飞机外载荷及其分类
[交通运输]第2章 飞机的外载荷
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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
飞机系统重点
1、飞机机翼外载荷的类型，什么是卸荷作用机翼外载荷分为空气动力P气动、结构质量力P质量、部件质量力P部件。
卸荷作用：在机翼上安装部件、设备等，其重力向下与升力方向相反，相当于飞行中减小了机翼根部的内力值。
（卸载作用）2、飞机机翼的型式，以及各自结构特点1.梁式机翼，梁强、蒙皮薄、桁条少而弱；2.单块式机翼，多而强的桁条与较厚蒙皮组成壁板，再与纵墙和肋相连而成；3.多腹板式（多墙式）机翼，机翼无梁、翼肋少，布置5个以上纵墙，蒙皮厚；4. 夹层和整体结构。
夹层结构，上、下壁板有两层很薄的内、外板，中间夹很轻的蜂窝、泡沫或波形板粘合；整体结构，整块铝镁合金板材加工成蒙皮、桁条、缘条的合并体与纵墙连接。
类型：硬式传动；软式传动；混合式传动硬式传动机构组成：刚性构件：如传动杆、摇臂、导向滑轮等。
可以承受拉力或者压力。
可以利用差动摇臂实现副翼差动，即驾驶盘左右转动时，副翼上、下偏转的角度不同。
软式传动机构组成：钢索、滑轮、扇形轮、导向孔、摇臂、松紧螺套或钢索张力调节器等。
混合式传动机构组成：既有硬式、又有软式传动构件，利用二者的优点，避免缺点。
一般在操纵信号的输入和舵面作动段采用硬式传动，中间段采用采用软式传动。
6、飞机液压系统的基本组成及主要附件组成：供压系统、传动系统、操纵控制系统、工作信号主要附件：油箱、油泵、油滤、蓄压器、动作筒、液压马达、液压控制活门7、液压系统传动装置的类型（？）动作筒、液压助力器、液压马达9、飞机前轮偏转带来的问题及解决手段保证机轮滑行转弯的稳定，必须有适当的稳定距；控制前轮偏转必须有转弯系统；为了使飞机里低吼前轮回到中立位置，必须有中立结构；防止滑跑时前轮产生摆振须有减摆装置；有的小型飞机经旋转筒带动支柱内筒使前轮偏转，防止支柱内、外筒相对转动而加剧密封装置磨损，内筒端头必须安装旋转接头10、起落架收放锁定装置的作用，型式以及组成作用：用于将起落架可靠地固定在要求的位置1.挂钩式收上锁：上锁动作筒、锁钩、锁簧、锁销；2.撑杆式放下锁：开锁动作筒、可折撑杆、可折锁杆；3.液锁式收上锁滑跑减速力的来源：放出减速板与襟翼的气动阻力、发动机反推力、刹车时的地面摩擦力刹车系统的型式：独立刹车系统、液压增压刹车系统、动力刹车控制系统14、俯仰配平的基本原理由于民航飞机纵向尺寸较大，如果重心偏前或偏后，单靠升降舵无法完全实现纵向操纵，因此采用可调水平安定面来改善飞机的操作性与稳定性（安定面偏转1度效果相当于升降舵偏转2.5~3.5度），所以俯仰配平是指对水平安定面的操纵。
飞机结构重要知识点
1，航线结构损伤维修特点•数量多——雷击，冰雹，鸟撞，勤务车辆、工作梯撞击等•修理周期较长•时间紧迫——需要保障航班正常运营,2.结构维修基本原则安全性原则——结构持续适航影响结构持续适航性的损伤，必须立即停场进行结构修理经济性原则——降低维修成本有计划地进行结构修理：不影响结构持续适航性的损伤，不一定立即进行结构修理3.目前制约航线结构维修的主要因素航线技术支援基本上为非结构修理专业人员，普遍缺乏基本结构工程技术支援技能，AOG技术支援基本上依靠结构工程师提供，耽误抢修进度。
具体表现在：不能正确应用SRM有效过滤允许损伤极限范围内的结构损伤不能正确报告结构损伤：提供给结构工程师的结构损伤信息不符合要求，难以满足损伤评估以及修理方案制定需要4.结构种类及其含义飞机结构分为主要结构(primary structure)和次要结构（secondary structure)两大类主要结构：传递飞行、地面或者增压载荷的结构。
主要结构包含重要结构（PSE/SSI)和其它主要结构。
重要结构指传递飞行、地面或者增压载荷的关键结构件或者关键结构组件。
重要结构件一旦失效，将导致飞机灾难性事故次要结构：仅传递局部气动载荷或者自身质量力载荷的结构。
次要结构失效不影响结构持续适航性/飞行安全。
大多数次要结构主要作用为保证飞机气动外形、降低飞行时空气阻力。
例如翼-身整流罩。
5.门的种类及用途登机门/勤务门：登机门和勤务门分别为旅客和机组和勤务人员接近客舱内部的通道口。
应急门：紧急出口指紧急情况下的撤离出口货舱门：用以接近货舱内部区域。
