第15講—機身結(jié)構(gòu)(3)課件

1、12主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)受軸向力時開口區(qū)受力分析結(jié)構(gòu)受軸向力時開口區(qū)受力分析參與區(qū)的概念參與區(qū)的概念5.6 機身與其它部件對接處或集中力作用處結(jié)構(gòu)的布置機身與其它部件對接處或集中力作用處結(jié)構(gòu)的布置 一、機翼與機身對接處結(jié)構(gòu)特點一、機翼與機身對接處結(jié)構(gòu)特點 二、機身與垂直尾翼連接處結(jié)構(gòu)特點二、機身與垂直尾翼連接處結(jié)構(gòu)特點 三、前起落架載荷作用下機身結(jié)構(gòu)受力分析三、前起落架載荷作用下機身結(jié)構(gòu)受力分析 四、機身設(shè)計分離面的對接型式四、機身設(shè)計分離面的對接型式 五、發(fā)動機在機身上的安裝五、發(fā)動機在機身上的安裝5.7 增壓座艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點增壓座艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 一、座艙的增壓載荷一、座艙的增壓載荷 二、增壓艙

2、的形狀和位置二、增壓艙的形狀和位置 三、旅客機增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計三、旅客機增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、戰(zhàn)斗機增壓艙的設(shè)計特點四、戰(zhàn)斗機增壓艙的設(shè)計特點3結(jié)構(gòu)受軸向力時開口區(qū)受力分析結(jié)構(gòu)受軸向力時開口區(qū)受力分析參與區(qū)的概念參與區(qū)的概念參與區(qū)參與區(qū)4結(jié)構(gòu)受軸向力時開口區(qū)受力分析結(jié)構(gòu)受軸向力時開口區(qū)受力分析參與區(qū)的概念參與區(qū)的概念用應(yīng)變能最小原理用應(yīng)變能最小原理,計算得到結(jié)構(gòu)中軸向力的分布為計算得到結(jié)構(gòu)中軸向力的分布為5殲七機翼的參與區(qū)分析殲七機翼的參與區(qū)分析65.6 機身與其它部件對接處或集中力作用處機身與其它部件對接處或集中力作用處結(jié)構(gòu)的布置結(jié)構(gòu)的布置一、機翼與機身對接處結(jié)構(gòu)特點一、機翼與機身對接處結(jié)構(gòu)

3、特點1、機翼和機身連接處結(jié)構(gòu)配置機翼和機身連接處結(jié)構(gòu)配置 按機翼相對機身上下位按機翼相對機身上下位機翼機身連接配置機翼機身連接配置中單翼中單翼上、下單翼上、下單翼不貫穿機身不貫穿機身貫貫 穿穿 機機 身身置的不同有下列幾種結(jié)構(gòu)配置的不同有下列幾種結(jié)構(gòu)配置：置：7當(dāng)機翼為單塊式時，讓中央翼翼盒貫穿機身比當(dāng)機翼為單塊式時，讓中央翼翼盒貫穿機身比較經(jīng)濟。此時若機翼為上單翼或下單翼布置時較經(jīng)濟。此時若機翼為上單翼或下單翼布置時（運輸機通常采用的機翼位置），與機身部位安（運輸機通常采用的機翼位置），與機身部位安排的矛盾不大，可以讓翼盒通過排的矛盾不大，可以讓翼盒通過戰(zhàn)斗機由于機身內(nèi)部空間緊張，通常不能讓

4、中戰(zhàn)斗機由于機身內(nèi)部空間緊張，通常不能讓中央翼通過，所以一般采用中單翼布局。此時只能央翼通過，所以一般采用中單翼布局。此時只能在機身兩側(cè)用幾個集中接頭與機翼連接，如有可在機身兩側(cè)用幾個集中接頭與機翼連接，如有可能，應(yīng)盡量將翼梁（或其緣條）穿過機身，或作能，應(yīng)盡量將翼梁（或其緣條）穿過機身，或作為框的一部分通過。為框的一部分通過。82、民機機翼和機身連接處結(jié)構(gòu)的特點民機機翼和機身連接處結(jié)構(gòu)的特點民機機翼機身的連接配置民機機翼機身的連接配置：一般采用中翼穿過機身連接。一般采用中翼穿過機身連接。機翼機身的連接方式：機翼機身的連接方式：機翼的翼梁和機身隔框的下半部分機翼的翼梁和機身隔框的下半部分是一個

