南航飞机结构设计习题答案_5

5-09

由书中所给的飞机重量与过载系数等数据，可以认为：相对载荷较大，相对厚度较小。因此，宜选用单块式结构布局，布置如下图：

关于结构布局的说明：

① 选用三根梁纵向布置（根肋处为固支点），前、后梁都要连接前后缘的襟副翼，如中间梁高度较低，可适当的弱（截面尺寸小），但在开口段要加强；

② 普通长桁在两个单闭室内等百分线布置（避免长桁装配弯曲）；

③ 横向肋顺气流布置(因后缘后掠角小,不会引起变长而增重)。选用5根加强肋，见图示标号；这5个肋的位置需处于前后缘活动翼面的连接挂点位置，并兼顾开口位置（一物多用原则）； ④ 普通肋适当间距布置，视对蒙皮稳定性的支撑作用来确定；再两个参与区内，普通长桁的截面积逐渐减小到零。

5-10 解:

1．由剪力按刚度分配原理确定刚心

因上下面对称，故刚心的x 轴位置在对称轴上；而y 轴位置由下式计算：

12121K K a b K a K b K a ++=⇒=

24

124222012.5625021510.03000K cm K cm =⨯⨯==⨯⨯= 25.9a c m =

2、由合力矩定理，平移外载荷并计算肋的支反剪力与剪流，见图1。

V

M n= P ⨯ (A+a) = 80⨯(30+25.9)=4472KN.cm

4472 1.24/2(2520)800.5n M q KN cm ===Ω⨯+⨯⨯ P ⨯a = Q2⨯B Q1+Q2 = P q1=2.164KN/cm

Q2 = 25.9 KN Q1= 54.1 KN q2=1.295KN/cm

3、画出肋的剪力、弯矩图(应由原肋的构件实际作用力图＋支反力来具体画出，双支点外伸梁！)

4、由剪力图上的最大值确定肋腹板厚度(抗剪型板设计，四边简支)

设计载荷：c 1q= t =5.1/H =5.1/25=0.204 KN/cm τ

公式：δ= 23.78

5.6(/)K a b =+

a /

b =B/H 1=80/25=3.24 K= 5.97, E=70000 Mpa

3.3899mm δ==

5、由弯矩的最大值确定肋上下缘条的面积(上缘条受拉、下缘条受压，且力大小

相等、方向相反)：

最大弯矩处的缘条内力： N = M max /H 1 = 2400/25=96 KN

上缘条面积由强度计算确定:

A * σb = N

A *=96000(N)/420 (MPa)=228.57 mm 2

考虑到连接有效面积的削弱，应取 A *＝228.57/0.9=253.97 mm 2

下缘条面积由压杆总体稳定性公式确定：

22cr K EI

P N l π== (两端固支，K=4，注失稳的弯曲方向)

32

**1

1

1212I ab A == (正方形) A * =

Q 图：

M=80⨯A=2400 KN.cm

A *

=

= 516.78 mm 2 如按题目给出的受压失稳临界应力值(偏危险)，可得：

*cr A N σ=

A * = 96000/280 = 342.86 mm 2

6、前梁腹板的厚度确定：

前梁腹板的剪流：q q = q 1+q = 3.404 KN/cm

由公式粗算（不考虑立柱，a 很大）

δ= K= 5.6 + (

)23.78/a b = 5.6

3.3000δ== mm (因厚度合适，可不考虑安装立柱) 如考虑立柱，其间距取a = b =250 mm , 则 K=9.38

2.8δ== mm

7、后梁腹板的厚度确定：

后梁腹板的剪流：q h = q 2 - q = 1.295-1.24= 0.055 KN/cm

0.96δ==＝1 mm

可不再考虑立柱设计 。

5-14

1) 在传递总体弯矩M （上下壁板的轴力）时，A-A 肋起到对蒙皮参与轴力转移

2

的支持作用，引起肋缘条受分布轴力，如图分析：

肋的受力形成对称扭，故需加强A－A肋的缘条；

2）传剪Q路线没有被开口打断，与A－A肋无关

3）传扭M t路线被打断，有两种情况：

①盒段外端传来的一圈扭矩在A－A肋处转换成一对参差剪力，使肋受剪，

故需加强肋腹板，如下图分析：

②对开口区翘曲变形引起的自平衡内力系，A－A肋起到对前后闭室盒段壁

板受剪的支持作用，同时使该肋受剪，故也需加强腹板。如图分析：

5-15 分析传力

补强设计：

①需在后梁腹板上加立柱，使集中力P扩散到后梁的腹板上；

②需补强后梁的腹板，集中力P的扩散剪流需通过腹板向后传；

③集中力P引起的弯矩倒传给前盒段，由传力分析图看出，在前盒段需加强以

下构件：

i）后梁缘条补强符合自平衡力系的参与区规律，即：

ii) 前盒段蒙皮需加强，由该闭室蒙皮参与将集中力P引起的弯矩转换到前梁；iii）加强开口端肋的腹板，该肋提供了前盒段蒙皮参与剪力的支持。

④前梁缘条需加强，集中力P引起的弯矩最终通过前梁后段传给根部支持；补强规律按等截面的强度/稳定性计算值。

⑤前梁后段腹板无需补强。