飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總復(fù)習(xí)

1、靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)：安全系數(shù) P P d設(shè)計(jì)載荷Pe使用載荷P u極限載荷e靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：結(jié)構(gòu)材料的極限載荷大于或等于設(shè)計(jì)載荷，即認(rèn)為結(jié)構(gòu)安全Pu 3 Pd載荷系數(shù)定義：除重力外，作用在飛機(jī)某方向上的所有外力的合力與當(dāng)時(shí)飛機(jī)重量的比值， 稱為該方向上的載荷系數(shù)。載荷系數(shù)的物理意義：1、表示了作用于飛機(jī)重心處除重力外的外力與飛機(jī)重力的比值關(guān)系； 2、表示了飛機(jī)質(zhì)量力與重力的比率。載荷系數(shù)實(shí)用意義：1、載荷系數(shù)確定了，則飛機(jī)上的載荷大小也就確定了；2、載荷系數(shù)還表明飛機(jī)機(jī)動性的好壞。著陸載荷系數(shù)的定義：起落架的實(shí)際著陸載荷P與飛機(jī)停放地面時(shí)起落架的停機(jī)載荷P之 lgolg41.桿只能承受（或傳遞）沿桿軸

2、向的分布力或集中力。薄平板適宜承受在板平面內(nèi)的分布載荷，包括剪流和拉壓應(yīng)力，不能傳彎。沒有加強(qiáng)件加 強(qiáng)時(shí)，承壓的能力比承拉的能力小得多，不適宜受集中力。厚板能承受一定集中力等。三角形薄板不能受剪。剛度分配原則：在一定條件下（如機(jī)翼變形符合平剖面假設(shè)），結(jié)構(gòu)間各個(gè)原件可直接按照 本身剛度的大小比例來分配它們共同承擔(dān)的載荷，這種正比關(guān)系稱為“剛度分配原則” P1l1/E1F1=P2l2/e2f2 K=EF/l p1/p2=k1/k2p1=k1p/（k1+k2）（翼面結(jié)構(gòu)的典型受力形式及其構(gòu)造特點(diǎn)：薄蒙皮梁式：蒙皮很薄，縱向翼梁很強(qiáng)，縱向長桁較少且弱，梁緣條的剖面與長桁相比要 大得多，當(dāng)布置有一根縱

3、梁時(shí)同時(shí)還要布置有一根以上的樅墻。常分左右機(jī)翼-用幾個(gè)集 中接頭相連。多梁單塊式：蒙皮較厚，與長桁、翼梁緣條組成可受軸向力的壁板承受總體彎矩；縱向長 桁布置較密，長桁截面積與梁的截面積比較接近或略??；梁或墻與壁板形成封閉的盒段，增 強(qiáng)了翼面結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。為充分發(fā)揮多梁單塊式機(jī)翼的受力特征，左右機(jī)翼一般連成整體 貫穿過機(jī)身，但機(jī)翼本身可能分成幾段。多墻厚蒙皮式：布置了較多的樅墻，厚蒙皮，無長桁，有少肋、多肋兩種，但結(jié)合受集中 力的需要，至少每側(cè)機(jī)翼上要布置35個(gè)加強(qiáng)翼肋?？梢詻]有普通肋。）大型高亞音速運(yùn)輸機(jī)或有些超音速戰(zhàn)斗機(jī)采用多梁單塊式翼面結(jié)構(gòu)，Ma較大的的超音速飛 機(jī)多采用多墻（或多梁）或

4、機(jī)翼結(jié)構(gòu)。局部失穩(wěn)問題：翼梁緣條受軸向壓力時(shí)，由于在蒙皮平面內(nèi)有蒙皮支持，在翼梁平面有腹板 支持，因此一般不會產(chǎn)生總體失穩(wěn)，但需考慮其局部失穩(wěn)問題。翼梁的主要功用承受或傳遞機(jī)翼的剪力Q和彎矩M。（各典型形式（梁式、單塊式、多墻式）受力特點(diǎn)的比較：機(jī)翼結(jié)構(gòu)受力形式的發(fā)展主要與飛行速度的發(fā)展有關(guān)。速度的增加促使機(jī)翼外形改變并提高 了對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、外形的要求。比較三者的受力特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，單純的梁式、薄蒙皮和 弱長桁均不參加機(jī)翼總體彎矩的傳遞，只有梁的緣條承受彎矩引起的軸力。對于高速飛機(jī)， 由于氣動載荷增大，而相對厚度減小又導(dǎo)致了機(jī)翼結(jié)構(gòu)高度變小，只靠梁來承彎將使承彎構(gòu) 件的有效高度減?。患又畬γ?/p>

