第4章航空器机体结构

增升装置的主要种类
------前缘襟翼
前缘襟翼就是可偏转的机翼前缘。在大迎角下，前缘襟翼向下 偏转，使前缘与来流之间的角度减小，气流沿上翼面的流动比较光 滑，避免发生局部气流分离，同时也增大了翼型的弯度。前缘襟翼 与襟翼配合使用可进一步提高增升效果。
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航空器的机体结构
增升装置的主要种类
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航空器的机体结构
机身
装载乘员和货物； 安置各种系统设备； 连接机翼和尾翼等部件； 有的还固定动力装置和起落架。
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机身 机身的结构形式
构架式机身 桁梁式机身 桁条式机身 硬壳式 大型民用客机的机身结构
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构架式机身由受力空间桁架系统和不参与总体受力的 蒙皮构成。
55h
便于生产加工、成本低
10h
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飞行器机体结构的主要材料
木质材料 金属材料 复合材料
钛合金钛约合1金5%约39% 复合材复料合约材5料0%约25% 容克斯的第一架全金属客机F铝钢13合 约（金 11铝 钢901%约合 约9）26金0%%约16% 其它约其5它%约14%
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航空器的机体结构
桁梁式薄壁结构机身的受力构件包括桁梁、桁条、隔框 （普通框、加强框）、蒙皮和接头。 桁梁式机身的特点是布置有剖面较大的桁梁、桁条较少 且较弱、蒙皮较薄。
隔 框
桁 梁 桁 条
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桁条式机身的受力构件包括桁条、隔框（普通框、加 强框）、蒙皮和接头。其特点是蒙皮较厚，桁条较多也 较强。
------克鲁格襟翼
克鲁格襟翼的作用与前缘襟翼相同。它一般位于机翼根部的前 缘，靠作动筒收放。打开时，伸向机翼前下方，既增加机翼面积， 又增加翼型弯度，具有较好的增升效果，但其结构相当复杂，故实 际应用的不多。
机翼前缘 收放作动筒
打开位置
闭合位置
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增升装置的主要种类 ------附面层控制系统
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主操纵面
飞机具有三个主操纵面，即升降舵、方向舵和副翼。通过 操纵这三个主操纵面的偏转，就可以实现对飞机的俯仰、方向 和横侧姿态的控制。
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副翼主操纵面的构造通常为由梁、肋、 蒙皮、接头以及后缘型材组成的无桁条单梁
式。
副翼的构造
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增升装置的主要种类 ------襟翼
简单襟翼 分裂襟翼 开缝襟翼 后退襟翼 复合襟翼
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简单襟翼的形状与副翼相似，用铰链连接于机翼后 缘，其构造比较简单，不偏转时形成机翼后缘的一部分。
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分裂襟翼（也称开裂襟翼）象一块薄板，用铰链安 装于机翼后缘下表面并成为机翼的一部分。
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南京航空航天大学 航空宇航学院
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航空器的机体结构
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航空器的机体结构
航空器的基本组成部分都是：
1 机体结构 2 推进装置
a. 飞机结构设计概要 b. 飞机机体结构组成
3 机载设备等
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飞机结构设计概要
飞行器结构设计的基本要求 飞行器机体结构的主要材料
颠簸能量； 起飞和着陆滑跑、地面滑行和移动时飞机在地面上的运动
任务； 滑跑和滑行以及地面停放时的制动；
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起落架的主要组成部分
通常起落架由承力结构(支柱 等)、带充气轮胎的机轮、减震器、 刹车及转弯操纵机构、减摆器、 收放机构等装置组成。
对于在雪地和冰面上起降的飞 机，起落架的机轮用滑橇取代之； 在水面上起降的水上飞机，起落 架则用浮筒代替或直接采用按水 面滑行要求设计的特殊机身。
机身空间因此被地板分为上、下两部分。
地板块
滑轨
横
横梁
梁
纵梁
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航空器的机体结构
大型民用客机机身一般分为：
机鼻 机身前段
机身中段
尾锥 机身后段
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尾翼
