飞机结构与系统飞机机身结构
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若发动机安装在机身上，还 有发动机推力和陀螺效应产生的 集中力。
作用在机身上的不对称载荷
M扭 = Y ·c
M扭 = P ·h
水平尾翼不对称载荷 垂尾侧向水平载荷
南京航空航天大学民航学院
机身外载荷
1. 外载类型
3）增压载荷（p255） 大气压力和温度随飞行高度的增大 而下降，超过2500m将使人无法正常工 作，继续增大会使人不能生存。 解决办法：座舱增压、加温。 气密增压座舱，从发动机压气机引 入并通过自动调节装置进入座舱。 增压载荷：增压舱内的空气压力与 周围大气空气压力之差。
加强框： • 普通框功能 • 将装载的质量力和其他部件上的载
荷经接头传到机身结构上的集中力 加以扩散，以剪流形式传给蒙皮。 • 机身大开口两端
南京航空航天大学民航学院
1. 隔框 2）布置
机身结构组成
歼击机框距： 300mm左右；
大型运输机框距：
300～500mm左右。 框的总重占机身结 构重量的20%～27%。
南京航空航天大学民航学院
机身结构设计要求
二、结构设计要求
1) 需满足众多使用要求（最主要）； 2) 总体协调性要好，这样有利于飞机减重 ； 3) 保证结构完整性前提下的最小重量要求； 4) 合理使用机身的有效容积，保证飞机性能； 5) 气动力要求主要是减小阻力； 6) 装载多，本身结构复杂，故对开敞性（便于维修）要
各类Baidu Nhomakorabea机增压座舱分布
南京航空航天大学民航学院
机身外载荷
3）增压载荷 在机身增压舱部分基本自身平衡，对机身的总体内力影响很小。 在机身增压舱结构内产
生轴向正应力和机身横截 面内的环向正应力，前后 端框产生侧压力。
对于旅客机而言，是重 要的疲劳载荷。
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机身外载荷
1. 外载类型 4）气动载荷
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机身结构组成
2. 长桁与桁梁
1）功用：
长桁： • 承受和传递机身弯矩引起的轴力； • 与蒙皮组成承力壁板； • 承受部分作用在蒙皮上的气动力并传给隔框。
桁梁的截面积大于长桁，功用类似。
2）构造型式 简单式：从横剖面看只有一个结构元件； 组合式：从横剖面看有几个结构元件。
长桁多为简单式，桁梁有时采用组合式。
2）其他部件传来的力 主要指飞行或起飞、着陆滑
跑过程中，机翼、尾翼或起落架 上传来的力。
若发动机安装在机身上，还 有发动机推力和陀螺效应产生的 集中力。
飞机两点接地时机身的载荷
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机身外载荷
1. 外载类型
2）其他部件传来的力 主要指飞行或起飞、着陆滑
跑过程中，机翼、尾翼或起落架 上传来的力。
桁梁剖面
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机身结构组成
3. 机身蒙皮 1）功用： • 构成机身气动外形，保持表面光滑，承受局部空气动力； • 承受xoy,xoz两个平面内的剪力和绕x轴扭矩； • 和长桁一起组成壁板承
受两个平面内弯矩引起 的轴力； • 气密增压座舱部位的蒙 皮还要承受环向和轴向 的张应力。
南京航空航天大学民航学院
只在机身局部区域（如机身头部和座舱盖等）局部载荷较大， 对机身的总体内力基本没有什么影响。
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机身外载荷
2. 机身总体受力特点 机身可看作支持在机翼上的 双支点或多支点外伸梁。 总体内力：两个平面内的弯 矩、剪力和绕机身轴线的扭矩 。 受力和机翼相似，但对于机 身垂直方向和水平方向的载荷 基本为同一数量级。
求更高； 7) 良好的工艺性、经济性要求；
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机身外载荷
1. 外载类型 1）装载加给机身的力 • 装载引起的质量力（集中、分布） • 机身结构的质量力（分布） 质量力大小与载荷系数成正比 （沿机身轴线各处载荷系数大小方向可能不同）
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机身外载荷
1. 外载类型
机身结构组成
3. 机身蒙皮 2）材料及布置：
蒙皮材料（p242） 一般采用铝合金，如LY12，2024-T4； Ma>3的飞机，受热影响大的区域采用钛合金或不锈钢。 蒙皮厚度： 载荷、工艺性、经济性 要求的综合考虑
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机身结构组成
4. 机身骨架元件与蒙皮 之间的连接 纵、横构件交叉时，
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机身结构组成
1. 隔框 3）构造型式 ① 环形刚框
组合式刚框： 型材、薄板经铆接组合而成。 内外缘条：弯矩和轴力； 腹板：剪力 支柱：将集中力扩散成腹板上剪流。
