飞机构造

第一章 飞机结构
加上由角加速度引起的附加过载。
例如：前三点式起落架飞机以两个主轮接 地时，作用于起落架的载荷对飞机重心的 力矩，要使飞机产生机头下俯的角加速度。 这时，飞机重心后面的部件，其过载等于 飞机重心过载加上一个附加过载；而飞机 重心前面的部件，则应减去一个附加过载。
第一章 飞机结构
下单翼飞机的最大优点是起落架短、重量 轻，易于收放，迫降时易于保证旅客安全。 缺点是气动阻力大。
第一章 飞机结构
1.4.3 机翼上的外载荷
机翼在外部载荷作用下，象一根固定在机 身上的悬臂梁一样，要产生弯曲和扭转变 形，因此，在这些外载荷作用下，机翼各 截面要承受剪力、弯矩和扭矩。
第一章 飞机结构
1.4.5 机翼的主要受力构件
纵向元件有翼梁、长桁、腹板。 横向元件有翼肋。
第一章 飞机结构
垂直剪 力
垂直弯 矩
水平弯 矩
水平剪力
扭矩
第一章 飞机结构
➢剪力主要由 翼梁腹板承受
第一章 飞机结构
➢弯矩主要由翼梁缘条、桁条和蒙皮承受
第一章 飞机结构
➢ 扭矩主要由蒙皮和翼梁腹板组成的合围框 承受
第一章 飞机结构
单块式机翼 现代飞机多采用单块式机翼。
蒙皮
副翼
翼肋 桁条 翼梁
襟翼
第一章 飞机结构
✓单块式机翼的结构特点： 蒙皮较厚；桁条较多而且较强；翼梁的缘 条较弱，有时缘条的横截面积和桁条差不 多。
第一章 飞机结构
✓单块式机翼结构受力分析：
单块式机翼的蒙皮，不仅具有良好的抗剪 稳定性，而且有较好的抗压稳定性，它不仅 能更好地承受机翼的扭矩，而且能同桁条一 起承受机翼的大部分弯矩。
第一章 飞机结构
1.2.5 飞机各部位的局部过载
在研究飞机各部件的载荷时，只知道飞机的 过载是不够的，还必须知道部件的过载。 部件过载是该部件在某一飞行状态中的质 量力与其本身重量的比值。当飞机没有对 重心的角加速度时，部件的过载等于飞机 的过载；当飞机有对重心的角加速度时， 飞机重心以外各部件的过载，等于飞机的 过载加上或减去一个附加过载。
机翼上常安装有起落架、发动机等其它部件。机 翼的内部空间常用来收藏主起落架和贮存燃油 .
第一章 飞机结构
1.4.2 机翼的配置
单翼机：上单翼、中单翼和下单翼。 从机翼与机身的干扰阻力看，中单翼最优。 从机身内部容积的利用率看，上单翼最优。 从起落架的配置看，下单翼最优。
第一章 飞机结构
第一章 飞机结构
ny 的正、负号与升力的正、负号一致，
而升力的正、负号取决于升力与飞机Y轴 （立轴）的关系。如果升力的方向与Y轴 相同，则取正号；反之则取负号。
第一章 飞机结构
影响最大载荷系数的因素: i. 载荷系数实际反映了飞机的机动性能,因此
越大越好,但对运输机或客机则没有必要太 大。 Ⅱ. 载荷系数又反映了对结构的载荷作用, 载 荷系数越大,表明飞机结构的承载越大,要有 足够的刚、强度，则结构重量大。
构件在外力作用下，单位横截面面积 上的内力叫做应力
第一章 飞机结构
1.3.4 强度和刚度的概念
构件在外力的作用下，抵抗破坏（或断裂） 的能力叫做构件的强度。
构件在外力作用下抵抗变形的能力称为构件 的刚度。
构件在外力作用下保持其原有平衡形式的能 力称为构件的稳定性。
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1.3.5 飞机承受的主要应力
上单翼飞机具有向下视界广阔。多数上单翼 飞机存在起落架高，不易收放，飞机重量大 的缺点。但现代大型运输机由于机身很宽， 起落架可安装在机身下部，起落架高、不易 收放的缺点可以避免。
第一章 飞机结构
中单翼飞机的气动阻力最小，起落架也比上 单翼飞机低。机翼直接穿过机身中部，结构 受力形式好，便于采用翼身融合体结构。因 此，现代战斗机多为中单翼飞机，如F-16、 苏-27等。缺点是机翼结构穿过机身中部影响 机身空间的利用。
第一章 飞机结构
Ⅲ. 载荷系数的载荷作用，不仅对结构有作用， 而且对机载设备及乘员有载荷作用。载荷 系数越大，对他们的作用越强，要视他们 的承受能力而定。
Ⅳ. 飞行时的载荷系数（除突风干扰外），一 般来自于发动机的推力，载荷系数大，结 构要重，发动机的加力性能要好，即剩余 推力要大。
Ⅴ. 载荷系数的影响因素众多，要依据技术性 能要求综合确定,并不是越大越好。
2.飞机的过载来源于加速度。如果飞行加速 度为0，则过载为1。
第一章 飞机结构
过载系数的实用意义
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。
过载可由过载表测量获得
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二、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。
1.拉伸应力 2.压缩应力 3.扭转应力 4.剪切应力 5.弯曲应力
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1.4 机翼结构
1.4.1 机翼的功用 产生升力。当它具有上反角时，可为飞机提供一
定的横侧稳定性。
有横向操纵用的副翼、 扰流片等。为了改善机翼 的空气动力效用 。
在机翼的前、后缘越来越多地装有各种形式的襟 翼、缝翼等增升装置，以提高飞机的起降或机动 性能。
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夹层式机翼
第一章 飞机结构
✓几种机翼构造示意图
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1.4.7 机翼构件构造 （1） 翼梁
Y0＝ G
P0 ＝ X0
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1.2.2 飞机在垂直平面内作曲线飞行
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1.2.3 飞机在水平平面内作曲线飞行的受载
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1.2.4 飞机的过载
一、过载的概念 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，用n表示。
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角加速度

