现代飞机结构设计基础
飞行器结构设计第4-6章
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飞机结构的可靠性要求
❖ 满足强度、刚度、安全寿命、损伤容限的可靠性要求; ❖ 结构的变形不能影响操纵、影响相对位置的要求; ❖ 不能出现操纵效能降低、反效甚至失效; ❖ 不能出现颤振临界速度的降低。
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飞机结构的维修性与经济性要求
❖ 要求结构维修的易检性(可达性)(通道、口盖); ❖要求结构的易修理性(修补、更换、拆装); ❖要求维修的经济性。(冰山效应 , Concord)
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4.0 绪 言
飞机结构设计的总体技术要求 ■飞机结构设计的基本特征
① 安全性/可靠性; ② 维修性/经济性。
① 在保障结构安全/功能可 靠的前提下,重量最轻;
② 群体的社会化技术活动,
需要标准与工作规范。
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飞机结构承载的安全性要求 (五不准)
开口:各种功能性/维修性
装载:乘员/货物;机载设备、
起落架、连接各部件
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本章要点
机身结构受力型式的布局设计 机身加强框结构设计 机身与各部件的连接设计 结构开口补强设计
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6.1 机身结构的受力布局形式
桁梁式: (与梁式薄蒙皮机翼结构形式相当) 蒙皮较薄,剪力则全部由蒙皮承担,少数几根桁梁;
开口较少处宜采用桁条式(机身尾段)。
无开口或气动载荷较大,要求蒙皮刚度大的结构段,
宜采用硬壳式,头锥、机头罩、尾锥部位。
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飞机基础知识—飞机结构
起落架
起落架的作用是在地面停放,滑跑、运动过程中支撑飞机,并能在 飞前三点式和后三点式起落架。
起落架 前三点式
起落架 后三点式
起落架
起落架系统主要用于起落架的 收放、前轮转弯以及地面刹车, 以保证飞机在地面滑行、滑跑、 减速及起落架收放的需要。
动力装置
活塞式发动机
四冲程 :进气冲程、压 缩冲程、膨胀、排气冲程。 在低速飞行时,活塞发动 机的经济性能很好,目前 在小型飞机和轻型直升机 上广为应用。
动力装置
涡轮喷气发动机
第一代涡轮喷气机噪音很大,如 今大多用于军用飞机; 涡轮风扇发动机的优点是:耗油 率低,因而经济性能好、噪音低; 因此现代商务亚音速飞机多采用 涡轮风扇发动机。
飞机结构
飞机的主要组成部分为:机身、机翼、尾翼、起落架、动力装置。
机身 驾驶舱、存放行李、邮件、货物的货舱、客舱。
机翼和尾翼
机翼的主要作用是产生升 力,现代民航客机机翼的 内部还可以作为结构油箱 来储存燃油,和安装起落 架及发动机。
机翼和尾翼
机翼装在机身上的角度,称为安装角,是机翼与水平线所成的角度。安 装角向上或向下就称为机翼具有上反角或下反角。
机翼
飞机的机翼由许多可以活 动的部分组成。这些部分 可以用来改变机翼的位置 和形状,也可以用来增大 或减小翼面。
前缘襟翼
外侧(低 速)副翼
后缘内侧襟翼
地面扰流板
飞行扰流板 内侧(高
后缘外侧
速)副翼
襟翼
机翼
襟翼,是飞机机翼上可以 活动的翼片,用于起飞和 降落。它们可以用来帮助 控制飞机的速度及机翼所 产生的升力。
转动驾驶盘可控制副翼的偏转,前推或后拉驾驶盘可控制升降舵的 偏转。脚操纵机构用于控制方向舵。
飞行器设计基础知识
飞行器设计基础知识飞行器设计是一门复杂而又精密的工程学科,涉及到多个学科领域的知识和技术。
本文将介绍一些飞行器设计的基础知识,包括飞行器类型、主要构件、气动力学原理以及相关设计要点。
一、飞行器类型飞行器主要可以分为两大类:固定翼飞行器和旋翼飞行器。
1. 固定翼飞行器:固定翼飞行器通常以翼面固定不动为特点,主要包括飞机和滑翔机。
飞机是一种通过利用翼面产生升力来实现飞行的飞行器,其构造复杂,可以分为多种类型,如单翼飞机、双翼飞机、多翼飞机等。
滑翔机则是一种没有发动机的飞行器,通过利用气流和重力来保持飞行。
2. 旋翼飞行器:旋翼飞行器主要包括直升机和倾转旋翼飞机。
直升机通过旋转的主旋翼产生升力和推进力,实现垂直起降和飞行。
倾转旋翼飞机是一种结合了固定翼和旋翼的飞行器,通过倾转机身上的旋翼来实现垂直起降和平稳飞行。
二、主要构件不同类型的飞行器构造各异,但都包含一些基本构件,如下所示:1. 机翼:机翼是固定翼飞行器的主要构件,负责产生升力。
机翼通常具有对称的空气动力学翼型截面,并通过襟翼、副翼等可控构件调整升力和阻力,以实现飞行姿态控制。
2. 机身:机身是飞行器的主要结构,用于容纳乘员、货物和各种系统设备。
机身的设计一般考虑到重量、刚度和空气动力学等因素,同时还要满足人员安全和舒适性的要求。
3. 推进系统:推进系统用于提供飞行器的推力。
对于固定翼飞机,推进系统通常是发动机和推进器,而直升机和倾转旋翼飞机则通过旋翼提供推力。
4. 控制系统:控制系统用于控制飞行器的运动,包括姿态控制、舵面控制和发动机油门控制等。
不同类型的飞行器会采用不同的控制方式,如操纵杆、脚蹬、液压系统等。
三、气动力学原理飞行器的设计离不开气动力学原理的应用。
以下是几个基本的气动力学概念:1. 升力:升力是垂直向上的力,通过翼面产生,使得飞行器能够克服重力而保持在空中飞行。
