飞行器结构设计_终版_

二、填空： ★1. 按载荷性质分，发动机推力属于 表面力 ，重力属于 质量力 ，管道内压 属于 局部力 ，这三个力 发动机推力 有可能成为动载荷。 2. 导弹的结构数据包括： 导弹三面图 、 部位安排图 、 重心 、 重量 、 转 动惯量 。 3. 导弹静载荷的计算步骤：选择 设计情况 ，计算 作用在导弹上外载荷及其在 各部件上分布 ，确定 剖面载荷 。 4. 导弹静载荷计算所需原始数据： 气动数据 、 弹道数据 、 结构数据 。 5. 地面使用时， 和 可作为实际情况。？？？ 6. 导弹机动飞行时，由于旋转角速度大，必须考虑 附加过载系数 。 ★7. 剖面的内力包括哪四个： 轴向力 N 、 剪力 Q 、 弯矩 M 、 扭矩 。 第四次课 2.3—2.6 节 一、判断： 1. 导弹设计情况指结构设计中选取的载荷计算情况。√ P23 2. 最大射高中的最小斜距可选为地空导弹典型弹道。√ P23 ★3. 地空导弹典型弹道特征点：最大推力点、进入控制飞行的初始点、机动飞 行的速压点、机动飞行的中点。√ 4. 对于机动飞行器，设计载荷常由横向载荷与温度状态确定。√ P23 5. 压心是一个结构剖面的固有属性。× ★6. 钢心是一个机构剖面的固有属性。√ 7. 导弹在实际使用过程中作用在导弹上的最大载荷为使用载荷。√ 8. 导弹在各个使用环节中使用载荷是同一个。× 二、填空： 1. 选择典型弹道后，确定设计情况的方法： 分析 、 计算 。P23 2. 分析部件内力时，常用方法有 初等梁理论 、 有限元法 ，设计计算中常用 的方法 平切面法 。 ★3. 载荷作用下，悬臂梁将发生 弯曲、 剪切 、 扭转 。 4. 作用在弹身上外载荷有 气动分布力 、 分布质量力 、 集中质量力 、 集中 力 、 局部力 。 5. 结构设计设计中大分散度的随机因素有 载荷 、材料性能 、结构尺寸 、 加 工质量。P30 ★6. 安全系数的最初由来： 所选材料强度极限与比例极限之比 。 三、名词解释： ★ 1. 安全系数：所选材料的强度极限与比例极限之比 ( b / p ) ★ 2. 压心：作用在物体上空气动力合力的作用点。 ★ 3. 刚心：一个剖面上，所有作用力的合力，只产生纯弯曲的作用点。 ★ 4. 设计载荷：使用载荷乘以安全系数称为设计载荷。 Pdes P lim f ★ 5. 静不定结构：指具有多余约束的结构，又称超静定结构。 （静力平衡方程 无法获得全部未知力的结构。 ） 第五次： 2.8—2.9 节前半部分
一、判断： 1. 传力分析指研究外载荷在结构中的传递规律与大小。× P36 传递规律与方式 2. 传力分析是种定量分析。× 定性分析 3. 力的转化是指力由一部分传给另一部分时力大小的真实变化。错 力形式的真 实变化 4. 飞行器结构大多是静定结构。 错 5. 刚度比原则可简单说成能者多劳。 对 6. 传力路线可由许多分支组成。 对 7. 力的传递路线越直接，传递路线越短，结构重量越轻。 对 8. 静定结构需增变形一致条件。 错 二、填空： 1. 气动载荷作用在蒙皮上最终通过主副接头提供支反力与弯矩平衡，这在力的 转化中属于 分布力 和 集中力 ， 弯矩 和 剪力 间转化。 ★2. 传力分析基本方法： 合理的简化、 分离元件 ，就蒙皮而言，传力分析的 基本步骤:(按作用载荷，支承，平衡原理的顺序答)。作用在蒙皮上的气动吸力 或压力是垂直于蒙皮中面的横向载荷。蒙皮铆接在桁条、翼肋和翼梁等组成的 骨架上，骨架就是蒙皮的支座。蒙皮受吸力作用时，屏格蒙皮产生的局部挠曲 为鼓起，使连接蒙皮和骨架的铆钉受拉，骨架提供向下的支反力，使屏格蒙皮 处于平衡状态；当蒙皮受气动压力时，屏格蒙皮发生凹陷变形，铆钉不受力， 骨架提供向上的支反力，使屏格蒙皮受力平衡。把骨架的支反力反一个方向， 就是蒙皮传给骨架的力，这样蒙皮就把作用载荷传给了骨架。 3. 翼肋根据受力大小分为 普通肋 、 根肋 、 加强肋 ，按所在部位可分为 前 缘肋 、 中肋 、尾肋 。 4. 铆钉不受力是由于蒙皮受 气动压力 时屏挌蒙皮发生 凹陷 变形。 5. 桁条的简化模型可看做 多支点的连续梁 。 ★6. 单梁式翼面中 辅助梁 只能传递剪力。 7. ES： 抗拉刚度 ； GS： 抗剪刚度 ； GIp： 抗扭刚度 ； GIz： 抗弯刚度 。 ★8. 在单梁和翼面结构中举例 4 对相互垂直关系。P38 图 2.18