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机身结构组成
1. 隔框 3）构造型式 ② 腹板框
相当于平面板杆结构。 加强型材的作用： • 将集中力扩散成剪流传给腹板； • 提高腹板的剪切稳定性； • 受侧压时与腹板一起承弯； • 无侧压时只受轴力。
第四章 飞机机身结构
➢ 本章内容
➢ 机身结构的设计要求 ➢ 机身外载荷 ➢ 机身结构组成 ➢ 机身典型结构型式 ➢ 机身与其它部件的连接 ➢ 机身开口区结构
南京航空航天大学民航学院
机身结构设计要求
一、机身功用
1. 安置空勤组人员、旅客、装载燃油、武器、设备和 货物；
2. 将机翼、尾翼、起落架及发动机连接在一起，形成 一架完整的飞机。
一般弱的让强的；蒙皮 可以只与桁条相连，也 可以与桁条、隔框都相 连。 1）普通框、长桁、蒙皮
间的连接
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机身结构组成
机身垂直面内剪力图及弯矩图
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机身结构组成
机身主要构件： • 蒙皮 • 纵向骨架:长桁、桁梁 • 横向骨架：隔框
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机身结构组成
机身主要构件： • 蒙皮 • 纵向骨架:长桁、桁梁 • 横向骨架：隔框
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机身结构组成
1. 隔框
1）分类
普通框： • 维持机身的截面形状； • 对蒙皮和长桁起支撑作用。 通常设计为环形框。
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机身结构组成
1. 隔框 3）构造型式 • 环形刚框 • 腹板框 • 构架式框（很少采用）
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机身结构组成
1. 隔框 3）构造型式
① 环形刚框 由内、外缘条，框缘腹板，腹板
上的小支柱构成。
整体框： 模锻毛胚或厚板加工而成。
环形整体式加强框
1，6－上下框段；2－框缘连接接头；3， 4－机翼机身对接耳片接头及其加强筋； 5，6－两侧框段；8－小支柱
作用在机身上的不对称载荷
M扭 = Y ·c
M扭 = P ·h
水平尾翼不对称载荷 垂尾侧向水平载荷
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机身外载荷
1. 外载类型
3）增压载荷（p255） 大气压力和温度随飞行高度的增大 而下降，超过2500m将使人无法正常工 作，继续增大会使人不能生存。 解决办法：座舱增压、加温。 气密增压座舱，从发动机压气机引 入并通过自动调节装置进入座舱。 增压载荷：增压舱内的空气压力与 周围大气空气压力之差。
加强框： • 普通框功能 • 将装载的质量力和其他部件上的载
荷经接头传到机身结构上的集中力 加以扩散，以剪流形式传给蒙皮。 • 机身大开口两端
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1. 隔框 2）布置
机身结构组成
歼击机框距： 300mm左右；
大型运输机框距：
300～500mm左右。 框的总重占机身结 构重量的20%～27%。
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机身结构设计要求
二、结构设计要求
1) 需满足众多使用要求（最主要）； 2) 总体协调性要好，这样有利于飞机减重 ； 3) 保证结构完整性前提下的最小重量要求； 4) 合理使用机身的有效容积，保证飞机性能； 5) 气动力要求主要是减小阻力； 6) 装载多，本身结构复杂，故对开敞性（便于维修）要
各类Baidu Nhomakorabea机增压座舱分布
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机身外载荷
3）增压载荷 在机身增压舱部分基本自身平衡，对机身的总体内力影响很小。 在机身增压舱结构内产
生轴向正应力和机身横截 面内的环向正应力，前后 端框产生侧压力。
对于旅客机而言，是重 要的疲劳载荷。
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机身外载荷
1. 外载类型 4）气动载荷
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机身结构组成
2. 长桁与桁梁
1）功用：
长桁： • 承受和传递机身弯矩引起的轴力； • 与蒙皮组成承力壁板； • 承受部分作用在蒙皮上的气动力并传给隔框。
桁梁的截面积大于长桁，功用类似。
2）构造型式 简单式：从横剖面看只有一个结构元件； 组合式：从横剖面看有几个结构元件。
长桁多为简单式，桁梁有时采用组合式。
2）其他部件传来的力 主要指飞行或起飞、着陆滑
跑过程中，机翼、尾翼或起落架 上传来的力。