升力的大小与翼面的几何形状、攻角以及气动特性有关。
2. 阻力:阻力是与运动方向相反的力,其大小与飞行器的速度、翼面形状以及雷诺数等因素密切相关。
飞机设计知识点
飞机设计知识点飞机设计是航空工程中的重要环节,涉及到飞机的结构、材料、气动性能等多个方面。
在本文中,将介绍一些与飞机设计相关的基本知识点。
一、飞机结构飞机结构是指飞机的组成部分和它们之间的连接方式。
常见的飞机结构包括机翼、机身、机尾和机翼等。
机翼是飞机承载飞行荷载的主要部分,通常采用翼梁结构来支撑。
机身是飞机的主要载体,用于容纳乘客和货物。
机尾包括垂直尾翼和水平尾翼,用于控制和稳定飞机。
二、材料选择飞机设计中材料的选择至关重要,因为它直接影响到飞机的性能和安全性。
常见的飞机材料包括金属、复合材料和塑料等。
金属材料通常用于飞机的结构件,如铝合金和钛合金。
复合材料由纤维增强材料和基质组成,具有轻质、高强度和抗腐蚀性能优异的特点,广泛应用于现代飞机机翼等结构件。
塑料材料常用于飞机的内饰和覆盖件。
三、气动性能飞机的气动性能是指飞机在飞行中的空气动力学行为。
其中包括气动力、气动性能和气动外形等方面。
气动力是指飞机在空气中运动时所受到的力,包括升力、阻力和推力等。
气动性能是指飞机在不同空速、攻角等条件下的飞行性能,如爬升率、最大速度和航程等。
气动外形是指飞机的外形设计,对飞机的气动性能和飞行稳定性有着重大影响。
四、控制系统飞机设计中的控制系统用于控制飞机的飞行姿态和运动状态。
常见的控制系统包括操纵系统、液压系统和电气系统等。
操纵系统用于操纵飞机的运动,包括行星齿轮系统、电传操纵系统和液压操纵系统等。
液压系统用于提供操纵力,实现飞机各部件的运动。
电气系统则用于控制飞机的电子设备和系统。
五、安全性设计飞机设计的一个重要考虑因素是安全性。
飞机设计师需要考虑飞机在不同飞行阶段的安全性要求,如起飞、爬升、巡航、下降和着陆等。
安全性设计包括结构强度计算、燃油系统设计、避雷系统设计等。
同时,飞机设计中还需考虑飞机的防火性能、应急撤离和飞机失速等问题。
六、人机工程学人机工程学是一门研究人与机器之间交互作用的学科,也是飞机设计中的重要领域。
飞机构造基础课程标准
飞机构造基础课程标准
飞机构造基础课程是航空工程领域的重要组成部分,它涵盖了飞机结构设计、材料力学、飞机性能和飞机制造等方面的知识。
飞机构造基础课程标准旨在规范教学内容和教学质量,确保学生在学习过程中能够全面掌握飞机构造基础知识,为日后从事相关工作打下坚实的基础。
一、课程目标。
飞机构造基础课程旨在培养学生对飞机结构设计、材料力学、飞机性能和飞机制造等方面的理论和实践能力,使其能够在航空工程领域从事相关工作。
二、课程内容。
1. 飞机结构设计原理。
2. 材料力学基础。
3. 飞机性能分析。
4. 飞机制造工艺。
5. 飞机结构安全性评估。
三、教学方法。
1. 理论教学结合实践教学,注重培养学生的动手能力和实际操
作能力。
2. 采用案例分析、实验教学等多种教学方法,激发学生的学习
兴趣,提高课程的实用性和针对性。
四、教学评价。
1. 采用多种方式进行教学评价,包括考试、实验报告、设计作
业等,全面评价学生的学习情况。
2. 注重对学生实际能力的评价,鼓励学生参与实际项目和竞赛,提高学生的实践能力和团队合作能力。
五、教学资源。
1. 教师应具备扎实的理论基础和丰富的实践经验,能够结合实际案例进行教学。
2. 学校应提供先进的实验设备和实习基地,为学生提供良好的学习环境和条件。
飞机构造基础课程标准的制定,有助于规范教学内容和教学质量,提高学生的综合素质和实际能力,为培养高素质航空工程人才奠定坚实基础。
同时,也有助于推动航空工程领域的教学和科研水平不断提升,促进相关领域的发展和进步。
飞机的构造原理
飞机的构造原理
飞机的构造原理是基于伯努利定律和牛顿第三定律的基础上设计的。
飞机的主要组成部分包括机翼、机身、动力装置和控制装置。
首先,机翼是飞机上最重要的部分之一。
它通常采用翼型设计,具有一个上弯曲的形状,以产生升力。
机翼上面的空气流动速度较快,而下面的空气流动速度较慢,在上下表面之间形成了压力差,这就是伯努利定律的作用。
压力差使得飞机产生向上的升力,使得飞机能够离开地面并保持在空中平稳飞行。
其次,机身是飞机的主体结构,它包含了机组人员、载货舱和燃料贮存等。
机身一般呈长条形,这样的设计能够降低空气阻力,并提高飞机的速度和燃油效率。
第三,飞机的动力装置通常是使用喷气发动机或螺旋桨发动机。
喷气发动机通过喷出高速排气流产生推力,推动飞机前进。
螺旋桨发动机则通过螺旋桨的旋转产生推力,驱动飞机前进。
这些动力装置提供了飞机所需的推力,使得飞机能够克服阻力并实现飞行。
最后,控制装置是飞机的操纵系统,包括了操纵杆、脚蹬和舵面等。
飞行员通过操纵这些控制装置来改变飞机的姿态、方向和速度。
例如,向上推动操纵杆可以使飞机升高,向左或向右转动操纵杆可以使飞机改变方向。
总之,飞机是通过利用伯努利定律和牛顿第三定律的原理来实
现飞行的。
机翼产生的升力、推力装置提供的推力以及操纵装置对飞机进行控制,使得飞机能够安全、高效地在空中飞行。
飞机结构设计(第3章-3.1)
先进轻质结构技术 先进气动力技术 先进发动机技术 先进制造加工技术
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设计是主导 材料是基础 制造是关键 检测是保障
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第三章、现代飞机结构设计基础