飞行器结构设计
注：题号前标★的都是老师最后一节课圈的重点。 第一次课： ★1 航空器举例：飞机，飞航式导弹，热气球等 ★2 飞行器质量为 结构质量 和 有效载荷质量 。 第二次课： 1.4—1.7 节 一、判断： 1. 铍合金即是金属材料又是功能材料。× 2. 玻璃钢之所以适合做隔热材料因线膨胀系数小。× 3. 高合金钢脆，易断裂。× 4. 材料的塑性、切削性、可焊性、热塑性、热流动性均影响材料加工性。√ 5. 结构固有频率计算属于静强度计算。× 6. 单翼是零件。× 7. 要求不失稳的元件应选用比强度大的材料。× 二、填空： ★1. 导弹弹体结构材料希望轻而强，通常用 比强度 和 比刚度 来表征这种材 料的综合性能。 ★2. 镁合金 在盐雾中易腐蚀， 高强度合金钢 易氢脆。 （钛、镁合金、合金钢、 铝） 3. 结构设计中有两种强度计算， 方案设计用 设计计算 ， 技术设计用 校核计算 。 4. 许用应力法指结构在 使用 载荷作用下不产生永久变形，破坏载荷法指结构 在设计载荷作用下P ≤ P 。 三、简答： ★断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力。 结构设计中方案设计主要内容： （1）方案的内容应包括：结构形式，承力方案、 主要受力元件的布置、材料、基本剖面的形状尺寸，元件间的连接形式，内部 装置的布置，固定方法及满足各特殊要求的构造措施等。 （2）对拟定的方案是 否满足要求作相应的估计。 （3）进行方案论证 第三次： 一、判断： 1. 外载荷是指导弹从出厂到击中目标整个过程最大。错 2. 与刚性假设相比， 考虑弹翼弹性时， 由于压心是变化的会产生一种附加攻角。 对 3. 导弹总体方案设计完成了质心定位、气动计算、稳定性操纵性计算、风洞试 验。对 4. 导弹运输环节不能作为弹翼的设计情况。错 5. 导弹机动飞行时攻角大可作为弹翼设计情况。对 6 过载指作用在到导弹上可控力合力与重力之比。× 7. 波动系数反应了舵偏角与过载系数间的关系。√ 8. 过载系数是一无量纲的系数。√
5. 横向集中力作用在加强框上，蒙皮为刚框提供支反力是 按正弦函数规律 分 布，弯矩作用在连接框上，弹性框传给蒙皮的力 不均匀 分布。P52 三、 1. 硬壳式舱段 组成： 蒙皮，两个连接框 横向载荷作用下，连接框蒙皮受力图： P47 图 2.35（d） 图 2.36 解释支反剪流为什么只由两侧壁提供： 上下蒙皮的弯曲刚度比两侧的小得 多，I = 2. 梁式舱段梁、蒙皮受力图 P48 图 2.37 bh
第八次 第三章 翼面的结构分析与设计 3.1 概述 一、判断 1. 弹翼的功用：产生升力、产生法向力、改变压心位置。 对 2. 单梁式翼面，翼梁沿翼面最大厚度线布置，翼肋顺气流方向布置。 对 P58 3. 小展弦比弹翼是指较小的翼面。 错 4. 单块式弹翼， 纵墙与桁条沿翼梁等百分线布置， 翼肋顺气流方向布置。 对 P59 5. 梁式翼面中，弯矩靠梁凸缘、剪力靠腹板、扭矩靠蒙皮与梁及纵墙组成闭室 来传递。 对 6. 实心壁板弹翼中，弹翼与弹身连接长度占弦长 20% ~ 30%。 对 7. 蜂窝夹层板件组合弹翼使用于弹翼较大弹翼。 ？？？ 8. 夹层弹翼抗弯能力大，耐热、绝缘好。 对 二、填空 ★1. 正常展弦比弹翼指 展向长 与 弦向长 之比等于 2 。 ★2. 弹翼相对厚度指 最大厚度 与 最大长度 之比。 3. 翼面按构造特点分为 蒙皮骨架式 、 整体结构式 与 夹层结构式 三种翼面。 4. 玻璃钢蜂窝夹层弹翼由 上面板 、 下面板 、 蜂窝夹层 组成，弹翼主体蜂 窝纵向沿 展向 排列，翼根前后缘方向，蜂窝纵向沿 弦向 排列。P61 第九次课 3.2 铆接翼面结构设计 P62 一、判断 1. 整体结构翼面在气动外形方面优于其他翼面。 对 P62 2. 薄翼型指相对厚度比小于 0.05 的翼面。 