尾翼的主要功用是保证飞机的纵向和航向的平衡，并使飞机在纵向
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飞行器机体设计的基本要求
气动要求 重量要求 使用维护要求 工艺性要求
在满足强度、刚度和寿命的条件下， 结构质量尽可能轻
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飞行器机体设计的基本要求
气动要求 重量要求 使用维护要求 工艺性要求
200h
使用、检查、维护和修理方便
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起落架的配置型式（轮式）
起落架的配置型式指的是飞机在地面上支持点的数目及其相对于机 身重心的位置。
常见的配置型式有：
后三点式起落架 前三点式起落架 多支柱式起落架 自行车式起落架
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增升装置的主要种类
------前缘缝翼
前缘缝翼是安装在机翼前缘的一段或几段狭长的小翼面，当前 缘缝翼打开时，它与基本机翼前缘表面形成一道缝隙，前缘缝翼的 作用相当于附面层控制。
通常，前缘缝翼在大迎角，特别是接近或超过基本机翼临界迎 角时才使用。
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飞行器机体设计的基本要求
气动要求 重量要求 使用维护要求 工艺性要求
气动外形 表面质量
气动弹性发散：前掠翼的翼尖位于机翼根部之前，在气动载荷
作用下，翼尖相对翼根产生的扭转变形，使翼尖的局部迎角增大， 迎角增大又引起气动载荷的进一步增加。这种恶性循环的发展将 使机翼结构破坏。
增升装置 扰流片 减速板 调整片
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辅助操纵面之增升装置
增升装置的主要功用是在起飞降落时增加机翼的升力， 从而降低飞机的离地和接地速度，缩短起飞和降落滑跑距离。
目前所使用的增升装置的增升原理主要有三类：
①增大翼型弯度； ②增大机翼面积； ③控制机翼上的附面层，推迟气流的不利分离。
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源自文库
飞机机体结构组成 尾翼
操纵面
机身 机翼
起落架
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机翼
机翼是飞机最主要的部件之一，其主要功用是产生升力。同时 机翼内部可以用来装置油箱和设备等；在机翼上还安装有改善起降性 能的增升装置和用于飞机侧向操纵的副翼；很多飞机的起落架和动力 装置也固定在机翼上。
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开缝襟翼是在简单襟翼的基础上改进而成的，当开 缝襟翼放下时，其前缘与机翼之间形成一条缝隙。
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后退襟翼工作时，既向下偏转同时又沿滑轨向后移 动，也即既增大翼型弯度又增加机翼面积。
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复合襟翼由后退襟翼和开缝襟翼合并设计而成，其增 升效果更好，为现代飞机所广泛采用，但其结构相应地也 更复杂。
目前大型飞机的扰流片大 多是安装在机翼上表面襟翼 之前的可偏转小片。
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辅助操纵面之减速板
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辅助操纵面之调整片/配平片
调整片的主要功用是抵消飞行中由各种原因引起的不 平衡力，使飞机保持一定的飞行姿态（平飞、上升或下 降）。
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翼肋形成并维持翼剖面之形状；并将纵向骨架 与蒙皮连成一体；把由蒙皮和桁条传来的空气动力 载荷传递给翼梁。
如果是加强翼肋，则还要承受和传递集中载荷。
腹板 弯边
翼肋前段
翼肋中段
翼肋后段
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蒙皮通常用硬铝板材制成，用铆钉或 粘接剂固定于纵横向骨架上，形成光滑的表 面，从而维持气动外形。此外，蒙皮承受气 动载荷，并承受部分扭矩、弯矩和剪力。
隔框
桁条
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如果机身蒙皮进一步加厚，直至完全代替桁梁和桁条， 使整个机身仅由蒙皮和隔框构成，则成为硬壳式机身。‘ 硬壳式机身不便于开口，在飞机上应用较少。
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大型民用客机的机身结构大多是以桁条式为基础，增加 承载能力很强的地板结构。
地板结构一般包括隔框、地板横梁、纵梁（龙骨梁）以 及地板块。
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纵墙与翼梁的 区别在于其缘条很弱 通常不与机身相连接。 纵墙通常布置在机翼 的前后缘处，与机翼 的上下蒙皮相连，形 成封闭的盒段以承受 扭矩。
很弱的缘条 腹板
航空航天概论 桁条
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桁条用 铝合金型材或 板弯件制成， 铆接在蒙皮内 表面，支撑蒙 皮，将气动载 荷传给翼肋 。
