飞机载荷和机体结构

1.1.2 飞机载荷系数
2.几种典型状态下的载荷系数 平飞 ：n = 1
v 垂直平面内曲线飞行： n = cos θ + gR
2
1 水平平面内曲线飞行：n = cos γ
垂直突风：n = 1 ±
§1-1 飞机飞行载荷与过载
C α ρwv0 S y 2G
= 1±
C α ρwv0 y 2Q
航空器系统与动力装置
第1章 飞机载荷与机体结构
（Aircraft Load and Airframe）
本章主要介绍：
飞机飞行载荷及载荷系数 机体载荷及结构型式 航空器设计规范及适航标准
§1-1 飞机飞行载荷与过载
航空器系统与动力装置
1.1 飞机载荷与载荷系数
飞机载荷可分为：
飞行载荷： 在飞行中受到的气动力（包括升力Y、 阻力X、侧向力Z等）、重力G、推（拉）力 P等和各种力矩M。
§1-1 飞机飞行载荷与过载
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1.1 飞机载荷与载荷系数
地面载荷：
在地面受到的地面支持力、地面摩擦力、飞机 重力等。
座舱增压载荷：
飞机气密座舱所受的内外气压差
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§1-1 飞机飞行载荷与过载
1.1 飞机载荷与载荷系数
●飞机载荷主要由机体及起落架结构承受。 ●机体结构完整性与最小重量是结构设计、 维护、使用的主要要求。 ●结构完整性 保证结构强度、刚度、疲劳安全寿命、损 伤容限及可靠性等飞机结构特性的总和
§1-1 飞机飞行载荷与过载
航空器系统与动力装置
1.1 飞机载荷与载荷系数 机体坐标系
y
z
x
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1.1 飞机载荷与载荷系数
飞行载荷随飞机构型、飞行状态、发动机 状态等变化。其中升力对机体受载的影响 是较为严重的。 升力 1 2
Y = Cy × ρ v × S 2
§1-1 飞机飞行载荷与过载
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本节小结 基本概念：
飞机载荷、静载荷、动载荷、疲劳载荷 强度、刚度、结构完整性 飞机载荷系数、设计载荷系数、使用载荷系数
主要问题：
曲线飞行、平飞遇垂直突风的载荷及其变化。 限制飞机坡度的基本因素。 飞机载荷系数、设计载荷系数、使用载荷系数 的实用意义 运输机突风过载的影响因素与控制
§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。
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
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§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
1.载荷分类
按作用点特征分为： 集中载荷－作用于一点（小面积）上的载荷 分布载荷－作用在一个面积或长度上的载荷 根据作用于的过程特征分为： 静载荷－大小和方向不变或以缓慢变化的方式施 加的载荷 动载荷－以非常迅速的方式施加的载荷 疲劳载荷－多次重复、反复变化的载荷
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1.1.2 飞机载荷系数
1.载荷系数（load factor）： 飞机载荷系数是飞机在某飞行状态下升力与 重力的比值，即
n = Y G
飞机载荷系数表明了机体受载的严重程度。 注意：飞机载荷系数（或称载荷因数，也称 为过载）的正负取决于升力在机体坐标系上 的方向。
§1-1 飞机飞行载荷与过载 航空器系统与动力装置
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
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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
1.1.2 飞机载荷系数
4.运输机突风载荷系数影响因素： C α ρ wv0 S C α ρ wv0 y y n = 1± = 1± 2G 2Q
G 式中 Q = 为翼载荷： S 适当减小飞行速度可减小飞机载荷系数，但速 度太小则容易失速。 以穿越颠簸有利速度和适当高度飞行，具有最 强的抗突风能力。 在所有可能的情况下都应避开严重颠簸区域。
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
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§1-1 飞机飞行载荷与过载 航空器系统与动力装置
航空器系统与动力装置
1.1.1 几种典型飞行状态载荷
3.水平平面内曲线飞行
∵ Y cos γ = G
G ∴Y = cos γ
§1-1 飞机飞行载荷与过载
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1.1.1 几种典型飞行状态载荷
4.突风载荷
Y = Y0 ± ΔY = Y0 ± Cy ρ wv0 S
1 2
α
§1-1 飞机飞行载荷与过载
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1.1.3 载荷、变形、应力、强度和刚度
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2.构件变形
基本变形： ①拉伸(或压缩) ②剪切 ③扭转 ④弯曲 组合变形
3.内力和应力
◆内力－构件内部相连两部分之间的相互作用力 ◆相应基本变形的内力：轴力、剪力、扭矩、弯矩 ◆应力－内力在截面上分布的密集程度