登机梯门：放出后，该梯能形成通道供旅客和机组进入或离开飞机前设备舱门（Forward access) 电子设备舱门(Electronic equipment compartment)各种检查盖板（Access Doors）各种勤务盖板（Service Doors）驾驶舱门（Fixed Interior Doors）6.门的主要/重要结构和次要结构、作用主要/重要结构：门的蒙皮、结构、止动座和止动销次要结构：各种检查盖板，各种勤务盖板，驾驶舱门门的蒙皮和结构：7.机身结构总体布局机身为典型的板杆组合加筋薄壁结构（也称为“半硬壳式”结构），由蒙皮、前后增压端框腹板等增压边界结构以及长桁、纵梁、龙骨梁、主起落架阻力梁等纵向结构和隔框、加强框、客舱地板梁等横向结构等重要结构组成。
正常类飞机载荷
正常类飞机载荷在现代民用航空中，飞机载荷是一个非常关键的参数。
载荷是指飞机所承载的物体、人员、货物、燃料等。
确定载荷对于保证飞机的安全，提高飞机的使用效率都是非常重要的。
以下内容将介绍如何确定正常类飞机的载荷。
正常类飞机是指按照规定标准机型设计的、适用于一般运输任务的飞机。
在飞行前，飞行员需要了解和计算航班所需的各种物品的重量和重心位置，确保飞行安全。
载荷主要包括以下部分：1.乘客乘客是飞机载荷中最主要的一部分，他们的重量和人数对于飞机的重量和平衡非常重要。
为保证舒适度和安全性，飞机通常按照班次定员。
在作为公共运输工具的飞机上，航空公司会根据规定协议规定所允许的乘员总数，并按照客舱设计来确定座位数量。
2.货物货物包括行李、邮件、快递、物品等。
他们的数量和质量也是非常重要的。
一般来说，航空公司会根据不同的航线和客流量来设置行李的允许重量和数量。
货物也要按照种类、重量、大小等进行分类、称重和装载。
3.燃料燃料对于飞机的重量和平衡位置也是影响非常大的。
燃料量的确定需要根据航班所需时间、所要飞行的高度、气候等条件来计算。
燃料重量通常是根据航程距离和机型的规定来计算。
燃料重量越大，飞机的起飞距离、速度和耗油量都将增加。
4.机组人员机组人员包括机长、副驾驶、机组人员等。
他们的数量和重量也需要纳入载荷的计算中。
一般来说，机长和副驾驶的航空驾驶员证上都写明了所允许的最大体重。
机组人员的数量和重量也要根据规定标准来计算。
在确定载荷时，需要考虑到飞机的重心位置和重量平衡。
重心位置对于飞机的稳定性和飞行控制都是非常重要的。
一般来说，需要保证飞机在飞行过程中的重心位置始终在限定范围内，以达到平衡的效果。
除了以上的几个部分之外，正常类飞机载荷还包括其他辅助装备、助航设备等所需的重量和平衡。
这些部分对于飞机的性能和安全都有着非常重要的影响。
因此，在确定正常类飞机的载荷时，需要考虑到各个方面的因素，保证飞机的重量和平衡都处于合适的范围之内。
飞机飞行中的主要载荷及过载案例
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2章 飞机载荷
二、飞机过载和过载系数
飞机到达飞行轨迹的最低位置时， 此时，飞机的过载为
2
v ny 1 gr
飞机俯冲拉起时，升力可能大大的超过飞机的重力。飞 机机动动作越剧烈，升力大于重力越多，飞机受力越严 重，机翼翼根部位承受载荷越大。
二、飞机过载和过载系数
水平平面内机动飞行情况下飞机的过载
作水平转弯。 水平方向：升力水平分量=惯性离心力 垂直方向：升力垂直分量=重力
习
题
5.飞机水平转弯时的过载：_____。 A:与转弯半径有关。 B:与转弯速度有关。 C:随转弯坡度增大而减小。 D:随转弯坡度增大而增大。
6.n设计和n使用的实际意义分别是：_____。 A:表明飞机结构承载能力与飞机飞行中的受载限制。 B:表明飞机结构受载能力与飞机飞行中的实际受载大小。 C:表明飞机结构承载余量与飞机飞行中的实际受载大小。 D:表明飞机飞行中的受载能力与飞机结构的实际受载大小。
空间盒式结构
周缘封闭的薄壁梁
三、载荷分类及构件变形
习
题
1.飞机载荷是指：_____。 A:升力。 B:重力和气动力。 C:地面支持力。D:飞机运营时受到的所有外力。
2.飞机在水平面内作等速圆周运动，所受外力为：_____。 A:升力、重力、推力、阻力、向心力。 B:升力、重力、推力、阻力不平衡，合力提供向心力。 C:所受升力随坡度增大而增大。 D:B和C都对。
习
题
