机结构元件的布置；③能够正确地分析和设计飞机结构的主要元件。
第1章绪论飞机结构设计将飞机构思变为飞机的技术过程；成功的结构设计离不开科学性与创造性；结构设计有其自身的原理和规律，不存在唯一正确答案，需要不断的探索和完善。
1.1 飞机结构设计在飞机设计中的位置飞机功用及技术要求空-空：军用空-地：截击、强击、轰炸. 战术技术要求运输：客运民用货运使用技术要求运动，……技术要求技术要求：Vmax，升限，航程/作战半径，起飞着陆距离，载重/起飞重量，机动性指标（加速，最小盘旋，爬升），使用寿命；非定量要求：全天候，机场要求，维护要求；趋势：V ，Hmax ，载重，航程；苏-30阵风F－117第四代战斗机(俄罗斯称之为第五代战斗机)更着重强调同时具备隐身技术、超音速巡航、过失速机动和推力矢量控制、近距起落和良好的维修性等性能。
由于各种飞机的用途和设计要求不同，会带来飞机气动布局和结构设计上的差别；飞机设计的基本概念、设计原理和设计方法是一致的；本课程将对典型结构型式进行分析的基础上，将主要介绍飞机设计的基本概念、设计原理和方法。
1.1.1飞机研制过程技术要求飞机设计过程飞机制造过程试飞定型1．拟订技术要求通常可由飞机设计单位和订货单位协商后共同拟订出新飞机的战术技术要求或使用技术要求。
航空行业的飞机结构设计资料
航空行业的飞机结构设计资料航空行业一直以来都扮演着重要的角色，飞机的结构设计是航空行业中至关重要的一环。
本文将介绍航空行业中的飞机结构设计资料，包括设计原则、相关参数和常见材料等。
一、设计原则在航空行业中，飞机的结构设计旨在确保安全、可靠并且具有良好的性能。
以下是一些常见的设计原则：1. 强度与刚度：飞机必须具备足够的强度和刚度，以应对各种外部力和飞行过程中的振动、变形等。
结构设计师需要考虑受力分布、材料强度以及合理的设计模型，以确保飞机的结构能够承受各种载荷。
2. 轻量化：航空行业对于飞机的重量要求较高，因为较轻的飞机可以减少燃料消耗并提高飞行性能。
因此，结构设计师需要在保证强度和刚度的前提下，尽可能减少飞机的重量。
3. 耐久性：飞机通常需要在恶劣的环境条件下运行，如高温、低温、湿度等。
结构设计师需要选择能够在不同环境下保持性能稳定的材料，并采取相应的设计措施以确保飞机的耐久性。
二、相关参数在飞机结构设计中，有一些关键的参数会对设计产生重要影响，包括但不限于以下几个方面：1. 翼展：翼展是指飞机两侧翼展的长度，它会直接影响飞机的横向稳定性和机动性能。
结构设计师需要根据飞机的类型和用途确定合理的翼展大小。
2. 翼型：翼型是指飞机翼面的形状。
翼型的选择会对飞机的升力、阻力和稳定性产生重要影响。
结构设计师需要根据飞机的要求选择适合的翼型，并优化其设计。
3. 腹部曲率：腹部曲率是指飞机机身底部的曲率形状。
腹部曲率的设计会影响飞机的升力和阻力分布，进而影响飞机的飞行性能。
结构设计师需要考虑腹部曲率的合理性和优化设计。
三、常见材料航空行业中，常用的飞机结构材料包括金属和复合材料两大类。
1. 金属材料：金属材料常用于飞机的结构骨架和连接件，具有良好的强度和刚度。
常见的金属材料包括铝合金、钛合金和高强度钢等。
2. 复合材料：复合材料由纤维增强材料和基础树脂组成，具有优异的强度和重量比。
复合材料在飞机结构设计中的应用越来越广泛，常见的有碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料等。
飞机结构强度分析与优化设计
飞机结构强度分析与优化设计一、引言飞机是现代化高速交通工具，在航空事业的发展中发挥着核心作用。
为了确保机体在各种复杂工作条件下的安全运行，我们必须对飞机结构强度进行充分分析和设计优化。
二、飞机结构强度分析方法1. 经典强度计算法经典强度计算法是基于材料力学和强度学理论来进行飞机结构强度设计的方法。
这种方法主要适用于采用钣金和型材等薄壁材料制造的飞机结构。
该方法主要是在确定下部结构的受力情况，分析下部结构的强度、刚度、失效模式和纵横向连接方式等参数，从而确定结构的各个部分的强度和安全系数。