本章内容 3.1 静强度与稳定性设计 3.2 刚度与气动弹性设计 3.3 安全寿命设计 3.4 损伤容限/耐久性设计 3.5 结构可靠性设计
稳定平衡
不稳定
w
9
3.1 静强度与稳定性设计
飞机结构件的失稳现象: 1)型材失稳 2)板材失稳
1)型材失稳
❖杆的总体失稳; ❖杆的板元件失稳; ❖薄壁管的失稳
a)总体失稳 b)局部失稳
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3.1 静强度与稳定性设计
2)板材失稳
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❖ 板的稳定性: ❖ 板的受压失稳; ❖ 板的受剪失稳。
防止结构在各严重载荷条件下发生强度不足而断裂破坏。
设计载荷法: Pd f Pe
Pe nyG
Pd ,结构几何/材料参数 y
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3.1 静强度与稳定性设计
与一般强度准则的区别:
y
f
采用设计载荷法能够较好 地反映飞机结构超静定及 重量轻的设计特点。
剩余强度(强度裕度) :为构件的破坏应力/构件的工作应力;一
cr
0.9KE
b t 2
K
mb a
a mb
2
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3.1 静强度与稳定性设计
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3.1 静强度与稳定性设计
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3.1 静强度与稳定性设计
构件的构型 尺寸 影响因素: 边界约束 材质特性 施加载荷
飞机设计的基本步骤
飞机设计的基本步骤以飞机设计的基本步骤为标题,写一篇文章。
一、需求分析阶段飞机设计的第一步是需求分析。
在这个阶段,设计师需要与客户或用户进行沟通,了解他们对飞机的需求和期望。
这包括使用目的、载客量、航程要求、运载能力等方面的要求。
二、概念设计阶段在需求分析的基础上,设计师开始进行概念设计。
在这个阶段,设计师会生成多个概念设计方案,并进行评估和比较。
概念设计通常包括外形设计、机翼形状、机身结构等方面的考虑。
三、详细设计阶段经过概念设计的评估和选择,设计师会开始进行详细设计。
在这个阶段,设计师需要确定飞机的具体细节,包括机翼的长度和宽度、机身的形状和尺寸、机身材料等。
此外,设计师还需要考虑飞机的机载系统、座舱布局等细节。
四、性能计算与优化在详细设计的基础上,设计师需要进行飞机的性能计算与优化。
这包括飞机的气动力学性能、飞行性能、稳定性与操纵性等方面的计算和分析。
通过对飞机性能的优化,设计师可以提高飞机的性能指标,如飞行速度、航程、起降距离等。
五、结构设计与强度分析在性能计算与优化的基础上,设计师需要进行飞机的结构设计与强度分析。
这包括飞机的机翼、机身、机尾等部件的结构设计和强度校核。
设计师需要考虑飞机在飞行和地面操作中所承受的各种载荷,确保飞机具有足够的强度和刚度。
六、系统设计与集成在结构设计与强度分析的基础上,设计师需要进行飞机的系统设计与集成。
这包括飞机的动力系统、控制系统、电气系统等的设计和集成。
设计师需要考虑这些系统的相互协调和配合,确保飞机具有良好的操纵性和可靠性。
七、制造与装配在系统设计与集成完成后,设计师需要进行飞机的制造与装配。
这包括选择合适的材料和制造工艺,进行飞机零部件的制造和装配。
设计师需要确保飞机的质量和工艺符合设计要求,并进行必要的测试和验证。
八、试飞与验证在飞机制造与装配完成后,设计师需要进行试飞与验证。
这包括对飞机进行地面测试和空中试飞,验证飞机的性能和安全性能。
设计师需要对试飞数据进行分析和评估,以确保飞机的设计满足预期要求。
《飞机的基本结构》课件
飞机的控制系统
飞机的控制系统包括操纵副翼、副翼、方向舵和襟翼等。这些系统通过操纵 飞机的各个部分,使飞机达到所需的姿态和运动。
飞机的座舱设计
飞机的座舱设计考虑到舒适性、安全性和便利性。设计元素包括座椅、娱乐 设施和紧急出口等。
《飞机的基本结构》
通过本课件,我们将深入了解飞机的基本结构和构成要素,从机翼到机身, 再到动力系统和控制系统,还有如何设计舒适的座舱。
航空的基本概念
了解航空的基础概念是理解飞机结构的第一步。航空是一门涉及飞行器设计、制造和操作的科学与技术。
飞机的构成要素
飞机由多个构成要素组成,包括机翼、机身、动力系统和控制系统。每个要 素都起着关键的作用,确保飞机的正常运行。
飞机的机翼结构
飞机的机翼是产生升力的关键部分。它们通常由多个翼段组成,包括翼尖、翼根和翼面。机翼的形状和 结构对飞机的性能有重要影响。
飞机的机身结构
飞机的机身是载客和货物的重要部分。它通常由典型的圆筒形结构组成,内部包含驾驶舱、客舱、货舱 和所 Nhomakorabea的设备。
飞机的动力系统
飞机的动力系统通常由发动机和推进系统组成。发动机可以是喷气式发动机、螺旋桨发动机或涡轮发动 机。
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。
现代飞机结构综合设计 ——机翼、尾翼设计
适应于超音速飞行的薄机翼飞机。 战斗机、攻击机。
二、机翼结构型式的选择 2.不同结构型式损伤容限特性比较 传力路线不宜过于集中.长桁—蒙皮加筋板单块式结构和厚蒙皮多墙式结构 都可看成是分散传力结构布局。此时若壁板上长桁强一些,对提高壁板的止裂 能力,并从而捉高壁板的剩余强度,延长裂纹扩展寿命均更为有利.
