结构总体设计课后习题及答案 (1)

第一章—绪论

1.简述飞行器结构、结构的含义与功能。

答：飞行器结构是能承受和传递载荷并且保持一定强度、刚度和尺寸稳定性的机械系统的总称；机构是使飞行器及其部件完成规定的动作或运动等特殊功能的机械组件。

结构的功能：

(1).将弹上设备和部件牢牢结合在一起构成整体，并提供气动外形；

(2).为装载、设备和人员（运载火箭等）提供良好的环境条件；

(3).承载全寿命周期的各种载荷，并保证飞行器始终正常工作。

机构的功能：

(1).连接、固定与释放功能：如分离机构；

(2).运动功能：如折叠展开机构；

(3).锁定功能：到位后锁紧，完成结构功能。

2.飞行器结构设计的内容与原始条件有哪些？

答：飞行器结构设计是根据设计的原始条件，构思和拟定满足各项基本要求的结构方案，进行全部零、部件的设计、分析、实验，最终提供全套可供生产的图纸和相应技术文件的过程。飞行器结构设计的内容：

(1).飞行器结构布局设计：部位安排、分离面、结构形式选择、受力构件布置；

(2).选择结构元件参数：在结构布局的基础上，选择并优化结构元件尺寸和材料；

(3).结构细节设计：细节精心设计、开孔、连接、圆角、机械和电气接口、口盖等。

飞行器结构设计的原始条件：

(1).结构设计任务的总体设计参数：外形、尺寸、质量特性、内部装载物的相关数据与安装

要求等；

(2).结构的工作环境及其对结构特性的要求：自然环境、力学环境（载荷大小、性质和在结

构上的分布等，以及对结构特性的要求）；

(3).结构的协调关系以及由此产生的限制要求：外挂、发射装置；

(4).飞行器结构的生产条件：产量和生产厂的加工能力、装配能力、工艺水平等。

3.飞行器结构设计的技术要求有哪些？为满足质量特性要求，可采取哪些措施？答：飞行器结构设计的技术要求有6个，如下

(1).空气动力学要求—前提性要求：外形准确度要求（同轴度、垂直度、曲线误差、安装角

等）、外形的表面质量要求（表面粗糙度、局部凹陷、突出物等）。

(2).结构完整性要求—强度、刚度、可靠性，本质性要求（▲▲）：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，具有足够的强度、不能产生不能容许的残余变形；

具有足够的刚度、满足各项结构动力学性能要求，并达到总体规定的可靠度。

(3).质量特性要求：性能先进性，主要包括质量大小的要求、质心位置要求和转动惯量要求。

(4).工艺性要求：具有良好的工艺性，便于加工、装配。

(5).使用维护要求：便于贮存、检修；合理布置分离面和舱口、维修开敞性。

(6).经济性要求：成本。

为满足质量特性要求，可采取的措施有

(1).综合优化总体布局参数、合理选择结构受力形式和传力路线；

(2).等强度原则设计；

(3).提高空间利用率；

(4).合理选择结构材料；

(5).采用先进的结构；

(6). 进行精确的结构分析和强度计算，进行以质量为目标函数的结构优化设计。

4.简述飞行器结构设计传统的方法及其优缺点。

答：传统的结构设计一般是根据设计任务与原始条件，根据经验或参考原准飞行器的结构，结合设计原理和设计知识进行定性分析，初步拟定结构方案。然后以工程梁理论和结构静力学为基础，进行初步设计计算，以确定结构主要原件的尺寸。接下来进行以静力分析为主的静强度、刚度校核。如果满足强度、刚度要求，即认为设计合理；如果刚度、强度不够，或者设计人员认为剩余强度太大时，则修改设计，重新进行设计计算，继而再进行强度校核，直到满足强度、刚度要求为止。

优点：方法简便易行。

缺点：经验设计的成分大，对动态载荷往往用经验的动载荷系数转化为静载荷进行设计，分析精度低；只有到了校核计算时才重点进行结构动力学分析，因此，往往在动力学校核时造成返工，甚至造成设计方案的大反复；采用单个部件或部段孤立的设计模式，结构总体性被忽视。

5.火箭、导弹结构系统的研制过程一般分为哪几个阶段，各阶段的基本内容是什么？

答：航天器的研制一般要经过可行性论证阶段、方案阶段、初样阶段和正样阶段等几个研制阶段，在各个研制阶段将完成不同的任务。

(1). 可行性论证阶段：可行性论证阶段是在开始正式研制过程的前期工作，主要完成综合分

析、方案设想和提出关键技术研究项目等工作；

(2). 方案阶段：方案阶段是航天器结构与机构正式研制工作的开始阶段，需要提出若干初步

的结构与机构方案，经过多方案比较论证和初步设计，最后选择并确定完整的结构和机构的方案；

(3). 初样阶段：初样阶段的重点是通过初样产品的设计、制造和试验，对航天器结构与机构

的设计进行全面鉴定以及对产品所需专用地面保障设备设计的鉴定和对产品所需外购或外协零部件的鉴定或验收；

(4). 正样阶段：正样阶段的重点是通过正样产品的设计、制造和试验，全面验收航天器结构

与机构的飞行产品。

第二章—飞行器的载荷分析

1.给出过载系数的定义和各种表达式，并说明过载系数的物理意义。

答：过载系数有三种定义，

(1). 定义一：外力表达的形式，表示飞行器所承受的全部表面力的合力与飞行器的瞬时质量在地面上的称重之比，00mg G ==∑∑i i

F F n 。

(2). 定义二：用质量力表达的形式，表示飞行器真实质量力是重量的多少倍，

0G ∑m F =-n 。 (3). 定义三：用质心加速度表达的形式，0

g -=a g n 。 物理意义：过载表示了物体实际的外力与物体重力的关系，它是用倍数的概念来表示的，是一个相对值。过载的大小对不同类型的飞行器是不同的，它决定了飞行器的总体方案和对结构强度的要求。

2.简述导弹静载荷计算的原始依据与基本步骤。