2. 有限元方法有限元方法是目前飞机结构强度分析的主要方法，它采用数值分析方法来研究材料的力学特性。
这种方法可以计算复杂结构的强度，如：战斗机的翼型结构、宽体机的中央主翼箱等。
该方法主要利用有限元软件对模型进行离散化，从而得到结构某一点的应力，进而得出强度分布和失效模式。
三、飞机结构强度优化设计方法1. 材料优化材料优化主要是通过控制材料的价格、强度、重量、加工成本、耐久性、可维修性、条件下特性等来达到优化设计的效果。
在设计过程中，我们应着重考虑材料选择，并在材料性质的层面上开展研究，从而在结构强度与质量之间取得平衡。
2. 结构优化结构优化的方法有很多，包括加强压剪点、改善结构设计、采用高强度材料等等。
通过结构优化，我们可以提高飞机的载荷能力和抗风险能力。
在实际的设计过程中，我们需要考虑结构的安全、重量、可靠性、维修性和经济性等因素。
四、飞机结构强度优化案例分析1. 新型客机翼结构的优化设计新型客机翼结构的优化设计是一项高难度的工程。
在设计过程中，我们主要着重考虑两个问题：首先是如何保证飞机的安全，其次是如何在不影响飞机空气动力性能的情况下减轻飞机的质量。
在这个过程中，我们采用了有限元方法对翼箱结构进行了详细的分析，从而得出了最优的结构参数并实现了优化设计。
2. 战斗机机翼结构的优化设计战斗机的机翼结构具有很高的复杂性。
飞机结构力学分析与设计的要点
飞机结构力学分析与设计的要点飞机作为现代交通运输的重要工具，其结构的安全性、可靠性和性能优化至关重要。
飞机结构力学分析与设计是确保飞机能够在各种复杂的工况下安全飞行的关键环节。
下面我们将详细探讨飞机结构力学分析与设计的一些要点。
首先，材料的选择是飞机结构设计的基础。
飞机结构所使用的材料需要具备高强度、高韧性、耐疲劳、耐腐蚀等特性。
常见的飞机结构材料包括铝合金、钛合金、复合材料等。
铝合金具有良好的加工性能和较高的比强度，但在高温环境下性能会有所下降。
钛合金则具有更高的强度和耐高温性能，但成本相对较高。
复合材料如碳纤维增强复合材料具有优异的比强度和比刚度，能够显著减轻结构重量，但在制造和维修方面存在一定的难度。
在力学分析方面，静力学分析是必不可少的。
这包括对飞机在各种载荷条件下（如自身重力、燃油重量、乘客和货物重量、飞行中的气动力等）的结构强度和刚度进行评估。
通过建立飞机结构的有限元模型，可以精确计算各个部件所承受的应力和变形。
如果应力超过材料的许用应力或者变形过大，就需要对结构进行重新设计或加强。
动力学分析也是关键的一环。
飞机在飞行过程中会受到各种动态载荷，如发动机振动、气流颠簸等。
通过模态分析可以确定飞机结构的固有频率和振型，避免与外界激励频率发生共振，从而防止结构的破坏。
此外，还需要进行颤振分析，以确保飞机在高速飞行时不会发生颤振现象，保证飞行的稳定性和安全性。
疲劳分析是飞机结构设计中需要特别关注的问题。
由于飞机在其使用寿命内要经历无数次的起降循环和飞行中的各种载荷变化，结构容易出现疲劳裂纹。
通过对材料的疲劳性能进行研究，并结合实际的飞行载荷谱，采用合适的疲劳分析方法，可以预测结构的疲劳寿命，从而在设计阶段采取相应的措施，如优化结构细节、采用抗疲劳设计方法等，来延长结构的使用寿命。
在结构设计方面，要充分考虑结构的整体性和传力路径的合理性。
飞机结构通常由多个部件组成，这些部件之间的连接方式和传力路径直接影响结构的性能。
飞机结构设计知识点归纳
飞机结构设计知识点归纳飞机结构设计是航空工程中至关重要的一部分，它涉及到飞机的各个方面，包括材料选择、结构设计、强度分析等等。
在本文中，我们将对飞机结构设计的一些重要知识点进行归纳和总结。
一、材料选择1. 材料性能：飞机结构设计中材料的选择至关重要，需要考虑其强度、韧性、刚性等性能指标。
常用的航空材料包括铝合金、钛合金、复合材料等，它们在强度和重量方面具有较好的平衡。
2. 耐久性：飞机材料需要具备较好的耐久性，能够承受长期的飞行和各种环境条件的影响。
耐久性包括抗腐蚀、抗疲劳和抗应力腐蚀开裂等。