数量 自由度
6 机翼前、后缘可动部分和尾翼、操纵面结构设计
二、尾翼和副翼结构设计
4.操纵面前缘缺口的补强
6 机翼前、后缘可动部分和尾翼、操纵面结构设计
二、尾翼和副翼结构设计
操纵面的气动补偿和气动平衡
铰链力矩
6.尾翼的防颤振设计
6 机翼前、后缘可动部分和尾翼、操纵面结构设计
二、尾翼和副翼结构设计
4 机翼结构元件设计
六、结构受集中载荷处的局部设计
(4)受轴力杆当轴线不连续时要附加其他杆,必要时要局部加强 参与区内的受剪板。
4 机翼结构元件设计
六、结构受集中载荷处的局部设计
(5)一般说应不让板受垂直于板平面内的力,以防止出现平板受 弯的不合理设计
飞艇吊舱的集中载荷由悬挂屏转换为分 部载荷
一、机翼翼盒受力构件布置
1.壁板结构
壁板有长桁—蒙皮铆接组合式和整体壁板两种(在整体油箱 区大多采用机械加工的整体蒙皮或整体壁板)
按等百比线布置:此时桁条本身无 扭曲,制造方便 (等强度设计) 平行于前梁或后梁布置会使长桁扭 机翼截面的扭转 曲,影响装配
3 机翼主要受力构件布置
一、机翼翼盒受力构件布置
协调;元件的构型、尺寸、布局;结构布局主要以强度和损伤容 限准则为基础,之后进行耐久性打样设计;理论图
飞机构造要点
四、飞机的试飞、定型阶段
制造出原型机以后,要对全机进 行静强度试验、某些必要的疲劳试验、 损伤容限的早期验证试验、起落架试 验和全机各系统试验,然后进行试飞。 通过试飞全面检验飞机能否确保安全, 性能是否满足技术要求。把设计、制 造中和试飞中出现的各种问题,通过 更改设计或改进制造方法等全部排除。
接头
接头的功用是将载荷从一个构 件传递到另一个构件。
4.2.2
4.2.2 机翼的构造形式
机翼的构造形式随着飞机速度的 增加而改变。在机翼构造形式的发展 过程中,最主要的变化是维形构件和 受力构件逐渐合并。
零件数量多,装配以 铆接为主
§4.2 机翼
4.2.1 机翼的基本结构元件 4.2.2 机翼的构造形式
4.1.1(1)
4.2.1 机翼的基本结构元件
机翼是飞机最主要的部件之一, 其主要功用是产生升力。同时机翼内 部可以用来装置油箱和设备等;在机 翼上还安装有改善起降性能的增升装 置和用于飞机倾侧操纵的副翼;很多 飞机的起落架和动力装置也固定在机 翼上。
飞机构造要点
飞机结构
飞机的基本部分可以分为机身、机翼、尾翼、 起落架、动力装置和仪表设备等几个大部分 。
尾翼
操纵面
机身
机翼
起落架
下面看几例飞机的主要组成部分:
例一:战斗机的主要组成部分
1-机翼 2-机身 3-进气口(发动机在机身内) 4-起落架 主轮 5-起落架前轮 6-升降舵;7-水平安定面 8-方向舵 9-垂直安定面 10-副翼 11-襟翼 12-驾驶员座舱 13-空 速管 14-翼刀
飞机制作知识点总结
飞机制作知识点总结飞机是人类工程技术的杰作,它的制造需要各种专业知识和技能。
飞机制作是一项复杂的工程,它需要大量的机械设计、材料科学、航空航天工程、电子技术等各个领域的知识。
飞机的制造包括机身、机翼、发动机、座舱、起落架等各个部分,每个部分都是由专门设计和制造的。
在飞机制造过程中,需要通过CAD绘图、结构分析、模拟实验等技术手段来完成飞机的设计和验证。
以下是飞机制作的一些知识点总结:1.飞机结构设计飞机的结构设计是飞机制造的重要部分,它关乎着飞机的安全和性能。
飞机的结构设计主要包括机身设计、机翼设计、尾翼设计等。
在飞机结构设计中,需要考虑飞机的强度、刚度、稳定性、重量等因素,并且需要满足飞行的要求。
2.飞机材料飞机的材料一般是由金属材料、复合材料、塑料等多种材料组合而成。
在飞机制造中,需要选择合适的材料来保证飞机的性能和安全。
飞机制造中通常使用的材料有铝合金、钛合金、碳纤维复合材料等。
3.飞机动力系统飞机的动力系统是飞机制造的另一个重要部分,它包括发动机、螺旋桨、燃料系统等。
飞机的动力系统需要满足飞机的推力、燃料消耗、重量等要求,并且需要具有高可靠性和高效率。
4.飞机航电系统飞机的航电系统是飞机制造中的另一个重要部分,它包括飞机的导航系统、通信系统、飞行控制系统等。
飞机航电系统需要满足飞行的安全和精准性要求,并且需要具有稳定性和高可靠性。
