飞机结构与系统第一章

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过载的大小表示升力是飞机重量的
几倍;正负表示升力的方向。如:
ny=3表示飞机升力是飞机重量的3倍, 正号表示升力指向Y轴的正方向。
• ny=-0.5,表示飞机升力是飞机重量的0.5倍,负号 表示升力指向y轴的负方向.
• 飞机过载按其产生的原因分为机动过载和突风过载。 • 随着飞机机动飞行而产生的过载,称为机动过载; • 由于突风作用,飞机气动力大小变化而产生的过载,
是两个剪切面在剪切变形中产生的错动量Δs和两
剪切面距离h之比:γ=Δs/h,也就是两个剪切面互
相错动的角度。
(合力)
F
n
n
γ宇普西龙
F
(合力)
4.剪力和弯矩
使结构件两个相距很近的截面发生相对移动错动的 变形叫剪切变形,反抗剪切变形的内力叫剪力,用Q表示。
使结构件轴线曲率发生变化的变形叫弯曲变形,反抗 弯曲变形的内力叫弯矩,用M表示。
• 如图,飞机在某以高度上做水平匀速的巡航飞行,作 用在飞机上的外载荷有重力W、气动升力L0、气动阻力 D0和发动机推力P0。选机体坐标系(OXtYtZt),并将外 载荷向坐标系原点--全机中心O简化,得到作用在重心
处的共点力系和抬头力矩MA,低头力矩MB。
L0 yt
O
MA
P0 xt
MB
D0 W
• 飞机在匀速直线飞行,这些外载荷必须满足下列
A

O B
m
m
1.1.4 飞机结构基本元件、结构件及受力特点
1.结构基本元件及受力特点
(1)杆件
与横截面尺寸相比较长度尺寸比较大的元件称为杆件。 如:起落架受力构架中的撑杆、阻力杆、机翼机身的桁 条、翼梁的缘条和腹板上的支柱等都属于杆件。这类元 件承受的载荷主要是沿杆件轴线作用的力,并在力的作 用下产生拉伸或压缩变形和拉应力或压应力。
飞机外载荷按其作用性质可分为: 集中载荷:载荷集中作用在结构上的某一部位。如, 通过接头作用在机翼结构上的发动机载荷、起落架载荷。 分布载荷:载荷分布作用在结构的某一范围内。如, 作用在机体表面的气动载荷等。
飞机外载荷按其作用性质可分:
静载荷:载荷逐渐加到飞机结构上,或加到结构上以 后它的大小和方向不变或变化很小,这种载荷叫静载荷。
MA
P0
L0 MB
D0 W
2)过载(载荷系数)
过载的定义和物理意义
飞行中,作用在飞机上的外载荷的大小和方向可以用 过载n表示。分为沿纵轴过载nx、沿立轴过载ny、沿横轴 过载nz。飞行中变化比较大,对飞机结构强度影响比较 大的过载是ny。一般说飞机过载就是指ny。 ny 的定义:作用在飞机上的升力L和飞机飞行重量W之比. 即 ny=L/w 飞机过载是代数值,不但有大小而且有正负。
涡轮发动机飞机结构与系统(下)
第一章 第二章 第三章
飞航空器电源 灯光和氧气系统 防火系统
第四章
防冰和排雨系统
第五章
仪表系统
第六章
自动飞行控制系统
第七章
通信系统
第八章 第九章
导航系统 机载维护系统
第一章 飞机结构
1.1 飞机结构的基本概念 1.1.1 飞机外载荷及飞机结构承载能力 1.飞机外载荷 (1)飞机外载荷分类
内容 种类
轴向拉伸 及 压缩
Axial Tension
外力特点
剪切 Shear
扭转 Torsion
平面弯曲 Bending
组合受力(Combined Loading)与变形
变形特点
26
2.内力
当构件在载荷作用下发生变形时,构件材料 分子之间会产生反抗变形,力图使其恢复原形的 力,就是内力。内力与引起内力的外载荷大小相 等、方向相反。对应变形的5种形式,内力的基本 形式有:拉力、压力、剪力、弯矩和扭矩。
平衡方程:∑x=0 ∑Y=0
P0=D0
MA
L0=w
Xt
P0
yt
L0
MB
W D0
∑MZ=0 MA=MB 如果外载荷不满足平衡方程,飞机就会做变速
运动,速度的大小或方向会发生变化,改变原来
的飞行状态。
• 如:P0>D0,飞机会加速;L0>W,飞机会产生 向上的曲线飞行;MA≠MB,飞机会抬头或低头, 产生绕机体横轴Zt转动的角加速度等。