3. 热特性：由于飞机在高空中会面临较高的温度变化，所以材料的热特性也是考虑的因素之一。
需要选择具备较好热传导性和热膨胀性的材料，以确保飞机结构在温度变化时的稳定性。
二、结构设计1. 强度设计：飞机结构设计中最重要的一部分是强度设计，包括材料的强度和结构的强度计算。
强度设计需要考虑到各种载荷情况，包括重力载荷、气动载荷、机身弯曲、气动弯曲等，并根据这些载荷计算结构的强度和刚度。
2. 稳定性设计：飞机在飞行时需要保持稳定性，结构设计中需要考虑到飞机的静稳定性和动态稳定性。
静稳定性要求飞机在受到扰动后能够自动回复平衡姿态，动态稳定性则要求飞机在各种飞行状态下都能保持稳定。
3. 气动设计：飞机结构设计中的气动设计包括机翼、机身、尾翼等部分的气动外形设计和气动力学性能分析。
气动设计需要考虑到飞机的升力、阻力、气动特性等因素，以优化飞机的飞行性能。
三、强度分析1. 应力分析：强度分析中的应力分析是关键环节，通过有限元分析等方法来计算结构在不同载荷下的应力分布。
应力分析可以帮助设计师更好地了解飞机结构的强度情况，发现可能存在的问题并进行改进。
2. 疲劳分析：疲劳是飞机结构中常见的问题之一，疲劳分析可以帮助设计师评估材料的疲劳性能，并预测结构在长期使用过程中可能出现的疲劳破坏情况。
疲劳分析是飞机结构设计中不可或缺的一环。
第二讲：飞机结构设计思想和方法
☆ 结构变形设计准则：
f max f d
☆ 气动弹性设计准则：
vd vcr min( v f
vd--- 设计速度 Vcr --- 气动弹性临界速度
f f , vs
f s , va
fa )
vf , vs ,va --- 分别为颤振速度、翼面发散速度与副翼失效速度 ff , fs , fa --- 分别为其对应的安全系数
安全系数 f 在强度规范中规定 飞机结构必须通过地面静强度试验
5
静强度设计
外载荷 结构参数 结构有限元分析 工作应力σ 结构强度设计准则 工作应力可以达到很 高的计算精度
1
稳定性许用应力 计算误差很大
许用应力 受拉许用应力 疲劳/损伤容限设计
受压许用应力 结构稳定性设计
6
静强度和刚度
全机有限元计算模型 机翼、机身计算模型
影响有限元法计
算精度的因素
它是一种近似数值分析方法，因 为其求解的基本方程是一个代数方程 组，而不是描述真实连续体场变量的 微分方程组。
单 元 单元的形式可以区分为
（1）按几何形状：一维、二维或三维；
（2）按节点参数： Lagrange族（只包含场函数的节点值）
H
ηfa 破损安全系数； ηe 使用剩余强度系数； ηd 设计剩 余强度系数；Nex,fa 破损安全试验寿命；H 检查间隔期限 20
强度、刚度、损伤容限和耐久性设计
③耐久性（经济寿命）设计（20世纪80年代末开始）
设计准则：
Nec Ne N ex,en n
其中：Nex,en 为耐久性试验寿命；Nec为经济寿命；Ne 为使用寿命；n 为分散系数，一般取2
飞机结构设计的基本原理与方法
飞机结构设计的基本原理与方法飞机结构设计是航空工程中至关重要的一部分，直接关系到飞机的飞行安全和性能。
本文将介绍飞机结构设计的基本原理与方法，以帮助读者更好地理解这一领域的知识。
一、飞机结构设计的基本原理飞机结构设计的基本原理包括以下几个方面：1. 强度与刚度：飞机的结构要具备足够的强度和刚度，以承受外部载荷和保持形状稳定，确保飞机在飞行中不会发生破坏或失稳。
2. 材料选择：飞机结构的材料选择至关重要，既要考虑其强度和刚度，又要考虑重量、耐久性和成本等因素。
常用的材料包括金属、复合材料和塑料等。
3. 受力分析：通过受力分析，确定飞机各部件所受的载荷类型和大小，以确定合适的结构形式和材料尺寸，确保飞机在不同工况下的安全性和性能。
4. 疲劳寿命评估：飞机在使用中会受到不同频率和振幅的载荷加载，疲劳寿命评估可以预测结构的使用寿命，避免由于疲劳引起的结构失效。
5. 防腐防蚀：考虑到飞机在恶劣环境中的使用，设计中需要采取措施，如防腐涂层、防蚀合金等，保证飞机结构的耐久性和可靠性。