5.飞机制造工艺飞机的制造工艺是飞机制造的重要环节,它包括零部件的制造、组装、调试等各个环节。
在飞机制造工艺中,需要使用各种机械设备、焊接、切割、铆接等工艺手段来完成飞机的制造。
同时也需要严格控制工艺参数,以保证飞机的质量和性能。
飞机的制作是一个综合性的工程,它需要各个专业领域的知识和技能。
飞机制作的知识点总结中,包括了飞机的结构设计、材料、动力系统、航电系统及制造工艺等各个方面,这些知识点是飞机制造的基础和关键。
只有系统掌握这些知识点,才能保证飞机的制造质量和飞行性能。
飞机构造概要要点
五、成批生产阶段
a340_600h 生产过程
在试飞结束 获得设计定型或 型号合格证后才 能进入成批生产 阶段。
六、使用和改进改型阶段
对已投入使用的飞机进行改进改型, 扩大它的功能和延长使用寿命,世界各 国都很重视这一途径。
飞机构造特点
在满足强度和刚度要 求的前提下,使重量 尽可能地小
部件尺寸大而刚度小
二、飞机设计阶段
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。
总体设计
总体设计主要工作是确定全机主要参数, 即全机重量 G,发动机推力P和翼载 G/S(S 为机翼面积);确定飞机的基本外形,如机翼、 尾翼平面形状、大致尺寸和气动布局;选择 发动机;然后进行飞行性能的初步估算。如 满足要求,则画出飞机的三面图;进行飞机 的部位安排;确定结构型式和主要受力构件 布置,并给出飞机各部件的重量控制指标。
零件数量多,装配以 铆接为主
§4.2 机翼
4.2.1 机翼的基本结构元件 4.2.2 机翼的构造形式
4.1.1(1)
4.2.1 机翼的基本结构元件
机翼是飞机最主要的部件之一, 其主要功用是产生升力。同时机翼内 部可以用来装置油箱和设备等;在机 翼上还安装有改善起降性能的增升装 置和用于飞机倾侧操纵的副翼;很多 飞机的起落架和动力装置也固定在机 翼上。
结构设计
结构设计是在总体设计基础上,进行 飞机各部件结构的初步设计(或称结构打 样设计);对全机结构进行强度计算;完 成零构件的详细设计和细节设计,完成结 构的全部零构件图纸和部件、组件安装图。
针对具体飞机设计,又可分为以下设 计过程: 1、概念设计过程:通过概念设计来使设计 要求制定得更为合理和具体化。 2、初步设计过程 :包括方案设计和打样 设计。 3、详细设计过程。其主要任务是:
飞机结构基础
飞机结构基础1.飞机基本构造分成那些部分?机翼、机身、尾翼、起落架、发动机等2.对飞机的结构有那些主要的要求?要求强度和刚度大,重量尽可能的轻3.飞机在以水平飞行的外载荷有那些?飞机重力G、升力Y、阻力某、发动机的推力(拉力)P飞机外载荷:飞机在起飞、飞行、着陆及店面停放等过程中,作用在飞机上的外力。
4.飞机处于平衡状态的过载定义是什么?过载公式?作用在飞机某方向的除重力外的外载荷与飞机的重量的比值,称为该方向上的重心过载。
飞机在y轴方向的过载Ny等于飞机升力Y与飞机重量G的比值。
Ny=Y/G。
飞机在某轴方向的过载N某等于发动机推力与飞机阻力之差与飞机重量G比值,N某=(P-某)/G.。
飞机在z轴方向的过载Nz等于飞机的侧向力与飞机重量G比值,Nz=Z/G。
过载意义:表示飞机的外载荷(除重力外)与飞机重力的关系。
如:Ny表示飞机的升力Y是飞机重力的多少倍。
知道过载便于设计结构,检验其强度、刚度是否满足要求。
飞机的重心过载可能大于1,也可能小于1,或等于零,甚至为负,这取决于飞行时升力的大小和方向。
5.机翼的主要功用是什么?机翼的主要功用是产生升力,还使飞机具有横侧安定性和操纵性,还可以安装发动机、起落架以及放置燃料和其它设备。
6.对机翼的气动外形有什么技术要求?首先应保证技艺具有并且能在使用中维持产生升力所要求的气动外形质量,同时还应使阻力尽可能的小,还应具有一定的横侧安定性和提供适当横侧安定性的气动外形。
机翼的构造要求:①气动外形要求②在满足强度刚度要求情况下,重量要最小③使用维护要求(损伤容限思想)④生产经济性要好7.①整体式)②翼肋(普通翼肋和加强翼肋。