8.哪个方向的突风对机体影响最大：_____。 A:水平突风。 B:垂直突风。 C:侧向突风。 9.飞机结构中的空间薄壁结构可以承受何种载荷：_____。 A:集中力。 B:分布力。 C:剪力。 D:空间任意方向力。 10.飞机结构中薄板类构件可以承受的载荷为：_____。 A:集中力。 B:分布力。 C:板平面内的分布力。
飞机的外载荷文档资料课件
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
飞机结构—飞机的外载荷与设计规范
地面滑行或停止状态下，以升力来定义已无意义。 ➢ 这两种情况下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与于起落架上， 通过起落架传到机身。 工程上，常称平飞1g（g以重力为单位），和停机的1g
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
1.飞机转动时的载荷系数
ny nyt nyr
1) y向载荷nyt
nyt
Y G
Yw G
Yte G
Ytm G
式中：Yw ——机翼升力 Yte——平尾平衡载荷 Ytm——平尾机动载荷
2) 绕重心旋转载荷nyr
nyr
miaz xi Gi
1 g
Ytm La Iz
xi
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
9.8 1000
cos
7.87
45 , 30 , 0,
ny 8.577 ny 8.736 ny 8.87
（2）
ny
cos
v2 gr
8
r
v2
v2 1123.64m
(8 cos )g (8 1)g
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
垂直向上突风情况
Y
K
1 2
C
y
u V0
S
n y
K
1 2
C
y
u V0
S
/G
垂直突风衰减系数K
过载（升力）一样时，K越小，飞行速度V0可以更大，可快速
飞机载荷和机体结构
1.平飞 飞机对称等速水平直线飞行
∑Fx=0 ∑Fy=0 P=X Y=G
Z＝0 ∑M=0
§1-1 飞机飞行载荷与过载
航空器系统与动力装置
1.1.1 几种典型飞行状态载荷
2.垂直平面内曲线飞行
G v2 man = = Y − G cos θ g R
Gv Y = G cos θ + g R
2
§1-1 飞机飞行载荷与过载
Cy－升力系数 Cx－阻力系数
阻力 侧向力
1 2 X = Cx × ρ v × S 2 1 2 Z = Cz × ρ v × S 2
Cz－侧力系数
航空器系统与动力装置
§1-1 飞机飞行载荷与过载
1.1 飞机载荷与载荷系数 升力系数曲线
§1-1 飞机飞行载荷与过载
航空器系统与动力装置
1.1.1 几种典型飞行状态载荷
§1-1 飞机飞行载荷与过载 航空器系统与动力装置
1.1.3 载荷、变形、应力、强度和刚度
4.强度和刚度
强度（structure strength）：结构抵抗破坏的能力。 刚度（structure rigidity）：结构抵抗变形的能力。 结构强度和结构刚度是衡量飞机结构承载能力大 小的基本标志。
1.1.2 飞机载荷系数
3.限制载荷系数、极限载荷系数 极限载荷系数n极限:
设计、审定飞机时规定的最大载荷系数，又称设 计载荷系数n设计。
限制载荷系数n限制:
正常飞行中允许使用的最大载荷系数。又称使用 载荷系数n使用
使用限制：n ≤ n使用 < n设计
§1-1 飞机飞行载荷与过载
航空器系统与动力装置
§1-1 飞机飞行载荷与过载
航空器系统与动力装置
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。
19
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）
飞机的外载荷
飞机在下滑终了容许获得的最大速压，
称为最大允许速压（强度限制速压）， 用qmax,max表示。
飞机使用过载的大小，标志 着飞机总体受外载荷的严重 程度；而速压的大小，则标 志着飞机表面所承受的局部 气动载荷的严重程度。
Z nz G
什么是飞机的重心过载？什么是飞机升力方 向的过载？
作用在飞机某方向的除重力之外的外载 荷与飞机重量的比值，称为该方向的飞 机重心过载。飞机在升力方向的过载等 于飞机升力与飞机重量的比值.