二、飞机结构设计的基本方法在飞机结构设计中，常用的方法包括以下几种：1. 强度计算：通过数学和物理原理，计算出飞机所受载荷引起的应力和变形情况，以评估结构的强度，指导结构的设计和材料的选择。
2. 有限元分析：有限元分析是一种数值计算方法，将结构离散成有限数量的单元，通过求解单元之间的相互作用，得到结构的应力和变形情况。
3. 模型试验：通过制作飞机结构的缩比模型，进行试验加载，观察和测量结构的应力和变形情况，验证计算结果的准确性。
4. 结构优化：采用优化算法，结合有限元分析等方法，寻找最佳的结构形式和材料尺寸，以满足设计要求并提高结构的性能。
5. 数据统计与验证：通过实际飞机的运行数据，进行故障统计和分析，验证设计和计算的准确性和合理性，以优化飞机结构设计。
三、飞机结构设计的挑战与发展趋势随着航空技术的不断发展，飞机结构设计面临着越来越多的挑战和需求。
737 结构设计
737 结构设计
737结构设计是指波音737系列飞机的整体结构设计。
对于波
音737飞机来说，其结构设计包括机身结构、翼结构、尾翼结构、起落架结构等多个部分。
1. 机身结构：波音737飞机的机身采用了全铝合金结构，由前机身、中机身和后机身三部分组成。
前机身连接机头和机翼，中机身连接前后机身，并且起到支撑整个飞机结构的作用，后机身连接了机翼和垂直尾翼。
2. 翼结构：波音737飞机的翼结构采用了全铝合金结构，翼梁由前缘梁和后缘梁组成，起到支撑翼面、承担飞机受力的作用。
翼上还有各种副翼、襟翼等用于飞行控制的设备。
3. 尾翼结构：波音737飞机的尾翼结构由水平安定面和垂直安定面组成。
水平安定面在飞行中产生升力以平衡飞机的重心位置，垂直安定面用于控制飞机的偏航运动。
4. 起落架结构：波音737飞机的起落架起到支撑飞机在地面行驶和起降的作用。
起落架结构包括前起落架和主起落架，前起落架位于机头下方，主起落架位于机身下方。
总的来说，波音737飞机的结构设计注重轻量化、强度高、安全可靠等特点，以保证飞机在各种飞行状态和应力下都能保持良好的结构性能。
同时还考虑了机上系统的布局和安装要求，以适应不同的飞行任务和客户需求。
飞机结构设计的5个基本要求
飞机结构设计的5个基本要求以飞机结构设计的5个基本要求为标题，写一篇文章一、强度和刚度要求飞机结构设计的第一个基本要求是强度和刚度要求。
飞机在飞行过程中会受到各种外力的作用，如气动力、重力和惯性力等，因此飞机的结构必须具备足够的强度和刚度来抵御这些力的作用。
强度是指材料在受力过程中能够承受的最大应力，而刚度则是指结构在受力后不会发生过度变形的能力。
为了满足强度和刚度要求，飞机结构设计中需要考虑材料的选择和结构的布局。
常用的飞机结构材料有铝合金、钛合金和复合材料等，这些材料具有良好的强度和刚度特性。
而在结构布局方面，设计师需要合理安排构件的位置和数量，以确保整个飞机结构能够承受各种外力的作用，同时尽量减小结构的重量。
二、稳定性要求飞机结构设计的第二个基本要求是稳定性要求。
飞机在飞行过程中需要保持稳定的飞行姿态，而结构的稳定性对于飞机的飞行性能和安全性至关重要。
稳定性是指结构在受力过程中不会发生失稳或过度变形的能力。
为了满足稳定性要求，飞机结构设计中需要考虑结构的刚度和结构件之间的连接方式。
设计师需要选择合适的材料和构件尺寸，以确保结构具有足够的刚度来保持飞机的稳定飞行姿态。
同时，设计师还需要合理设计结构件之间的连接方式，以确保连接处的稳定性和刚度。
三、轻量化要求飞机结构设计的第三个基本要求是轻量化要求。
由于飞机的结构需要承受重力的作用，因此轻量化是飞机设计中的重要目标。
轻量化是指在满足强度和刚度要求的前提下，尽量减小结构的重量。
为了满足轻量化要求，飞机结构设计中需要采用轻质高强度材料，并合理设计结构的形状和布局。
常用的轻质高强度材料有铝合金、钛合金和复合材料等，这些材料具有较高的强度和较低的密度。
此外，设计师还需要合理利用结构的空间，尽量减小结构的体积和重量。
四、安全性要求飞机结构设计的第四个基本要求是安全性要求。