功用是形成并维持机翼的翼型,支持蒙皮,桁条承受局部气动载荷,还承受较大集中外力)③桁条(…)④纵墙⑤蒙皮⑥重要接头(连接和传递集中力的作用)8.桁条的功用有那些?桁条主要用来保证翼肋的横向稳定性、支持蒙皮、提高蒙皮剪切的稳定性和抵抗压力的能力、参与总体受力成为主要的纵向构件,同蒙皮一道承受弯矩英气的压力和拉力。
飞机构造的基础知识点总结
飞机构造的基础知识点总结飞机是一种重要的交通工具,它能够在天空中飞行,为人们的出行和货物运输提供了便利。
飞机的构造是多方面的,包括机身、机翼、发动机、起落架等部分,每个部分都有自己的功能和作用。
以下是飞机构造的基础知识点总结:1. 机身飞机的机身是整个飞机的主体结构,起到支撑和保护其他部分的作用。
通常分为前机身和后机身两部分,前机身主要包括驾驶舱、客舱和货舱等部分,后机身主要包括机尾和尾翼等部分。
机身的构造通常采用金属或复合材料制成,具有一定的刚度和强度,能够承受飞行过程中的各种外部力和压力。
2. 机翼飞机的机翼是飞机的承重结构,承担了支撑整个飞机重量的任务。
机翼的形状是飞机设计中一个重要的参数,通常采用翼展大、翼面积大的设计,以便提供足够的升力。
机翼的构造通常采用铝合金或复合材料制成,内部还有许多强度结构,如肋条、翼肋和翼梁等部分,以增加机翼的强度和刚度。
3. 发动机飞机的发动机是飞机的动力来源,其性能对飞机的飞行速度、升限和续航能力有重要影响。
发动机通常分为涡轮喷气发动机和螺旋桨发动机两种,涡轮喷气发动机适用于大型客机和货机,而螺旋桨发动机适用于小型飞机和军用飞机。
发动机的构造包括压气机、燃烧室、涡轮等部分,采用金属和复合材料制成,具有一定的强度和耐高温性能。
4. 起落架飞机的起落架是飞机的支撑和移动装置,负责着飞机地面的起降和滑行任务。
起落架通常分为前起落架和主起落架两部分,前起落架用于支撑飞机的前部,而主起落架用于支撑飞机的主体部分。
起落架的构造包括减震器、轮胎、刹车等部分,采用金属和橡胶制成,能够承受飞机地面运动时的各种力和压力。
5. 控制面飞机的控制面是飞机的操纵装置,负责调整飞机姿态和飞行方向。
控制面包括副翼、方向舵、升降舵等部分,能够根据飞行员的操纵指令进行旋转和偏转。
控制面通常采用金属和复合材料制成,具有一定的灵活性和稳定性。
总之,飞机的构造是多方面的,各个部分都有着重要的功能和作用。
飞机结构基础
1.载荷系数的定义用倍数的概念来表示飞机实际外力同重力之间的关系,是一个相对值。
表示飞机质量力与重力的比率。
2.飞行状态下和起飞着陆状态下载荷系统的区别3.什么是疲劳载荷?飞机上典型疲劳载荷有哪些?飞机长期使用---所受载荷多次重复---形成疲劳载荷。
这种作用会导致结构的疲劳破坏。
主要类型:1)突风载荷2)机动载荷3)增压载荷4)着陆撞击载荷5)地面滑行载荷6)发动机动力装置的热反复载荷7)地-空-地循环载荷8)其他4.什么是载荷谱?飞机在使用过程中结构承受载荷随时间的变化历程。
5.机身功用及外载,什么是增压载荷1)安置空勤组人员、旅客、装载燃油、武器、设备和货物;2)将机翼、尾翼、起落架及发动机连接在一起,形成一架完整的飞机。
增压载荷:增压舱内的空气压力与周围大气空气压力之差。
6.机身结构设计首要要求1) 需满足众多使用要求(最主要);2) 总体协调性要好,这样有利于飞机减重;3) 保证结构完整性前提下的最小重量要求;4) 合理使用机身的有效容积,保证飞机性能;5) 气动力要求主要是减小阻力;6) 装载多,本身结构复杂,故对开敞性(便于维修)要求更高;7) 良好的工艺性、经济性要求;7.机身主要构件及其受力特性8.机身典型受力型式及其特点桁梁式:结构特点:有若干桁梁(如四根),桁梁强;长桁少且弱,甚至可以不连续;蒙皮薄。
受力特点:机身弯曲引起的轴向力主要由桁梁承担;剪力由蒙皮承担。
在桁梁间布置大开口而不会显著影响机身抗弯强度和刚度。
桁条式:结构特点:无桁梁;长桁密且强;蒙皮较厚。
受力特点:机身弯曲引起的轴向力主要由桁条和较厚蒙皮组成的壁板承担;剪力由蒙皮承担。
不宜大开口,抗弯、扭刚度大;蒙皮局部变形小,有利于改善气动性能。
硬壳式:结构特点:无桁梁,无桁条;蒙皮厚,与少数隔框组成机身。
受力特点:机身总体弯、剪、扭引起的全部轴力和剪力由厚蒙皮承担;隔框用于维持机身截面形状,支持蒙皮、承担框平面内的集中力。
最全图解直升机的结构(最全).