对 P62 3. 在设计翼面与助推器连接接头时，需考虑翼面与助推器受力协调及助推器加 热膨胀。 对 P62 4. 翼面按垂直于弹身轴线布置时，处在最大厚度线上。 错 P62（应是按翼弦等 百分线布置时） 5. 翼肋与翼梁垂直式，翼型准确。 错 P63（应是顺气流方向布置时） 6. 蒙皮厚度可按长度条件或刚度条件来确定。 错 P65（按剪应力强度ห้องสมุดไป่ตู้件） 7. 铆接翼面以骨架为安装基准时，翼型准确。 错 P69（应是以蒙皮为基准时） 8. 双梁翼面助推器辅助接头上，小轴上开长圆孔，是为了补偿助推器热膨胀。 对 P70 二、填空 1.翼面结构的设计技术指标包括 强度指标 、 刚度指标 、 结构重量指标 。 P62
翼梁垂直于弹身轴线； 前缘肋垂直于辅助梁； 中肋垂直于翼梁； 尾肋垂直于翼梁。 三、双梁式翼面传力分析及计算。 标明刚心、压心位置，说明为何有 Q 大，属于什么原则。 （参考 P37 图 2.17） 第六次 2.9 节后半部分 一、判断： ★1. 作用在普通肋上的气动力载荷，被认为仅由两梁腹板提供支反力，忽略桁 条与蒙皮的参与，这是刚度比原则。 对 P39 2. 加强肋的支承是翼梁、辅助梁与蒙皮。 对 P40 3. 在薄壁结构中，凡有集中载荷处都应采用中间元件。 对 4. 结构设计中应使梁凸缘面积适应力的变化。 对 5. 翼梁腹板的剪力图阶梯变化，根部最大。 对 6. 根肋将分布力转化为集中力。 对 P41 7. 在蒙皮计算模型中，屏挌蒙皮看做受弯硬板，整个蒙皮看做承剪薄板。 对 8. 单梁翼面整体受力计算模型中，支座由翼梁的固定支座与辅助梁铰支座组成。 对 P44 二、填空： ★1. 当弹翼受扭时，认为扭矩主要由 翼剖面封闭蒙皮 来承受。 2. 作用在加强肋上的主要载荷为 副翼舵机作用力 、气动载荷合力 。 3. 作用在辅助梁上的弯矩变化规律 中间 大， 两边 小。 4. 辐射加强筋整体结构翼面由 上壁板 、下壁板 、 铆钉 组成。 5. 整体弹翼受剪受扭时，蒙皮发生剪切变形时，由 局部弯曲 、扭矩 、 弹翼 弯曲 、 剪力 引起。 6. 加强肋将 集中载荷 转化为 分布载荷 。 ★7. 作用在蒙皮上的内扭矩，由根部到尖部是 阶梯变化 的， 逐渐减小 。
第七次 2.10 弹身的传力分析 一、 判断： 1. 加强框和梁构成弹身受力基础。 对 P46 2. 当一个横向集中载荷作用在硬壳式舱段上，由载荷作用端到支座端蒙皮剪流 不变。 对 P47 3. 全弹身受载中， 剪力由弹身两侧壁传力， 弯矩由上下壁板受拉压传递。 对 P48 4. 梁式舱段中，蒙皮提供支反剪流由载荷作用处沿长度方向上逐渐减小。 对 P50 5. 纵梁轴向内力由载荷作用处至另一端逐渐减小。 对 P50 6. 为平衡作用在梁上的集中载荷，蒙皮不但受剪，而且还逐渐参加承受轴向压 力，一定距离后蒙皮内的轴向压力沿周缘蒙皮达到均值。 对 P51 7. 在垂直于耳片式接头翼面载荷中，弯矩由主接头传递，是通过螺栓受剪，耳 片受拉压传递。 对 P52 8. 从舱段接头传力看，前连接框将分布力转化成集中力，后连接框将集中力转 化为分布力。 对 P54 二、填空 1. 梁式舱段中，梁用变剖面采用的设计经验：应使梁凸缘面积适应内力变化规 律。 ★2. 弹翼弹身接头按传力方式分为 集中传力式 如 耳片式、轴径式 ，分散传 力式 如 盘式、槽式、燕尾榫式， 介于两者间的传力方式 如 多榫式 。 P52 3. 在全弹身受载的平衡中，剪力在 弹翼连接处 由 弹翼提供支反力 平衡，弯 矩在 弹翼处 由 前后弹身弯矩 自相平衡。 P48 ★4. 经过一段距离后，梁式桁条上应力基本相等，力均匀扩散，这段距离叫 扩 散长度 。P51
★8. 列举两条设计经验： 1)在薄壁结构中， 凡有集中载荷作用之处， 都应采用能分散集中载荷的中间元件。 2)结构设计中，应使梁凸缘面积适应内力变化规律。 三、作图 1. 加强肋受力平衡图 P40 图 2.24 注意要在原图上加上支反剪流（用于平衡 N1） ★2. 说明辅助梁弯矩 M2 的由来 一定要注意前缘肋垂直于辅助梁， 但中肋与辅助梁不垂直， 中肋与翼梁垂直。