三、过载的大小
在不同的飞行状态下，飞机重心过载的大小往往不一样。 过载可能大于1、小于1、等于1、等于零甚至是负值，这决 定于曲线飞行时升力的大小和方向。 飞机平飞时，升力等于飞机的重量，ny 等于1； 曲线飞行时，升力经常不等于1。 飞行员柔和推杆使飞机由平飞进入下滑的过程中，升力比飞 机重量稍小一些， y 就小于1； n 当飞机平飞时遇到强大的垂直向下的突风或在垂直平面内做 机动飞行时，驾驶员推杆过猛，升力就会变成负值，ny 也 就变为负值； 当飞机以无升力迎角垂直俯冲时，载荷因数就等于零。
飞机飞行时，作用在飞机上的外载荷有哪些？ 做等速直线水平飞行时，各力之间的关系？
飞机飞行时，作用在飞机上的外载荷有：升力、
重力、推力和阻力。Y=G;P=X。抬头力矩等于低 头力矩。
1.2 飞机的过载
1.2.1 飞机重心的过载 一、过载的基本概念 在曲线飞行中，作用于飞机上的升力经 常不等于飞机的重量。为了衡量飞机在某一 飞行状态下受外载荷的严重程度，引出过载 (或称载荷因数)这一概念。
z
z
前面在研究飞机过载时，是把整架飞机当 作一个质点来看待的，因此，计算得到的 过载是指飞机重心处的过载。当飞机绕重 心有角加速度 z (抬头为正)时，飞机各 部位的过载值就会发生改变。
简述机翼外载荷的大小
简述机翼外载荷的大小机翼外载荷是指施加在飞机机翼表面的各种力和力矩。
这些外载荷的大小是设计和运行飞机的重要参数，需要合理估计和控制。
机翼外载荷主要包括飞行气动载荷、结构载荷和操纵力载荷。
飞行气动载荷飞行气动载荷是由于空气动力学效应而产生的机翼外载荷。
它主要包括升力、阻力、侧力和俯仰力矩。
升力升力是机翼支持飞机重量的主要力量。
它的大小与机翼形状、迎角、飞行速度等因素有关。
一般来说，升力随着飞行速度的增加而增加，与机翼的迎角密切相关。
阻力阻力是飞机飞行时需要克服的阻碍前进的力量。
它的大小与机翼形状、迎角、飞行速度等因素有关。
一般来说，阻力随着飞行速度的增加而增加。
侧力侧力是作用在飞机机翼侧面的力量，它的大小与飞机的横向稳定性和操纵性有关。
俯仰力矩俯仰力矩是指作用在飞机机翼上的使飞机产生俯仰运动的力矩。
它的大小与飞机的重心位置、机翼的形状和迎角等因素有关。
结构载荷结构载荷是由飞机自身重量和外部载荷施加在机翼上的载荷。
它的大小与飞机的重量、外载荷的位置和重量分布、机翼的结构强度等因素有关。
飞机自身重量飞机自身重量是指飞机的构件、设备、燃料等各部分的重量总和。
这部分载荷主要通过飞机的结构进行传递。
外部载荷外部载荷是指飞机上的货物、油料、武器装备等外部附加负载。
这部分载荷主要通过机翼进行支持和传递。
操纵力载荷操纵力载荷是由于飞行员操纵操作所施加在机翼上的载荷。
它的大小与飞行员操纵杆的力量和动作有关。
飞行员通过操纵杆控制飞机的姿态和航向。
机翼外载荷的大小估计估计机翼外载荷的大小是飞机设计和运行过程中的重要任务之一。
一般采用飞行试验、数值模拟和模型试验等方法。
飞行试验是最直接的方法，通过在真实飞行中测量机翼上的载荷，来估计机翼外载荷的大小。
数值模拟方法基于计算流体力学和结构力学的理论和方法，通过数值模拟飞机飞行过程中的气动效应和结构响应，来估计机翼外载荷的大小。
模型试验方法是通过制作飞机的缩比模型，并在气动试验台上进行模拟飞行试验，来估计机翼外载荷的大小。
2飞机的载荷
飞机在垂直平面内机动飞行
2.4 水平平面内机动飞行情况下飞机的过载
最大过载；情况 C 为偏转副翼俯冲，速度对应 于强度极限速压，过载为零时；情况 D 为飞机 进入俯冲；情况 D 为飞机以负迎角飞行。
图1 与飞行包线相应的飞行状态
3.3 突风过载飞行包线