飞机作为一种复杂的机械设备，其结构设计必须具备良好的安全性能，以保障飞机的飞行安全。
飞机结构设计知识点
飞机结构设计知识点飞机结构设计是指对航空器的各个部分进行设计，以保证其轻巧、强度足够、安全可靠。
在飞机结构设计中，有一些重要的知识点需要掌握和应用。
本文将介绍一些常见的飞机结构设计知识点。
一、材料选择在飞机结构设计中，材料选择是一个重要的环节。
合适的材料可以保证飞机的轻量化和强度要求。
常见的飞机结构材料包括铝合金、钛合金、复合材料等。
根据不同的部位和功能需求，选择合适的材料非常关键。
二、构件设计在飞机结构设计中，各个构件的设计是一个重要的步骤。
构件设计涉及到各种零部件的尺寸、形状和连接方式等。
在设计过程中，需要考虑到飞机的载荷、速度范围、飞行姿态等因素，确保构件的合理设计。
三、强度分析飞机结构设计中的强度分析是非常重要的一环。
强度分析包括静力分析和动力分析。
静力分析主要考虑静态载荷下构件的强度情况，而动力分析则是考虑到动态载荷和振动情况下结构的强度。
四、疲劳寿命预测飞机结构在使用过程中会经历反复的载荷作用，容易出现疲劳破坏。
因此，在飞机结构设计中，需要对结构的疲劳寿命进行预测和评估。
通过疲劳寿命预测，可以保证飞机在一定使用寿命下的安全可靠运行。
五、安全性考虑飞机结构设计中的安全性是至关重要的。
设计中需要考虑到可能的事故情况，如防止燃油泄漏、避免结构破坏等。
此外，还需要考虑到飞机的航空电子设备、供氧系统等相关因素，确保整个飞机的安全性能。
六、人机工程学人机工程学是飞机结构设计中的一个重要领域。
通过合理的人机工程学设计，可以保证飞机的操作便捷性和安全性。
比如，合理设置操纵杆、控制面板等，使驾驶员能够更好地操作飞机。
七、风洞试验风洞试验是飞机结构设计的重要手段之一。
通过风洞试验，可以模拟飞机在真实飞行环境中的载荷和风阻情况，验证设计的合理性和可行性。
风洞试验是飞机结构设计不可或缺的一部分。
综上所述，飞机结构设计涉及到许多重要的知识点，包括材料选择、构件设计、强度分析、疲劳寿命预测、安全性考虑、人机工程学和风洞试验等。
飞机设计手册17 (2)
飞机设计手册17引言概述：飞机设计手册17是一本关于飞机设计的重要参考资料。
它包含了丰富的内容，涵盖了飞机设计的各个方面。
本文将从五个大点展开论述，分别是飞机结构设计、飞行控制系统设计、动力系统设计、航电系统设计和安全系统设计。
正文内容：1. 飞机结构设计1.1 结构材料的选择：飞机结构设计中，材料的选择是至关重要的一环。
考虑到飞机的重量、强度和耐久性等因素，设计师需要选择合适的材料，如铝合金、复合材料等。
1.2 结构布局的优化：飞机结构布局的优化可以提高飞机的性能和安全性。
设计师需要考虑飞机的重心、气动布局等因素，以实现最佳的结构布局。
2. 飞行控制系统设计2.1 飞行控制原理：飞机的飞行控制系统是保证飞机安全运行的重要组成部分。
设计师需要了解飞行控制原理，包括舵面操纵、自动驾驶系统等。
2.2 系统可靠性设计：飞行控制系统的可靠性是保证飞机安全飞行的关键。
设计师需要考虑系统的冗余设计、故障检测与排除等，以提高系统的可靠性。
3. 动力系统设计3.1 发动机选择与安装：飞机的动力系统设计需要选择合适的发动机，并进行合理的安装。
设计师需要考虑发动机的推力、燃油效率等因素，以满足飞机的性能需求。
3.2 冷却系统设计：飞机的动力系统需要合理的冷却系统来保证发动机的正常运行。
设计师需要考虑冷却系统的散热效果、冷却液的循环等因素。
4. 航电系统设计4.1 电气系统设计：飞机的航电系统设计需要考虑电气系统的可靠性和安全性。
设计师需要合理布局电气系统，选择合适的电气设备，并进行合理的线路设计。
4.2 通信与导航系统设计：飞机的通信与导航系统是保证飞机正常飞行的重要组成部分。
设计师需要考虑通信与导航设备的选择与安装，以实现飞机的正常通信和导航功能。
5. 安全系统设计5.1 防火与灭火系统设计：飞机的安全系统设计需要考虑防火与灭火系统的设计。