一般结构项目是指不包括在重要结构项目内的部件 或组件,如:机身与机翼连接部位的整流蒙皮等。
• 本次课小结 本次课介绍了两个内容,一是飞机结构的基本
概念;二是飞机结构适航性要求和结构分类。
涉及的概念有飞机外载荷及分类、载荷系数、飞 机结构的承载能力和承载余量、飞机结构的适航 要求、飞机结构件的分类。重点是各概念,难点 是各系数公式和结构件受力分析。要记住重点理 解难点。
• 飞机外载荷按飞机所处状态又可分为: 飞行时,作用在飞机上的外载荷; 起飞、着陆、地面运动时,作用在飞机上的外载荷。
(2)飞行中飞机的外载荷及过载
1)飞行中飞机的外载荷
飞行中,作用在飞机上的外载荷有飞机重力、空气 动力和发动机推力。当外载荷形成平衡力系时,飞机进 行匀速直线运动,也就是定常飞行;外载荷不能形成平 衡力系时,飞机进行变速运动,也就是非定常飞行。
称为突风过载。
歼七
机动过载
飞机水平飞行时,因为L0=W,所以ny=L0/w=1; 当飞机机动飞行时,ny会发生较大的变化。
突风过载 大气中,空气对流造成的不稳定气流称为突风。
吹向飞机方向的不同又分为水平突风和垂直突风。
突风会改变气流相对飞机运动速度的大小和方向, 从而改变飞机升力的大小。这一升力大小的变化 用突风过载表示。
思考题:
1.飞行中,作用在飞机上的外载荷有哪些?P3 2.飞机结构的适航性要求有哪些?P13 3.飞机结构件有哪些分类?P15
1.1.3 飞机结构受力分析的基本概念
1.载荷作用下的变形 结构件在载荷作用下,其尺寸和形状的改变
叫变形。形式基本有5种:拉伸、压缩、剪切、扭 转和弯曲。
杆件变形的基本形式:
正应力σ,剪应力τ
• 在局部的气动载荷作用下,飞机蒙皮也要承受垂直版 平面的分布气动载荷的作用,此时,蒙皮会产生拉应 力(对较薄、曲率较大的蒙皮)或剪切弯曲应力(对 较厚、曲率较小的蒙皮)下图。分布的气动载荷并不 是蒙皮承受的主要载荷,如果由于飞机速度过快,蒙 皮上的分布气动载荷过大,也会造成蒙皮与桁条连接 的铆钉被拉坏、蒙皮被撕裂等局部破坏现象的发生。
或压缩量)ΔL和结构件原来长度L 之比:ε=ΔL/L,也就是单位长度的 伸长(或压缩)量。
(∑ σ西格玛、ε伊普希龙)
(2)剪应力和剪应变
剪应力是平行于所取截面应力,即应力的矢量沿 截面的切向方向,用τ表示。剪应力是构件材料分 子之间反抗被剪切错动而产生的应力,它的单位 也是N/m2(Pa)。
对应剪应力的应变称为剪应变,用γ表示。剪应变
(3)空间薄壁结构
空间薄壁结构是由不在同一平面内的杆件和板件组 成的空间结构。机翼、机身和尾翼等都属于这类结构。
在载荷作用下,机翼和机身就像互相支持的悬臂梁, 载荷在结构中引起变形--剪切、弯曲和扭转,并产生内力 --剪力、弯矩和扭矩。
(3)结构的稳定性
2.飞机结构件的分类
根据结构件失效后对飞机安全性造成的后果,结构 件可划分为重要结构项目和一般(其他)结构项目。
重要结构项目是指一旦损坏,会破坏飞机结构的完 整性,且会危及飞机的安全性,如:机翼、尾翼、操纵 面及其系统、机身、发动机架、起落架及上述各部分有 关的主要连接构件等。
(1)正应力和正应变
正应力是拉应力和压应力的统称。正应力是垂直于所取 截面的应力,即应力矢量沿截面的法向方向,用σ表示。
正(负)应力矢量方向由截面(外)指向外(截面), 代表的是拉(压)应力,用+(-)σ表示,拉(压)应 力是构件材料分子之间反抗被拉伸(压缩)而产生的应 力。单位都是N/m2(Pa)。 ※ 对应正应力的应变称为2正应变, 用ε表示。正应变是结构件在拉伸 (或压缩)变形中产生的伸长量(
这三种情况作用在飞机上的外载荷除了空气动力、飞机 重力、发动机推力,还有地面对飞机的作用力。
苏-30
2)起落架载荷系数
3)垂直载荷、水平载荷和侧向载荷
2.飞机结构的承载能力
飞机结构的承载能力表现在对飞机的使用限制和 飞机结构承载余量两个方面。
(1)飞机在飞行中的使用限制
(2)飞机在地面上的使用限制
涡轮发动机飞机结构与系统ME-TA
济南职业学院航空教研室 胡宗义
• 涡轮发动机飞机结构与系统ME-TA信息 • 本书分上、下两册,上册分7章。 • 下册分为9章.