我国自1987年实施“中国民用航空条例第25 部，运输类飞机适航标准”。在制订我国民 用航空条例时，为了与国际民用航空接轨， 主要参考目前国际上应用最广泛的美国适航 标准。《美国联邦航空局联邦航空条例[FAR]》 “第25部运输类飞机适航性标准”中给出突风 飞行包线(如下图所示)，规定了三种不同速度 下遇到的突风飞行包线，规定了三种不同速 度下遇到的突风速度，如下表所列。
突 风 载 荷 包 线
4 设计载荷与安全系数
4.1使用载荷 使用载荷是指飞机在正常使用中所允许达到
的最大载荷，或称为限制载荷(limit load)。在 使用载荷作用下，各元件的应力临近材料的 比例极限强度，但未出现永久变形。如果超 过该载荷时，结构可能发生有害的永久变形。 在整个使用过程中，使用载荷可能不止一次 地遇到，所以飞机遇到使用载荷后不能有残 余变形，否则就会影响下次的使用。
飞机结构是个复杂的、超静定的以及多传力通道的受力结构，并大量采用弹塑 性材料，当某一结构元件在使用载荷下达到比例极限或在设计载荷下某元件达到破 坏强度时，该元件不能承受更大载荷，但其他元件仍能承担更大的载荷。各结构元 件间所承担的载荷将重新分配，直到最主要的或较多的受力构件破坏时，整个结构 才破坏。因此，按设计载荷来进行设计，可充分发挥超静定结构的承载能力。 另外，飞机结构强度试验时，很难测准结构是否出现了永久变形，而较容易准确测
飞机的载荷
4.3 安全系数
突 风 载 荷 包 线
4 设计载荷与安全系数
4.1使用载荷 使用载荷是指飞机在正常使用中所允许达到 的最大载荷，或称为限制载荷(limit load)。在 使用载荷作用下，各元件的应力临近材料的 比例极限强度，但未出现永久变形。如果超 过该载荷时，结构可能发生有害的永久变形。 在整个使用过程中，使用载荷可能不止一次 地遇到，所以飞机遇到使用载荷后不能有残 余变形，否则就会影响下次的使用。
2.3 垂直平面内机动飞行情况下飞机的过载
飞机在飞行过程中，经常需要连续地在不同
的平面内作曲线飞行，例如水平转弯、水平 盘旋、筋斗、横滚或俯冲拉起等动作，这样 的飞行称作“机动飞行”。下图为飞机在垂 直平面内作机动飞行。飞机作机动飞行时的 受载情况要比飞机水平等速直线飞行时的受 载情况复杂得多。
飞机在垂直平面内机动飞行
2.4 水平平面内机动飞行情况下飞机的过载
飞机在水平平面内机动飞行
过载的几点总结
在不同的飞行状态下，飞
机重心过载的大小往往不 一样。过载可能大于1、小 于1、等于1、等于零甚至 是负值，这决定于曲线飞 行时升力的大小和方向。 飞机平飞时，升力等于飞 ny 1； 机的重量，过载等于 曲线飞行时，升力经常不 等于1。 飞行员柔和推杆使飞机由 平飞进入下滑的过程中， 升力比飞机重量稍小一些， 过载就小于1；
图1 与飞行包线相应的飞行状态
3.3 突风过载飞行包线
我国自1987年实施“中国民用航空条例第25
部，运输类飞机适航标准”。在制订我国民 用航空条例时，为了与国际民用航空接轨， 主要参考目前国际上应用最广泛的美国适航 标准。《美国联邦航空局联邦航空条例[FAR]》 “第25部运输类飞机适航性标准”中给出突风 飞行包线(如下图所示)，规定了三种不同速度 下遇到的突风飞行包线，规定了三种不同速 度下遇到的突风速度，如下表所列。
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。
飞机结构（上）第三章
第三章 机 身机身用来固定机翼、尾翼、起落架等部件，使之连成一个整体。
同时，它还用来装载人员、燃料、武器，各种设备及其他物资。
根据机身的上述功用，要求机身有足够的内部容积和长度，为了减小飞机的阻力，机身外形应光滑，突起物、开口应尽量少。