5、整體結(jié)構(gòu)。是一個整體結(jié)構(gòu)。載荷的傳遞：載荷的傳遞：機身隔框?qū)C翼傳入的剪力，不對稱彎矩傳機身隔框?qū)C翼傳入的剪力，不對稱彎矩傳給機身殼體。給機身殼體。上圖為：中翼貫穿機身連接圖右圖為：機翼機身隔框連接方式民機機翼和機身連接處結(jié)構(gòu)的特點9彎矩時隔框的作用效彎矩時隔框的作用效果果：地板梁越厚對隔地板梁越厚對隔框產(chǎn)生的載荷越大框產(chǎn)生的載荷越大龍骨架：龍骨架：中央翼盒中中央翼盒中段下方的縱梁或盒形段下方的縱梁或盒形結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)民機機翼和機身連接處結(jié)構(gòu)的特點10波音波音707707翼翼- -身對接身對接11其其他他機機身身機機翼翼對對接接形形式式12水平加強板剪力剪力P的平衡的平衡彎矩彎矩Mx的平衡的平衡加

6、強框上的加強框上的剪流平衡剪流平衡二、機身與垂直尾翼連接處結(jié)構(gòu)特點二、機身與垂直尾翼連接處結(jié)構(gòu)特點水平加強板水平加強板13當(dāng)平尾置于垂直尾翼上時（如當(dāng)平尾置于垂直尾翼上時（如T尾）尾）垂直尾翼的垂直載荷傳垂直尾翼的垂直載荷傳遞到加強框，由加強框?qū)⑤d荷遞到加強框，由加強框?qū)⑤d荷傳給機身蒙皮傳給機身蒙皮 垂直尾翼上載荷通過各種垂直尾翼上載荷通過各種途徑傳到機身殼體蒙皮中，以途徑傳到機身殼體蒙皮中，以蒙皮中剪流形式向機身中部傳蒙皮中剪流形式向機身中部傳遞，達(dá)到全機受力平衡遞，達(dá)到全機受力平衡。當(dāng)平尾置與垂直尾翼上時14 前機身的結(jié)構(gòu)前機身的結(jié)構(gòu) 前起落架的布置前起落架的布置三、前起落架載荷作用下機身

7、結(jié)構(gòu)受力分析三、前起落架載荷作用下機身結(jié)構(gòu)受力分析擋塊擋塊15q軸承能夠軸承能夠提供除提供除 Mz 以外的所有以外的所有約束；約束；q擋塊只能擋塊只能提供提供x x方向的方向的約束。約束。集中力集中力 Py、 Pz、Px Py的傳遞與平衡的傳遞與平衡前起落架載荷作用下機身結(jié)構(gòu)受力分析Z16Pz的傳遞的傳遞Pz與座艙地面剪與座艙地面剪流流 qPz 平衡平衡；力矩力矩Mx通過軸承通過軸承上的集中力上的集中力Pzh/b 與剪流與剪流qMt 平衡。平衡。前起落架載荷作用下機身結(jié)構(gòu)受力分析17Px的傳遞的傳遞 Px由軸承上的力由軸承上的力Rdx和擋塊上的力和擋塊上的力 Rex 平衡平衡擋塊中力的平衡擋塊

8、中力的平衡軸承加強件中力的平軸承加強件中力的平衡衡可見，起落架上的力可見，起落架上的力Px、Py 、Pz通過加強框以剪流形式作用通過加強框以剪流形式作用到與加強框相連的到與加強框相連的H H型開剖面薄壁結(jié)構(gòu)上，然后傳到中機身。型開剖面薄壁結(jié)構(gòu)上，然后傳到中機身。前起落架載荷作用下機身結(jié)構(gòu)受力分析18四、機身設(shè)計分離面的對接型式四、機身設(shè)計分離面的對接型式19五、發(fā)動機在機身上的安裝五、發(fā)動機在機身上的安裝發(fā)動機的安裝主要分為：發(fā)動機的安裝主要分為：1.1.內(nèi)置發(fā)動機的安裝內(nèi)置發(fā)動機的安裝2.2.外置發(fā)動機的安裝外置發(fā)動機的安裝3.3.背負(fù)發(fā)動機的安裝背負(fù)發(fā)動機的安裝20發(fā)動發(fā)動機在機在機身機身

9、上的上的安裝安裝內(nèi)內(nèi)置置發(fā)發(fā)動動機機的的安安裝裝21發(fā)動發(fā)動機在機在機身機身上的上的安裝安裝外外置置發(fā)發(fā)動動機機的的安安裝裝225.7 增壓座艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點增壓座艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點一、座艙的增壓載荷一、座艙的增壓載荷（1 1）增壓載荷的定義：）增壓載荷的定義：增壓艙內(nèi)的空氣壓力與周圍大氣的空氣壓力之差稱為增壓艙內(nèi)的空氣壓力與周圍大氣的空氣壓力之差稱為增壓增壓載荷。載荷。（2 2）增壓載荷的特點）增壓載荷的特點： 增壓載荷增壓載荷是重復(fù)性循環(huán)載荷，對增壓座艙機身結(jié)構(gòu)的壽是重復(fù)性循環(huán)載荷，對增壓座艙機身結(jié)構(gòu)的壽命和損傷容限特性影響很大，必須按損傷容限設(shè)計準(zhǔn)則命和損傷容限特性影響很大，必須按損傷容限