设计师需要合理布局灭火设备，确保飞机在发生火灾时能够及时灭火。
5.2 逃生系统设计：飞机的安全系统设计需要考虑逃生系统的设计。
飞机结构设计学习计划
飞机结构设计学习计划一、课程背景飞机结构设计是航空工程中非常重要的一部分，涉及到飞机各个部件的设计、材料选用、强度计算、动力学分析等多个方面。
飞机结构设计的学习对于飞机设计人员至关重要，因此需要系统、深入地学习相关知识和技能。
二、学习目标1. 掌握飞机结构设计的基本理论知识，包括飞机结构的构成、材料选择、受力分析等；2. 能够运用计算机辅助设计软件进行飞机结构设计的相关工作；3. 了解飞机结构设计的最新发展动态，掌握相关技术和方法。
三、学习内容1. 飞机结构设计基础知识- 飞机结构设计的概念与基本要求- 飞机结构的主要部件及其功能- 飞机结构的材料与制造工艺2. 飞机结构设计原理与方法- 飞机结构的受力分析与设计原理- 飞机结构设计的基本方法与技巧- 飞机结构设计的计算方法与模拟仿真3. 飞机结构设计实践- 根据实际案例进行飞机结构设计实践- 运用专业设计软件进行飞机结构设计- 深入学习飞机结构设计案例，总结经验与教训四、学习方法1. 系统学习相关理论知识，阅读相关书籍、论文，了解行业发展动态；2. 参与飞机结构设计培训、讲座，与专业人士进行交流，学习他们的实践经验；3. 积极参与飞机结构设计相关工程项目，亲身实践，提升实际操作能力；4. 利用计算机辅助设计软件进行模拟仿真，追踪最新技术发展。
五、学习过程1. 阅读相关书籍：《飞机结构设计基础》、《飞机结构设计原理与方法》、《飞机结构设计实务》等；2. 参加相关培训：报名参加飞机结构设计相关的培训班，提高理论水平并加强实际操作技能；3. 实践项目：参与学校或企业的飞机结构设计实践项目，亲身实践，提升技能；4. 利用网络资源：学习和研究网络资源，学习飞机结构设计的最新动态，进行在线课程学习。
六、学习评估1. 通过学习教学评估，包括课堂笔试、实验操作考核、设计项目评审等形式；2. 持续跟踪行业发展动态，并根据实际情况及时调整学习计划；3. 参加相关竞赛和论文评审，提高专业水平。
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1932年，英国空海军飞机设计要求《AP970》中已有防喘振要求 1975年出现了ACT技术，从原理上讲可以 放宽这一要求
三、静强度、刚度和安全寿命设计 设计准则 Ne≤Ns≤Nex/nf Ne— 飞机的使用寿命； Ns— 飞机结构的安全寿命； Nex—结构的疲劳试验寿命； nf —疲劳分散系数。 50年代中期起重视安全寿命设计 安全寿命设计准则美国使用到70年代初，其 它国家至今仍不同程度地沿用。
1.4 飞机结构设计思想
1.4.1 飞机结构设计思想的演变 飞机结构设计思想的演变跟随科学技术的 发展 飞机结构设计思想的演变来源于飞机使用 的实践 随着航空科技的发展，才形成完整的飞机 结构设计准则
一、静强度设计
σ sj = fσ sy ≤ [σ ]
30年代初以前： 设计准则的表达式 Pu≥Pd Pd=f Pe 安全系数f 由强度规范给出，飞机结 构设计必须通过整机静强度试验。
1.1.2 飞机结构设计的地位
图1.1 飞机研制的一般过程
1. 概念性设计阶段
根据设计要求，全面构思，形成粗略的断 语飞机设计方案的基本概念，并草拟一个 或几个能满足设计要求的初步设计方案
工作内容：
初步选定飞机的形式，进行气动外形布局 初步选择飞机的基本参数 选定发动机和主要的机载设备 初步选择各主要部件的主要几何参数 粗略绘制飞机的三面草图 初步考虑飞机的总体布置方案，初步的性能估算， 检查是否符合飞机设计所要求的性能指标 ∗ 方案要具有足够的先进性且实际可行 ∗ 花钱和耗时不多，但非常重要
飞机结构设计具体内容
飞机部件的结构打样设计（初步设计） 零构件设计 部件的结构图纸
飞机部件
设计师素质
设计师的第一要务是彻底熟悉飞机设计所 依据的规则; 其次，设计师应熟悉每一代飞机的型号。