角加速
度
G

G
P
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总结：飞机过载的大小，标 志着飞机总体受外载荷的严 重程度。
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1.3 载荷、变形和应力的概念
1.3.1 载荷及其分类 概念：任何结构和结构中的各个构件，在
工作过程中都受到其他物体对它的 作用力， 这种作用力通常叫作载荷。 分类： 按作用方式，分为集中载荷和分布载荷 按作用于构件的性质不同，分为静载荷和动 载荷
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气动力分布载荷
机身反作用 力
机翼质量力分布载
发动机集
荷
中载荷
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1.3.2 构件在载荷作用下的变形
构件在载荷作用下，其尺寸和形状会有不同 程度，这种尺寸和形状的改变叫做变形。
变形分为弹性变形、永久变形
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1.3.3 内力和应力的概念
当构件受到外力作用而变形时，材料 分子之间的距离发生变化，这是分子之间 会产生一种反抗变形、力图使分子间的距 离回复原状的力，这种力叫内力。
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1.2.6 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。
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垂直剪 力
垂直弯 矩
水平弯 矩
水平剪力
扭矩
由于机翼结构沿水平方向尺寸较大，因而水平剪力 和水平弯矩对飞机结构受力影响较小，在受力分析 时只分析垂直剪力、扭矩和垂直弯矩。
第一章 飞机结构
1.4.4平直机翼各截面的剪力、弯矩和扭矩图
机翼主要受两种类型的外载荷：
一种是以空气动力载荷为主（以吸力和压 力形式直接作用在蒙皮上），包括机翼结 构质量力的分布载荷（分布在机翼整个体 积上）。
单块式机翼结构是由蒙皮、桁条和缘条组 成一个整块构件来承受弯矩所引起的轴向力。
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✓单块式机翼的受力特点是： 弯曲引起的轴向力由蒙皮、桁条和缘条
组成的整体壁板承受。 剪力由翼梁腹板承受。 扭矩由蒙皮与翼梁腹板形成的闭室承受。
第一章 飞机结构
✓单块式机翼的优点是： ① 通较好地保持翼型。 ② 抗弯、扭刚度较大。 ③ 受力构件分散。 ✓缺点是： ①不便于开大舱口。 ②不便于承受集中载荷。 ③接头联接复杂。
飞机在飞行中，Y轴方向的过载往往较大，
，
它是飞机结构设计中的主要指标之一，过 载系数可正，可负；与坐标轴方向一致为 正，反之为负。
第一章 飞机结构
习惯上将过载系数称为过载；平时所说的 过载是指ny。 一般地nx和nz均很小，且x方向的强度、 刚度一般较好。
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过载的物理意义：
1.过载系数表示了作用于飞机重心处(坐标原 点)飞机所受的实际外力与飞机重力的关系。
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✓梁式机翼结构受力分析：
梁式机翼的桁条承受轴向力的能力极小， 其主要作用是与蒙皮一起承受局部空气动力， 并提高蒙皮的抗剪稳定性，使之能够更好地 承受扭矩。
梁式机翼蒙皮的抗压稳定性很差，机翼弯 曲时受压部分的蒙皮几乎不能参与受力；而 受拉部分的蒙皮，由于截面积很小，分担的 拉伸力也很小。
第一章 飞机结构
2、飞机结构设计 （1）飞机结构部件的初步设计 （2）飞机零构件设计 （3）完成部件的结构图纸 （4）重量和中心计算及强度计算 三、原型机试制阶段 四、试飞定型阶段
第一章 飞机结构
1.1 概述 固定翼飞机的机体的五个主要部件：机身、 机翼、安定面、飞行操作面和起落架。
第一章 飞机结构
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