10、設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計。設(shè)計。 增壓座艙內(nèi)壓力的變化規(guī)律（正壓差、負(fù)壓差）增壓座艙內(nèi)壓力的變化規(guī)律（正壓差、負(fù)壓差） 增壓艙結(jié)構(gòu)也是機身受力結(jié)構(gòu)的一部分，它既由增壓載增壓艙結(jié)構(gòu)也是機身受力結(jié)構(gòu)的一部分，它既由增壓載荷引起的應(yīng)力，又參與機身的總體受力。荷引起的應(yīng)力，又參與機身的總體受力。23二、增壓艙的形狀和位置二、增壓艙的形狀和位置增壓艙的形狀和在機身上的部位隨飛機類別的不同而不同。增壓艙的形狀和在機身上的部位隨飛機類別的不同而不同。三、旅客機增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計三、旅客機增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計增壓艙形狀：增壓艙形狀：旅客機增壓艙一般為圓筒形，或接近圓筒形。其旅客機增壓艙一般為圓筒形，或接近圓筒形。其后端常為球面

11、腹板框，前端常為平面腹板框。后端常為球面腹板框，前端常為平面腹板框。（1 1）機身蒙皮的受力與設(shè)計）機身蒙皮的受力與設(shè)計在正增壓載荷作用下，機身的蒙皮受雙向張應(yīng)力在正增壓載荷作用下，機身的蒙皮受雙向張應(yīng)力周向張應(yīng)力周向張應(yīng)力 T p R / t縱向張應(yīng)力縱向張應(yīng)力 x p R / 2t式中式中 R機身半徑；機身半徑；t蒙皮厚度；蒙皮厚度； p壓力差。壓力差?？梢?，可見， T是是 x的的2倍。因此，增壓艙部分的蒙皮沿縱軸方向的倍。因此，增壓艙部分的蒙皮沿縱軸方向的裂紋比周向裂紋更危險。設(shè)計時應(yīng)采取損傷容限設(shè)計措施。裂紋比周向裂紋更危險。設(shè)計時應(yīng)采取損傷容限設(shè)計措施。24（2 2）球面框）球面框

12、球面框的結(jié)構(gòu)特點：球面框的結(jié)構(gòu)特點： 半球形結(jié)構(gòu)受力好，但球面框一般不做成半球形；半球形結(jié)構(gòu)受力好，但球面框一般不做成半球形； 一般采用球面的一部分一般采用球面的一部分球虧面作框，而且有：球虧面作框，而且有： Rs(球面半徑球面半徑)R(機身半徑機身半徑)角取為角取為60 比較經(jīng)濟比較經(jīng)濟 球面框受力分析球面框受力分析 球面周緣單位寬球面周緣單位寬度上的總拉力度上的總拉力F為為:F= p Rs / 2tF隨隨Rs的增大而增大。的增大而增大。25 球面框的構(gòu)造及與機身的連接球面框的構(gòu)造及與機身的連接 球面框的構(gòu)造：球面框的構(gòu)造： 球面框的連接：球面框的連接：蓋板蓋板如果球面框要承受如果球面框要承

13、受yozyoz平面內(nèi)平面內(nèi)的的集中力集中力，就需要布置一，就需要布置一平面框平面框或或局部平面框局部平面框。26c) 球面框與機身結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)的內(nèi)力球面框與機身結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)的內(nèi)力在壓力作用下，如果球面框邊在壓力作用下，如果球面框邊緣處的徑向變形為緣處的徑向變形為 1 1，機身殼體結(jié)，機身殼體結(jié)構(gòu)的變形為構(gòu)的變形為 2 2，則變形協(xié)調(diào)會使加，則變形協(xié)調(diào)會使加強框處產(chǎn)生強框處產(chǎn)生剪力剪力Q和彎矩和彎矩M。此時應(yīng)注意此時應(yīng)注意加強框處加強框處的加強。的加強。（3 3）平面腹板框）平面腹板框 旅客機增壓艙的前端一般采用平面腹板框。旅客機增壓艙的前端一般采用平面腹板框。 戰(zhàn)斗機駕駛艙比較小，安排緊湊，故