1.2 飞机结构设计的原始条件
1.2.1 结构的形状协调
1. 理论外形——由飞机的性能（特别是气 动性能）、用 途等确定。
随着飞机设计向综合性和一体化发展，对 结构设计提出了新的要求 ： 隐身—结构一体化 （F117） 翼—身融合技术 (Su-27) 飞机—发动机一体化设计 飞控—火控—结构一体化设计
二、结构完整性及最小重量要求 结构完整性是指关系到飞机安全使用、 使用费用和功能的机体结构的强度、刚度、 损伤容限及耐久性(或疲劳安全寿命)等飞机 所要求的结构特性的总称。 本要求就是指 结构设计应保证结构在承受各种规定的载荷 和环境条件下：
工艺要求是一种“条件性和发展性”要求， “条件性”是说结构的工艺性好坏要结合飞 机生产的条件，如产品数量、产品工期、 加工条件等，“发展性”是指对产品数量和 加工条件。
重量要求是飞机结构设计的主要要求。
例：一架民用飞机总重100吨，结构重约30 吨，如果减轻结构重量100kg(只占结构 重量的0.33%），则可获收益： 60,000×900×0.1×0.5=2,700,000(元） 其中：60,000 — 20年寿命60000飞行小时 900 — 巡航速度900km/hour 0.1 — 减重100kg 0.5 — 费用/吨公里
4、静强度、刚度、损伤容限和耐久性
年份 1969 1970 1973 飞机 F-111 F-5A F-4 破坏情况 机翼枢轴接头板断裂 机翼中部切面断裂 机翼机身接合处机翼 下耳片断裂 使用到 破坏时间 ~100小时 ~1000小时 1200小时 疲劳验证 试验寿命 >40000小时 ~16000小时 >11800小时
2 初步设计阶段
修改完善飞机的几何外形设计，给出完整的 飞机三面图、理论外形； 全面布置安排各种机载设备、系统和有效载 荷； 初步布置飞机结构的承力系统和主要的承力 构件； 进行较为详细的重量计算和重心定位； 进行比较精确的气动力性能计算和操纵性、 稳定性计算； 给出详细的飞机总体布置图。
3 详细设计阶段
具有足够的强度； 不产生不能容许的残余变形； 具有足够的刚度，或采取其他措施以避 免出现不能容许的气动弹性问题与振动 问题； 具有足够的寿命和损伤容限，以及高的 可靠性； 在保证上述条件得到满足的前提下；使 结构的重量尽可能轻。
三、使用维修要求 维修要求 开敞性——便于检查、维修作业 维修性——合理布置和设计各种分离面、 开口、锁等
根据结构是否可以检查分为： ＊可检查结构— 破损安全结构； ＊不可检查— 缓慢裂纹扩展结构
破损安全结构
η fa ≥ η e = η d fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
N ex,fa 4 ≥ H
＊式中ηfa为含损伤结构的剩余强度系数；η e 为使用强度系数； η d为设计强度系数；f 为强度安全系数；Nex,fa为疲劳试验寿命， H为检查周期。
原因分析： 因为它没有考虑到实际上结构在使用之 前，由于材料、生产制造和装配过程中 已存在有不可避免的漏检的初始缺陷和 损伤 当时使用的高强度或超高强度合金的断 裂韧性降低等原因 这些缺陷、损伤于使用过程中在重复载 荷作用下将不断扩展，直至扩展失控造 成结构破坏和灾难性事故。
解决措施 美国空军于1971年提出了安全寿命／破 损安全设计思想作为过渡性措施，曾得 到广泛应用。 1974～1975年美国颁布了第一部损伤容 限设计规范。
缓慢裂纹扩展结构
N a0 →acr ≥ N e = N ex n
1.2.4 结构的生产条件
生产产量——决定工艺方案，是决定设 计方案的重要依据之一 加工设备——现有设备，一般不考虑引 进贵重设备和专用设备 人员素质 生产成本
1.3 飞机结构设计的 基本要求及其分析
一、气动要求 二、重量要求 三、使用维护要求 四、工艺要求
1.3.1 飞机结构设计的基本要求 一、气动要求 外形准确度—升力 表面质量—阻力 操纵面、翼尖等的变形量—操纵性、操纵 效率、气动弹性