直升机结构图解之一……机身结构图图解直升机的结构之二……机身机体用来支持和固定直升机部件、系统,把它们连接成一个整体,并用来装载人员、物资和设备,使直升机满足既定技术要求。
机体是直升机的重要部件。
下图为UH—60A直升机的机身分段图。
机体外形对直升机飞行性能、操纵性和稳定性有重要影响。
在使用过程中,机体除承受各种装载传来的负荷外,还承受动部件、武器发射和货物吊装传来的动负荷。
这些载荷是通过接头传来的。
为了装卸货物及安装设备,机身上要设计很多舱门和开口,这样就使机体结构复杂化。
旋翼、尾桨传给机体的交变载荷,引起机身结构振动,影响乘员的舒适性及结构的疲劳寿命。
因此,在设计机身结构时,必须采取措施来降低直升机机体的振动水平。
军用直升机机体结构应该有耐弹击损伤和抗坠撞的能力。
近年来,复合材料日益广泛地应用于机身结构,与铝合金相比较,它的比强度、比刚度高,可以大大减轻结构重量,而且破损安全性能好,成型工艺简单,所以受到人们的普遍重视。
例如波音360直升机由于采用了复合材料结构新技术以及先进气动、振动和飞行控制技术,可使巡航速度增加35%,有效载荷增加1296,生产效率提高50%。
之三……发动机直升机的动力装置大体上分为两类,即航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机。
在直升机发展初期,均采用技术上比较成熟的航空活塞式发动机作为直升机的动力装置。
但由于其振动大,功率质量比和功率体积比小、控制复杂等许多问题,人们就利用已经发展起来的涡轮喷气技术寻求性能优良的直升机动力装置,从而研制成功直升机用涡轮铀发动机。
实践证明,涡轮轴发动机较活塞式发动机更能适合直升机的飞行特点。
当今世界上,除部分小型直升机还在使用活塞式发动机外,涡轮轴发动机已成为直升机动力装置的主要形式。
航空涡轮轴发动机航空涡轮轴发动机,或简称为涡铀发动机,是一种输出轴功率的涡轮喷气发动机。
法国是最先研制涡轴发动机的国家。
50年代初,透博梅卡公司研制成一种只有一级离心式叶轮压气机、两级涡轮的单转于、输出轴功率的直升机用发动机,功率达到了206kW(280hp),成为世界上第一台直升机用航空涡轮轴发动机,定名为“阿都斯特—l”(Art ouste—1)。
飞机设计原理知识点
飞机设计原理知识点飞机设计原理是飞机设计与制造过程中必须掌握的基础知识,关乎飞机的性能、安全以及飞行效率。
本文将介绍飞机设计原理中的几个重要知识点。
一、气动力学气动力学是研究流体(空气)在固定物体表面上的运动规律的学科。
在飞机设计中,掌握气动力学知识对于优化机翼形状、减小飞行阻力具有重要意义。
主要涉及的概念包括升力、阻力、升力系数、阻力系数、迎角等。
通过气动力学分析,可以设计出具有高升力系数和低阻力系数的机翼,提高飞机的升力和飞行效率。
二、结构设计结构设计是指根据飞机的功能需求和安全要求,合理设计并确定机体的结构形式和尺寸,保证其在各种荷载条件下的稳定性和强度。
结构设计涉及材料力学、结构力学、结构设计原理等内容。
其中,应力分析和应变分析是结构设计中的重要环节,用于确定结构的强度和稳定性。
结构设计要考虑到整机重量和结构材料的强度,以保证飞机在各种工况下的飞行安全。
三、飞行动力学飞行动力学是研究飞机在空气中的动力学特性和飞行性能的学科。
它包括飞机的力学平衡、飞机的稳定性和操纵性、飞行性能以及飞行器的运动方程等内容。
通过飞行动力学分析,可以确定飞机的操纵性和稳定性,确保飞机在各种飞行状态下的平稳性和安全性。
四、飞机控制系统飞机控制系统是飞机上的重要组成部分,用于控制飞机的姿态、航向、高度等。
它主要包括飞行控制系统和动力控制系统。
飞行控制系统通过控制副翼、方向舵等可动部件,实现飞机的操纵和姿态调整。
动力控制系统则通过控制发动机推力和螺旋桨的旋转速度,实现飞机的推力调节和速度控制。
五、飞机系统集成飞机设计中的系统集成是指将飞机各个重要系统进行统一规划和设计,保证各系统之间的协调运行。
飞机系统集成涉及到机载电子设备、燃油系统、液压系统、空调系统等,需要将各系统进行整合,确保飞机运行的可靠性和安全性。
六、人机工程学人机工程学是研究人与机器之间相互作用与适应的学科。
在飞机设计中,需要考虑人机界面的设计,以提高飞机的操作性和使用效率。
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4.1 静强度、稳定性设计 静强度、稳定性设计同属结构的静力学设计问题,即主要 关心工程上结构元件材料本身的最大承载能力(或称抗力、 强度)及结构元件内力平衡形态发生变化时引起的结构承载 能力下降,即出现屈曲变形形态问题。
前者考虑结构元件上局部点的工作应力是否有大于其强度 极限的危险,问题的分析相对简单一些;而后者则需要关 心结构的材质、构型、约束以及载荷形式等
按可检测性分类
飞行明显可检结构,地面明显可检结构,目视可检结构,特 殊目视可检结构,翻修级或基地级可检结构,使用中不可检 结构。
第四章 现代飞机结构设计基础
4.4 损伤容限设计方法
2.损伤容限结构 (2)结构设计类型
1)缓慢裂纹扩展结构。
多重传力路径结构实例
多重元件构件实例
第四章 现代飞机结构设计基础
第四章 现代飞机结构设计基础
4.1 静强度、稳定性设计
一、静强度设计
通常飞机结构静强度设计采用设计载荷法,即取安全系 数,乘上使用载荷即为设计载荷.一般安全系数取1.5, 有时视情况还需乘上附加安全系数。
Pd fPe