在保证结构具有足够的强度、刚度和抗疲劳强度的情况下，力求重量最轻。
第一节 机身的外载荷和力图一、机身的外载荷作用在机身上的外载荷主要有空气动力，机翼、尾翼和起落架等结构的固定接头传来的力，机身内部装载和部件质量力，机身结构本身的质量力。
其中空气动力和机身结构质量力为分布力，其余为集中力，这和机翼外载荷相似，但对于机身来说，它的外载荷有两个特点。
首先，在机身上起主要作用的是集中载荷，由机翼、尾翼以及其它部件传给机身的集中力很大。
相比之下机身上分布的空气动力就较小，而且一般机身截面接近圆形，其上空气动力的分布大致是对称的，基本上能在机身局部自相平衡而不再传给机身的其它部分。
可以说，空气动力对机身总体影响不大（座舱等突出部位除外）。
机身本身结构质量力也较小，计算时通常把它折算到结构附近的集中载荷上去。
因此，分析机身受载时主要考虑集中力。
其次，侧向作用于机身的载荷，对机身结构受力也很重要。
这是因为：一方面机身剖面接近圆形，各方向抗弯刚度相差不多，不象机翼水平方向的抗弯刚度比垂直方向大得多。
另一方面机身所受的侧向载荷与垂直方向的载荷相差也不大。
而且侧向载荷要使机身严重受扭，不可忽视。
机身的载荷通常可分对称和非对称两种。
与机身对称面对称的载荷，称为对称载荷；反之则称为非对称载荷。
（一）对称载荷1、飞机在垂直平面内作曲线飞行时的机身对称载荷飞机在垂直平面内作垂直飞行时，机身除了要承受由机翼、尾翼固定接头传来的对称载荷外，还要接受作用于对称面的装载（人员、燃油、设备）以及结构本身的质量力。
当飞机具有对重心的角加速度时，机身上各部件、装载的载荷因数部件n 等于飞机重心的载荷因数n 加上角加速度引起的附加载荷因数部件n ∆。
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飞机外载荷及其分类
1.飞机外载荷及其分类
在飞行中或在起飞着陆地面运动时，其它物体对飞机的作用力成为飞机外载荷
按作用形式可分为集中载荷和分布载荷
按作用性质分为静载荷和动载荷
按所处状态分为飞行时作用在飞机上的外载荷和起飞着陆地面运动时作用在飞机上的外载荷
2.影响起落架垂直载荷的因素
影响起落架垂直载荷的因素有飞机的重量接地时的垂直于地面的分速度起落架减震器对地面撞击的吸收特性3.机动飞行包线速度与过载飞行包线是指分别以空速和过载系数为横纵坐标，根据飞行使用限制条件画出一条封闭的曲线，形成飞机飞行的限制范围。
载荷系数取机动过载的飞行包线叫机动包线，载荷系数取突风过载的飞行包线叫突风包线
4.设计载荷，使用载荷，安全系数及剩余强度系数
设计载荷：在设计飞机时，用来进行强度计算的载荷。
设计载荷是飞机结构能够承受而不破坏的最大载荷使用载荷：飞机在使用过程中预期的最大载荷
安全系数：设计载荷/使用载荷=f
剩余强度系数：构件的破坏应力与它在某受载情况设计载荷作用下的计算应力之比
5.飞机结构的适航性要求
飞机结构必须具有足够的强度刚度和稳定性并且要满足疲劳性能要求
6.梁截面的应力分布特点
在弯矩作用下，梁的截面上要产生压应力中梁截面上，离中性轴越远的地方正应力越大，中性层的正应力为0 在剪力作用下，梁的截面上要产生剪应力并且剪应力在中性轴处最大，且腹板上的剪应力很
大。
剪力主要由腹板来承受
7.飞机结构基本构建的受力特点
杆件：其抗弯能力很弱，其承受的载荷主要是沿杆件轴线的作用力，并在力的作用下产生拉或压应力
梁元件：有两种类型一种是其外形与杆件外形想起，但有较强的弯曲扭转强度，可以承受垂直轴线方向的载荷，在载荷作用下产生剪应力弯曲正应力和扭转剪应力；第二种是由上下缘条和腹板构成，缘条承受弯曲产生的拉压正应力作用，腹板承受剪切产生的剪应力的作用。