14、前、后均采用平面框。戰(zhàn)斗機駕駛艙比較小，安排緊湊，故前、后均采用平面框。平面端框均采用橫、豎方向型材、平面端框均采用橫、豎方向型材、腹板及框緣角型材鉚接而成。腹板及框緣角型材鉚接而成。 周緣型材與機身蒙皮周緣型材與機身蒙皮連接連接，其，其他型材兩端固定在機身的縱向構(gòu)件上。他型材兩端固定在機身的縱向構(gòu)件上。 腹板受彎。腹板受彎。27（4 4）當(dāng)機身截面為非圓形時增壓艙段機身的結(jié)構(gòu)特點）當(dāng)機身截面為非圓形時增壓艙段機身的結(jié)構(gòu)特點v 機身為圓截面時，增壓艙的受力情況最好；機身為圓截面時，增壓艙的受力情況最好；v 為橢圓形截面時，框內(nèi)會產(chǎn)生彎曲內(nèi)力；為橢圓形截面時，框內(nèi)會產(chǎn)生彎曲內(nèi)力；v 如果是雙圓截

15、面機身，則在兩圓弧交匯處會產(chǎn)生分力如果是雙圓截面機身，則在兩圓弧交匯處會產(chǎn)生分力Fn。結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：可以在機身左、右兩側(cè)各布置一根縱梁，縱梁兩端與框的可以在機身左、右兩側(cè)各布置一根縱梁，縱梁兩端與框的腹板連接，靠蒙皮的一邊與蒙皮鉚在一起。腹板連接，靠蒙皮的一邊與蒙皮鉚在一起。28四、戰(zhàn)斗機增壓艙的設(shè)計特點四、戰(zhàn)斗機增壓艙的設(shè)計特點戰(zhàn)斗機駕駛員增壓艙一般空間小、形狀復(fù)雜。戰(zhàn)斗機駕駛員增壓艙一般空間小、形狀復(fù)雜。這里主要對這里主要對機頭進機頭進氣噴氣式殲擊機增氣噴氣式殲擊機增壓艙側(cè)壁壓艙側(cè)壁進行分析進行分析側(cè)壁的結(jié)構(gòu)側(cè)壁的結(jié)構(gòu)：由蒙：由蒙皮、加強筋和桁梁皮、加強筋和桁梁組成。組成。座艙側(cè)壁受負(fù)

16、壓差時座艙側(cè)壁受負(fù)壓差時：側(cè)壁蒙皮受軸向張力：側(cè)壁蒙皮受軸向張力上、下桁梁，上、下桁梁，在兩端傳給加強框在兩端傳給加強框 機身機身。座艙側(cè)壁受正壓差時座艙側(cè)壁受正壓差時：側(cè)壁蒙皮受壓：側(cè)壁蒙皮受壓加強筋加強筋上、下桁梁，上、下桁梁，在兩端傳給加強框在兩端傳給加強框 機身機身。29機身與其他部件對機身與其他部件對接處或集中力作用接處或集中力作用處的結(jié)構(gòu)布置處的結(jié)構(gòu)布置機翼機身對接處的結(jié)構(gòu)特點機翼機身對接處的結(jié)構(gòu)特點機身與垂尾連接處的結(jié)構(gòu)特點機身與垂尾連接處的結(jié)構(gòu)特點前起落架載荷作用下機身結(jié)構(gòu)前起落架載荷作用下機身結(jié)構(gòu)的受力分析的受力分析機身設(shè)計分離面的對接型式機身設(shè)計分離面的對接型式30增壓艙的設(shè)計特點增壓艙的設(shè)計特點增壓艙的載荷特點增壓艙的載荷特點增壓艙的形狀、位置等增壓艙的形狀、位置等旅客機增壓艙結(jié)構(gòu)設(shè)計旅客機增壓艙結(jié)構(gòu)設(shè)計戰(zhàn)斗機增壓艙設(shè)計戰(zhàn)斗機增壓艙設(shè)計機身蒙皮的受力與設(shè)計機身蒙皮的受力與設(shè)計球面框受力與設(shè)計球面框受力與設(shè)計平面腹板框結(jié)構(gòu)特點平面腹板框結(jié)構(gòu)特點機身截面為非圓形時增壓艙段機身的結(jié)構(gòu)特點機身截面為非圓形時增壓艙段機身的結(jié)構(gòu)特點31某垂尾為單梁單墻結(jié)某垂尾為單梁單墻結(jié)構(gòu)，后梁與機身固接，前構(gòu)，后梁與機身固接，前墻與機身鉸接。在機身墻與機身鉸接。在機身-垂垂尾連接