附面层控制系统的增升作用主要是利用发动机引气吹除或利用 泵吸取机翼上的附面层，以防止气流分离。
附面层控制的增升效果比一般的增升装置的效果要大得多。
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辅助操纵面之扰流片
扰流片会扰乱流经机翼上 表面的气流，使得气流速度 降低、涡流增加，从而导致 机翼上的升力下降、阻力增 加。
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机翼受力情况
剪切力 弯矩
扭矩
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机翼的主承力部件
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翼梁是最强有力的纵向构件，承受全部或大 部分的弯矩和剪力。翼梁由缘条、腹板和支柱等组 成，剖面多为工字型。翼梁固支在机身上。
上缘条 腹板
下缘条
支柱
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机翼的结构形式 ———梁式机翼
梁式机翼的特点 是布置有强有力的翼 梁、较少且较弱的桁 条并采用较薄的硬质 蒙皮，常用金属铆接 结构，为现今飞机所 广泛采用。
纵向骨架：翼梁、纵 樯、桁条 横向骨架：翼肋
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机翼的结构形式 ———梁式机翼
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起落架
起落架是供飞机在起降滑跑、地面滑行、停放和移动时支持飞机重量、 承受相应载荷、吸收和消耗着陆时的撞击能量的装置。
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起落架的主要作用
承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆时的重力； 承受、吸收并消耗飞机在着陆以及在地面运动时的撞击和
和方向上具有必要的稳定性和操纵性。
稳定
操纵
（纵向）水平尾翼：水平安定面 + 升降舵
垂直安定面
方向
（航向）垂直尾翼：垂直安定面 + 方向舵
舵
水平安定面
升降舵
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操纵面（用于控制飞机飞行状态的舵面）
主操纵面：
方向舵
升降舵
副翼
辅助操纵面：
•
增升装置、扰流片、减速板等
2007.11.2
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比强度=抗拉强度/密度 比刚度=弹性模量/密度 1.铝合金 2.镁合金 3.合金钢 4.钛合金 5.复合材料
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波音787
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航空器的机体结构
飞机机体结构组成及特点
飞机构造特点
大多采用薄壁结构 尺寸大而刚度小 零件数量多，装配工作量大
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增升装置的主要种类
襟翼 前缘缝翼 前缘襟翼和克鲁格襟翼 附面层控制
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增升装置的主要种类 ------襟翼
一般的襟翼位于机翼后缘，靠近机身，在副翼的内侧。 襟翼放下时，既增大机翼的升力，同时也增大飞机的阻力。
巡航时
起飞时
降落时
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机 翼 破 坏 试 验
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机翼的结构形式 ——构架式机翼
受力件与维形件完 全分工并分段承受载荷。 构架式机翼的受力骨架 是由翼梁、张线、横支 柱等组成的空间骨架系 统，它承受所有的弯矩、 剪力和扭矩；其蒙皮是 用亚麻布制成，只起维 形作用，不参与受力。
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机翼的结构形式 ———单块式机翼
单块式机翼的特点 是蒙皮较厚，桁条较多 也较强，翼梁的缘条很 弱，甚至没有翼梁而只 有纵樯。
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机翼的结构形式 ——整体壁板式机翼 将蒙皮和纵、横向骨架合并成上下两块整体壁板，
之后用铆接或螺栓连接。这种机翼强度大，刚性好； 表面光滑，气动外形好；零件数目少，装配容易。
航空器的机体结构
升降舵安装在水平安定面的后缘，由驾驶 员推、拉驾驶杆／盘进行操纵，以供飞机作俯仰 运动之用。
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方向舵位于垂直安定面的后缘，由
驾驶员踩动脚蹬控制，以供飞机作偏航运
动之用。
方向舵
升降舵
副翼
副翼
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辅助操纵面
辅助操纵面的作用主要是为了改善飞机的某一方面的 性能。现代飞机上的辅助操纵面主要包括：