板件：板件承受载荷能力较强，薄板承受拉压能力较弱，承受剪切能力较强，厚板则承受拉压剪切的能力都比较强
8.飞机结构设计思想
安全寿命设计思想，破损安全设计思想，耐久性设计思想，损坏容限设计思想
9.胶接连接的优缺点
优点：可以提高连接件的承压能力，可以减轻结构重量并提高结构的疲劳强度，使表面平整光滑，气密性良好。
缺点：胶接构件的抗剥离强度低，工作温度低制作工艺复杂，胶接构件的质量要受到加工过程中各种因素的影响，不易得到保证
10.机翼结构的典型元件及其特点
曲型元件：翼梁，纵墙，桁条，翼肋和蒙皮
翼梁：主要承受机翼的弯矩和剪力。
非为桁架式，整体式和腹板式
纵墙：纵墙腹板上不开减轻孔，腹板用型材支柱加强，墙和腹板与蒙皮组成的封闭合段不承受扭矩纵墙与机身的连接为铰链连接桁条：其为长条形薄壁构件。
与翼肋和蒙皮相连，支持蒙皮与蒙皮一起把空气动力传给翼肋，提高蒙皮抗剪抗压稳定性；与蒙皮一起承受轴向力可分为板弯性和抗压型材。
翼肋：组成机翼骨架的横向构件，沿弦向布置。
按构造形式分为腹板式和构架式；按功能分为普通和加强翼肋。
11.机翼结构形式分类及其特点
梁式机翼特点：有一根或者数根很强的翼梁，蒙皮很薄，长桁的数量很少，而且较弱。
各根据翼梁的多少又可以分为单梁式和双梁式两种
整体式机翼特点：翼梁缘条的强度不很高，蒙皮较厚，桁条多而且很强。
蒙皮和桁条组成了机翼上下很强的壁板，一起承担总体弯矩。
复合结构机翼特点：在靠近翼根而要开舱口的部分采用梁式结构，其余部分采用单块式结构
12.机翼结构的传力分析
气动载荷首先作用在蒙皮上，并通过蒙皮和桁条传给翼肋，翼肋又以剪力形式将其传给大梁腹板和周圈蒙皮，大梁腹板承受剪切，有翼尖向翼根积累，并且腹板和梁缘条的连接铆钉受剪使梁缘条受到轴向剪流作用，由翼尖向翼根积累最后传给机身
13.结构油箱的优点
结构油箱可以充分利用结构空间，多装燃油，增加飞机的航程和续航时间；可以利用储存燃油的质量力抵消气动载荷，使机翼卸载，减轻机翼的结构重量；机翼油箱远离客舱使旅客更为安全
14.发动机吊舱的作用
密闭发动机，是其形成流线型的外壳，以改善飞机的动力性能；支撑和保持发动机及其附件；引导气流进入发动机；承受发动机的载荷并将其传递到机翼结构
15.发动机安全剪切销的作用
当发动机找到严重损坏而导致剧烈震动或巨大阻力时，安全剪切销会被剪断，使发动机及其吊架脱离机翼，防止损坏机翼，避免出现更大的灾难性的破坏。
16.液压泵的工作原理
其工作原理是利用容积变化来进行吸油压油的。
当工作容积变大时，产生部分真空度，大气压力迫使油箱中的油液经吸油管顶开单向阀门进入工作腔，这个过程是吸油过程。
当工作腔容积变小时，吸入的油液受到挤压，产生压力，油液经单向阀门进入系统中这是压油过
程。
17.排量，理论流量，额定流量，额定压力
排量：在没有泄漏的情况下，油泵每转一周排出的液体体积
理论流量：在没有泄漏的情况下，单位时间内输出的液体体积
额定流量：在额定转速下，处于额定压力状态时油泵的流量
额定压力：在额定转速下，规定的容积效率，泵能连续工作的最高压力
18.液压泵的效率，容积效率，机械效率
效率：输出液压功率与输出机械功率的比之
容积效率：指泵的流量损失额程度
机械效率：输入泵的转矩的损失程度
19.齿轮泵的构造及工作原理
由两个齿合的齿轮组成，在一个油室内转动
工作原理：主动齿轮由发动机或其他动力装置驱动，当主动轮转动时带动从动轮转动。
在吸油腔的齿合齿逐渐退出齿合，吸油腔容积增大，油箱中的油液被吸入，并随齿轮转动。
当油进入排油腔时，由于轮齿逐渐齿合，排油腔容积减小，将油从排油口挤压出去。