涡轮发动机飞机结构与系统(上)
第一章 飞机结构 第二章 液压系统 第三章 燃油系统 第四章 起落架系统
第五章 飞机操纵系统 第六章 空调系统 第七设备/设施与水系统
如,飞机停放时起落架承受的载荷;用千斤顶逐渐将飞 机顶起,飞机结构承受的载荷都是静载荷。
动载荷:载荷突然加到飞机结构上,或者加到 结构上以后,它的大小或方向有着明显变化,这 种载荷叫动载荷。如,飞机着陆时起落架受到的 地面撞击力;飞机在不平地面上滑跑时,产生颠 簸,结构承受地面的作用力都是动载荷。
(2)梁元件
飞机结构中的梁元件基本上有两种类型:一种梁元件的 外形与杆件相似,但它具有比较强的弯曲或扭转强度, 可以承受垂直梁轴线方向载荷的作用。起落架减震支柱 就是这类元件。在载荷的作用下,梁元件会产生剪切弯 曲和扭转变形,同时产生剪应力、弯曲正应力和扭转剪 应力。
• 另一种梁元件是由上下缘条和腹板组成的,具 有比较强的剪切弯曲强度,承受腹板平面内载 荷的作用,产生剪切和弯曲变形。梁缘条承受 弯曲产生的拉压正应力的作用,腹板则承受剪 切产生的剪应力的作用。缘条和腹板组成的机 翼大梁、翼肋就属于这种梁元件。
3.应力和应变
在载荷作用下,结构件截面单位面积上的内 力叫做应力。如内力是均匀分布的,则应力等于 截面上的内力除以截面面积。应力的基本形式有: 拉应力、压应力和剪应力。
拉伸应力是抵抗试图拉断物体的应力。 压缩应力是抵压力的应力。 扭矩是产生扭转变形的应力。 剪切应力是抵抗力图引起材料某一层与相邻一层 产生相对错动之力的应力。 弯曲应力是压缩应力和拉伸应力的组合。 当杆件受到弯曲作用时,弯曲的内侧面缩短(压 缩),而弯曲的外侧面拉长(拉伸)。
(2)平面薄壁结构
平面薄壁结构是由同一平面内的杆件和板件组成的 结构。用缘条和腹板组成的机翼大梁和翼肋图27、机身 的隔框图28等都属于这类结构。
平面薄壁结构主要承受结构平面内载荷的作用。结构 中的杆件和板件仍保持原有的受力特点:载荷在杆件内 产生正应力,在板件中产生剪应力。
(图27)机翼大梁承受大梁平面内剪力和弯矩的作用, 弯矩在杆件--梁缘条内产生拉压应力;剪力在板件--大梁 腹板内产生剪应力。
(3)板件 厚度远小于平面内另外两个尺寸的元件称为板件。
飞机结构中蒙皮、翼梁和翼肋的腹板等都属于板 件。
• 板件承受扳平面内分布载荷的能力较强,厚度 比较小的薄板承受拉压的能力比较弱,但承受 剪切的能力比较强,在载荷作用下只承受剪应 力a;厚度比较大的板件,承受拉压和剪切的能 力都比较强,在载荷作用下,承受正应力和剪 应力b。
2.飞机结构件及受力特点
(1)杆系结构
由杆件和梁元件组成的结构称为杆系结构。起落架受力 构架就是由杆件和梁元件组成的杆系结构。发动机吊挂、 操纵面的安装支架等都属于杆系结构。在杆系结构中, 杆件和梁元件分别保持原有的受力特点:杆件承受沿着 杆件轴线的载荷的作用,产生正应力;梁元件承受剪切、 弯曲和扭转载荷的作用,产生剪应力、弯曲正应力和扭 转剪应力。
飞机结构在承受载荷过程中,发生剪切、弯曲变形,承 受剪力和弯矩的部件很多。如:飞机结构紧固件螺栓、 铆钉和焊缝在载荷作用下发生的剪切变形;机翼在载荷 作用下发生的弯曲变形。
5.扭矩
使结构件两个相距很近的截面发生相对转动错开 的变形叫扭转变形,反抗扭转变形的内力叫扭矩, 用M扭表示。在飞机结构承受载荷过程中,发生扭 转变形,承受扭矩作用的部件也很多,如:在起 落架垂直载荷、水平载荷作用下,机翼截面承受 的扭矩;在垂直尾翼气动力的作用下,后机身截 面承受的扭矩。
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④部件过载
前面根据作用在飞机重心处升力L和飞机飞行重量 W之比得出过载ny值,这个过载称为飞机重心过 载,也叫全机过载。知道全机过载,就可以知道 全机升力的大小和方向。
部件过载是研究飞机不同部位的过载值,它等于 全机过载和附加过载的代数和。
(3)起飞、着陆、地面运动时,作用在飞机上的 外载荷和起落架载荷系数 1)起飞、着陆、地面运动时,作用在飞机上的外载荷
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