结构设计（部件设计和零构件设计） 给出各个部件和各个系统的总图、装配图、 零件图，详细的重量计算和强度计算报告 静强度试验、动强度试验、寿命试验和各 系统的台架试验
试制原型机和进行地面试验，包括全机静、 动力试验和各系统的地面试验 试飞 修改 设计定型 获得型号合格证书 批量生产
飞机研制的特点
性能良好的飞机是先进科学技术和创造性 劳动的产物 飞机研制工作是一个反复迭代、逐步逼近 的过程 研制成功的飞机是多种专业综合和协调的 最终结果
技术要求
技术要求：Vmax，升限，航程/作战半径， 起飞着陆距离， 载重/起飞重量，机动性 指标（加速，最小盘旋，爬升），使用 寿命； 非定量要求：全天候，机场要求，维护 要求； 趋势：V ，Hmax ， 载重 ，航程 ；
苏-30
阵风
F－117
第四代战斗机(俄罗斯称之为第五代战斗 机)更着重强调同时具备隐身技术、超音 速巡航、过失速机动和推力矢量控制、近 距起落和良好的维修性等性能 。
二、静强度和刚度设计 气动弹性问题：速度和战术技术性能要求 的提高，采用阻力系数较小的薄翼型 设计准则 ： δ≤[δ] ； f Vmax≤Vcr 。 式中： δ—结构在设计载荷下的变形量； [δ]—结构容许的变形量； Vcr=max(ffVf ，fsVs ， faVa) Vf , Vs , Va— 颤振速度、机翼发散 速度与副翼失效速度。
损伤容限设计概念 承认结构在使用前就带有初始缺陷； 但必须把这些缺陷或损伤在规定的未修使 用期内的增长控制在一定的范围内； 在此期间，受损结构应满足规定的剩余强 度要求，以保证飞机结构的安全性和可靠 性，同时不致使飞机结构过重； 在规定的未修理使用周期内，抵抗由缺陷、 裂纹、其他损伤而导致破坏的能力。
四、工艺要求 加工快、成本低 结合产品的产量、机种、需要的迫切性 与加工条件等综合考虑 复合材料等新材料，还应对材料、结构的 制作和结构修理的工艺性予以重视。
五、经济性要求 全寿命周期费用(LCC)概念(也称全寿命成 本) ： 指飞机的概念设计、方案论证、全面研制、 生产、使用与保障五个阶段直到退役或报 废期间所付出的一切费用之和。
由于各种飞机的用途和设计要求不同，会 带来飞机气动布局和结构设计上的差别； 飞机设计的基本概念、设计原理和设计方 法是一致的； 本课程将对典型结构型式进行分析的基础 上，将主要介绍飞机设计的基本概念、设 计原理和方法。
1.1.1飞机研制过程
技术要求
飞机设计过程
飞机制造过程
试飞定型
1．拟订技术要求 通常可由飞机设计单位和订货单位协商后 共同拟订出新飞机的战术技术要求或使用 技术要求。 2．飞机设计过程 飞机设计单位根据拟订好的飞机技术要求 进行飞机设计。飞机设计一般分为两大部 分：总体设计和结构设计。
1.3.2 对基本要求分析
上述基本要求是相互关系、相互制约的， 有的是相互矛盾的。
气动要求是一种前提性的要求，即设计出 的结构必须满足。
图1.2 翼面前缘变形
使用要求也是一种前提性要求，即根据飞 机的机种、使用特点规定了使用、维护要 求。因此，要求结构有与之相应的“开敞 性”，即在结构上必须有相应的设计分离 面和开口，以保证维护人员有接近内部的 装载或内部结构的通道，并使相应结构的 拆装迅速可靠。
例如： 气动性能需要翼身融合；
飞行速度决定翼剖面
2.内部装置——由总体设计确定。 如：发动机 后机身的框； 油箱 梁、肋、框等； 操纵杆、导线等 翼肋
3.相互连接—各设计室、组、员之间协调 如：机翼与机身框； 前机身与后机身； 翼肋与翼梁；
注意：
①内部装置与结构之间应有一定的间隙; ②根据具体情况设计出的结构不一定占据整 个最大高度和空间; ③某些协调关系在设计过程中可作一些调整。
3．飞机制造过程 ： 飞机制造工厂根据飞机设计单位提供的设 计图纸和技术资料进行试制。试制出来的 新飞机即可投入全机强度、疲劳和损伤容 限的验证试验和试飞。 趋势：无图化制造 4．飞机的试飞、定型过程 在通过全机静强度试验、某些必要的疲劳、 损伤容限的早期验证试验、起落架试验和 全机各系统试验后进行试飞。