若发动机安装在机身上，还 有发动机推力和陀螺效应产生的 集中力。
飞机两点接地时机身的载荷
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机身外载荷
1. 外载类型
2）其他部件传来的力 主要指飞行或起飞、着陆滑
跑过程中，机翼、尾翼或起落架 上传来的力。
桁梁剖面
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机身结构组成
3. 机身蒙皮 1）功用： • 构成机身气动外形，保持表面光滑，承受局部空气动力； • 承受xoy,xoz两个平面内的剪力和绕x轴扭矩； • 和长桁一起组成壁板承
受两个平面内弯矩引起 的轴力； • 气密增压座舱部位的蒙 皮还要承受环向和轴向 的张应力。
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只在机身局部区域（如机身头部和座舱盖等）局部载荷较大， 对机身的总体内力基本没有什么影响。
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机身外载荷
2. 机身总体受力特点 机身可看作支持在机翼上的 双支点或多支点外伸梁。 总体内力：两个平面内的弯 矩、剪力和绕机身轴线的扭矩 。 受力和机翼相似，但对于机 身垂直方向和水平方向的载荷 基本为同一数量级。
求更高； 7) 良好的工艺性、经济性要求；
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机身外载荷
1. 外载类型 1）装载加给机身的力 • 装载引起的质量力（集中、分布） • 机身结构的质量力（分布） 质量力大小与载荷系数成正比 （沿机身轴线各处载荷系数大小方向可能不同）
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机身外载荷
1. 外载类型
机身结构组成
3. 机身蒙皮 2）材料及布置：
蒙皮材料（p242） 一般采用铝合金，如LY12，2024-T4； Ma>3的飞机，受热影响大的区域采用钛合金或不锈钢。 蒙皮厚度： 载荷、工艺性、经济性 要求的综合考虑
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机身结构组成
4. 机身骨架元件与蒙皮 之间的连接 纵、横构件交叉时，
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机身结构组成
1. 隔框 3）构造型式 ① 环形刚框
组合式刚框： 型材、薄板经铆接组合而成。 内外缘条：弯矩和轴力； 腹板：剪力 支柱：将集中力扩散成腹板上剪流。
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机身结构组成
1. 隔框 3）构造型式 ② 腹板框
相当于平面板杆结构。 加强型材的作用： • 将集中力扩散成剪流传给腹板； • 提高腹板的剪切稳定性； • 受侧压时与腹板一起承弯； • 无侧压时只受轴力。
第四章 飞机机身结构
➢ 本章内容
➢ 机身结构的设计要求 ➢ 机身外载荷 ➢ 机身结构组成 ➢ 机身典型结构型式 ➢ 机身与其它部件的连接 ➢ 机身开口区结构
南京航空航天大学民航学院
机身结构设计要求
一、机身功用
1. 安置空勤组人员、旅客、装载燃油、武器、设备和 货物；
2. 将机翼、尾翼、起落架及发动机连接在一起，形成 一架完整的飞机。
一般弱的让强的；蒙皮 可以只与桁条相连，也 可以与桁条、隔框都相 连。 1）普通框、长桁、蒙皮
间的连接
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机身结构组成
机身垂直面内剪力图及弯矩图
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机身结构组成
机身主要构件： • 蒙皮 • 纵向骨架:长桁、桁梁 • 横向骨架：隔框
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机身结构组成
机身主要构件： • 蒙皮 • 纵向骨架:长桁、桁梁 • 横向骨架：隔框
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机身结构组成
1. 隔框
1）分类
普通框： • 维持机身的截面形状； • 对蒙皮和长桁起支撑作用。 通常设计为环形框。
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机身结构组成
1. 隔框 3）构造型式 • 环形刚框 • 腹板框 • 构架式框（很少采用）
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机身结构组成
1. 隔框 3）构造型式
① 环形刚框 由内、外缘条，框缘腹板，腹板
上的小支柱构成。
整体框： 模锻毛胚或厚板加工而成。
环形整体式加强框
1，6－上下框段；2－框缘连接接头；3， 4－机翼机身对接耳片接头及其加强筋； 5，6－两侧框段；8－小支柱