20.定量泵的限压与卸荷原理
定量泵一般采用安全阀来限制系统压力，当系统的压力升到高于某个调定压力值时，安全阀打开将多余的液流排回油箱
卸荷原理：利用卸荷法感受工作系统压力，当系统不工作时，系统压力撒谎过剩，当达到卸荷阀开启压力时，卸荷阀打开，卸荷泵出口压力此时，单向活门将工作系统与油泵隔离开，油泵压力下降至近似为0，油泵处于输出功率最小的卸荷状态。
21.当系统频繁卸荷时的检查顺序
检查系统的外漏，外漏最容易检查，可观察液压管路及接头部件有无泄漏的痕迹；检查蓄压器预充气压力；检查系统内漏
22.单向阀的安装位置及其作用
泵的出口处，防止系统反向压力突然增高，使泵损坏，起止回作用；定量泵卸荷活门的下游，在泵卸荷时保持系统的压力；扎系统的
回油管路中，保持一定的回油压力，增加执行机构的平稳性、
23.先导式溢流阀与直动是溢流阀的区别
前者调压精度低，适用于低压小流量系统，后者精度高过用于现代高压大流量系统。
24.恒流量阀的工作原理
通过阀头部的流量由流孔限制，然后流经浮子阀减压后流向下游。
浮子阀的开度由进口压力，节流阀下游压力和弹簧预调力共同控制，即浮子阀为一定差减压阀。
25.流量放大器的工作原理
当刹车时，刹车油液经小端活塞接头进入上腔，推动活塞运动；大端活塞将下腔中油液供向刹车系统。
由于大活塞面积大，所以输出流量大于输入流量，放大倍数为大活塞面积与小活塞面积的比值。
当解除刹车时，上室压力消失，活塞还在自身弹簧和刹车作用筒回复弹簧的作用下，迅速上升，上室内的油液经刹车控制活门流回油箱，在刹车作用筒内的油液则流回流量放大室。
活塞快速上升，在通过刹车装置的管路中产生一个吸力，使油液快速流回迅速解除刹车的目的。
26.作动筒的类型及其特点
单作用式：单作用式作动筒的活塞在液压作用下只能向一个方向运动，然后由弹簧作用返回
双作用式：作动筒能利用油液推动部件做往返运动
27.油滤的安装位置及其作用
安装在油泵出口处，作用是保护工作系统，滤掉油泵工作时产生的金属屑，保护工作系统组件
安装在进入油箱前的管路上，作用是过滤掉工作室产生的杂质防止油箱中的油液受到污染保护油泵，使工作系统回油路产生一定的背压，增强传动系统运动的平顺性。
安装在油泵壳体回油管路上，作用是对回油进行过滤，滤掉泵磨损产生的金属屑。
28.蓄压器的作用
补充系统泄漏，维持系统压力，减缓系统压力脉冲和吸收液压撞击，协助泵共同供油，增大供压部分的输出功率，作为系统的辅助能源。
29.蓄压器的类型及其特点
活塞式特点分为两个腔，一个腔室为油液式，与液压泵的供压管路相连另一个腔室为气室，其内部充有氮气。
特点是结构简单，活塞惯性大，存在一定摩擦，动态反应不灵敏薄膜式，重量轻惯性小动态反应灵敏
胶囊式，重量轻，动态反应灵敏
30.油温过高对液压系统造成的影响
油液粘度减小，导致系统损失增大，效率降低，油液变质，形成胶状沉淀，造成系统堵塞，摩擦增大，使密封圈橡胶变质损坏，密封失效，使零件间的配合间隙变化，导致额外的摩擦或者泄露、
31.民航客机的油箱布局
位于中央翼盒内的中央油箱，位于左右机翼的主油箱，位于主油箱外侧靠近翼尖的区域内的通气油箱，位于飞机尾部的配平油箱，中央辅助油箱
32.影响静电产生的因素
燃油中含有过量的杂质和水分，加油流速和加油管径，过滤对起电的影响
33.引射泵的工作原理
压力油管将增压泵增压的燃油引入引射泵的喷嘴，经收缩喷嘴以较高的速度射出，燃油的速度增加，其压力相应降低，在喷射流的周围形成低压区，吸油管口的燃油在压差的推动下流入引射腔，跟随射流向出口混合管34.应急放油的主要目的
使飞机在空中迅速减重，以满足紧急迫降条件，在紧急迫降情况下，使飞机以较少的燃油量着陆，减少飞机着陆后起火爆炸的危险。