Pu Pd
Pd 设计载荷 Pe 使用载荷
(同种工况取最大值)
Pu 极限载荷
改善水平尾翼气动弹性的配重 (防止颤振过早出现)
第四章 现代飞机结构设计基础
4.2 气动弹性及刚度设计
颤振
(1)副翼弯曲颤振
全机颤振 气动弹性设计涉及学科:结构分析 流固耦合 结构动力学
第四章 现代飞机结构设计基础
4.3 安全寿命设计方法
《疲劳与断裂》,以金属为主,复杂应力下的复合材料也 需要考虑疲劳问题
第四章 现代飞机结构设计基础
4.2 气动弹性及刚度设计
1.机翼的扭转扩大
2.副翼反效
大展弦比后掠机翼较严重
翼尖扭转 刚度小
第四章 现代飞机结构设计基础
4.2 气动弹性及刚度设计
前、后掠翼区别
后掠机翼对防止扭转扩大有利,前掠机翼则相反. 故后掠机翼一般主要考虑防止副翼反效亚音速飞机的大展
其它可靠度度量方法:
结构的失效概率F(t),指结构在t时刻之前破坏的概率;失效率 λ(t),指在t时刻以前未发生破坏的条件下,在t时刻的条件破坏 概率密度;平均无故障时间MTTF(Mean Time To Failure),指 从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。
作为飞机结构的可靠性问题,可以理解为:“结构在规定的 使用载荷/环境作用下及规定的时间内,为防止各种失效或 有碍正常工作功能的损伤,应保持其必要的强刚度、抗疲劳 断裂以及耐久性能力” 。可靠度则应是这种能力的概率度量。
例如:结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或 结构系统的强度大于工作应力的概率;结构安全寿命的可靠 性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率;结构的损 伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率, 另一方面指结构在规定的未修使用期间内,裂纹扩展小于裂 纹容限的概率.
疲劳寿命: 3)应用累积损伤理论,计算整个载荷谐的疲劳损伤,进而获
得构件的安全寿命.
第四章 现代飞机结构设计基础
4.4 损伤容限设计方法
损伤容限是指结构在规定的未修使用周期内,抵抗由缺陷、 裂纹或其他损伤而基 导致破坏的能力。简言之,就是指飞机结 构中初始缺陷及其飞机在使用中缺陷发展的允许程度。
[ ] d
[ ] 极限应力 d 设计载荷下应力
第四章 现代飞机结构设计基础
4.1 静强度、稳定性设计
二、稳定性设计 1.桁条、缘条类型材失稳
总体失稳——欧拉杆
Pcr
C 2EI
l2
第四章 现代飞机结构设计基础
4.1 静强度、稳定性设计 二、稳定性设计
1.桁条、缘条类型材失稳
薄壁型材局部失稳
疲劳性能的若干影响因素
(1)疲劳载荷特征的影响 (2)应力集中的影响 (3)尺寸效应 (4)表面加工的影响 (5)其他影响因素
• 温度、噪声环境、腐蚀
三、安全寿命估算方法
设计使用载荷谱,应力谱 1)由工程方法或数值分析方法计算构件危险部位的应力应变
范围: 2)由应力应变范围根据材料疲劳性能数据、曲线获得对应的
4.4 损伤容限设计方法
2.损伤容限结构 (2)结构设计类型
2)破损安全止裂结构
• 采用止裂措施
破损安全止裂结构实例
第四章 现代飞机结构设计基础
4.4 损伤容限设计方法
2.损伤容限结构 (2)结构设计类型
损伤容限设计实例
第四章 现代飞机结构设计基础
4.5 耐久性设计方法
耐久性设计概念是针对飞机研制成本、生产成本以及使用维 护费用的急剧增加而提出的。综合现代分析理论及设计方法, 以要求更细致的细节量化控制设计、生产以及维修的全过程, 特别以经济性为重要依据来控制飞机使用的最经济寿命。
以经济性维修为最终结构使用 寿命的控制目标,企图在超过 1倍设计寿命后,寻找一个时 间点,作为飞机结构的最终寿 命
以结构细节处微裂纹群的疲劳 演化为控制设计的起始点,可 以取代安全寿命设计
第四章 现代飞机结构设计基础
4.6 可靠性设计的基本概念与方法
一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为 该产品的可靠度。
弦比直机翼则两方面都需要考虑。 亚音速前掠机翼一般不需考虑副翼反效,而着重考虑防止
扭转扩大.
第四章 现代飞机结构设计基础
4.2 气动弹性及刚度设计
刚心前移,提高机翼抗扭刚度
第四章 现代飞机结构设计基础
4.2 气动弹性及刚度设计
3.颤振
(1)机翼弯扭颤振
措施:尽量使翼剖面重心 前移,可加适当的配重
li
0.9KE
(b
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)
i
l ,avg
பைடு நூலகம்
b1t1l1 b2t2l2
b1t1 b2t2
bntn ln
bntn
biti li
biti
第四章 现代飞机结构设计基础
4.1 静强度、稳定性设计 二、稳定性设计 2.蒙皮、腹板类构件的失稳
利 用 失 稳 吸 能
B52在地面时的蒙皮褶皱
安全寿命设计只考虑裂纹形成寿命,不考虑裂纹扩展寿命
1.基本要素
(1)临界裂纹尺寸或剩余强度 (2)裂纹扩展 (3)损伤检查
第四章 现代飞机结构设计基础
4.4 损伤容限设计方法
2.损伤容限结构
对危及飞机机体安全的主要结构,应采用损伤容限设计。损伤 容限设计的结构应该是破损安全结构或缓慢裂纹扩展结构, 或者这两种类型的组合。