5、皮局部剛度和機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度要求的提高，促使蒙皮增厚，長桁 增多、增強(qiáng)。因此，在單塊式、多墻式機(jī)翼中，蒙皮、長桁，乃至主要是蒙皮發(fā)展成主要的 承彎構(gòu)件。由于蒙皮、長桁等受軸向力的面積較之梁緣條更為分散、更靠近外表面，故承彎 構(gòu)件有效高度較大，因此厚蒙皮翼盒不僅承扭能力較高，抗彎特性也較好，因此，此種機(jī)翼 結(jié)果一般來說材料利用率較高。在承受總體力中的剪力和扭矩時(shí)，幾種形式中各元件的作用 基本相同。）后掠機(jī)翼特性：后掠機(jī)翼比相應(yīng)的直機(jī)翼將更為細(xì)、長、薄，致使它的彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度 都比直機(jī)翼差。后掠效應(yīng)：應(yīng)力向后緣集中的現(xiàn)象。后掠角越大，后掠效應(yīng)越嚴(yán)重。三角機(jī)翼特點(diǎn)：很長的翼肋在載荷作用下容易產(chǎn)生橫向

6、彎曲，機(jī)翼垂直于翼弦的剛度較差。 當(dāng)機(jī)翼為中單翼時(shí)，不易做到使整個(gè)機(jī)翼貫穿機(jī)身。三角機(jī)翼由于根梢比大， 以致翼尖比較薄，前后緣也比較薄。加強(qiáng)框:主要功用是將裝載的質(zhì)量力和其他部件上的載荷經(jīng)接頭傳到機(jī)身結(jié)構(gòu)上的集中力加 以擴(kuò)散，然后以剪流的形式傳給蒙皮。（機(jī)身結(jié)構(gòu)典型受力形式：1、桁梁式：桁梁截面積大，長桁少且弱，蒙皮較薄。由彎曲引起的軸向力主要由桁梁承受，蒙皮和長桁只承受很小部分軸力。剪力全部由蒙皮承受。2、桁條式：長桁較密，較強(qiáng)，蒙皮較厚。彎曲引起軸向力由許多桁條和較厚蒙皮組成的壁板來承受，剪力全部由蒙皮承受。蒙皮上不適宜大開口?，F(xiàn)代飛機(jī)多數(shù)采用 桁條式結(jié)構(gòu)（桁條式和桁梁式統(tǒng)稱為半硬殼式機(jī)身

7、）。3、硬殼式：硬殼式機(jī)身結(jié)構(gòu)是由蒙皮和少量隔框組成的。其特點(diǎn)是沒有縱向構(gòu)件，蒙皮厚。由厚蒙皮承受機(jī)身引起全部軸力和剪力，隔框承受機(jī)身、蒙皮等的集中力。） 口蓋按受力特性分為：不受力口蓋、受剪口蓋與受軸向力口蓋。不受力口蓋不參與整體受力，只受口蓋上的局部氣動載荷。受剪口蓋能傳遞原開口處所需傳遞的剪流。受軸向力口蓋除了能傳遞原開口處所需傳遞的剪流外，還能傳遞原開口處軸向力。圖3.50（a）扭矩的傳遞6 A （上）A （下）圖3.50(d)彎矩的傳遞1一前梁；2三角上壁板；3根肋；4側(cè)邊加強(qiáng)肋;5中央上壁板；6長桁；7中央盒段；8外載樸|某飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)要求中規(guī)定：該機(jī)應(yīng)能在高度H = 1000

8、m處，以速度V=520 Km/h和V=625km7 h(加力狀態(tài))作盤旋半徑不小于R = 690m和R=680m(加力狀態(tài))的正規(guī)盤旋(題圖2.4)。求該機(jī)的最大盤旋角和盤旋過載系數(shù)ny；此時(shí)機(jī)身下方全機(jī)重心處掛有炸彈，重Gb = 300kg,求此時(shí)作用在炸彈鉤上的載荷大小及方向(1kgf=9.8N)。解答:1 -1寸V 一 一 c V2(1)廣 G 詼 1= 0 1 si= mr 01 cos &= G (520 x 1000)2迎L = 3.085V 2tg =由與得：gr 9.8x 69p = 72.04。（非加力）1000、cp =77.5。（加力）=4.6 y cos p(625x

9、)2 p =3600= 4.5239.8 x 680一、一雙粱機(jī)翼，外翼傳到2#肋剖面處的總體內(nèi)力分別力剪力Q=100 kN（作用在剛心上）， 彎矩M=5Xl03 Kn - m、扭矩Mt= 30 kN - m。已知前、后粱的平均剖面抗彎剛度為EI前= 1010kN mm2、EI后= 2X1010kN mm2；前、后閉室平均剖面抗扭剛度為Kt前= 5X108 kN mm2, Kt 后= 109 kN mm2。求：（1）當(dāng)L前=1后= 1500 mm時(shí)，Q、M、Mt在2#肋剖面如何分配（題圖3. 2（a）?（2）當(dāng)L前= 3000 mm、L后= 1500 mm時(shí)，Q、M、Mt在此剖面又如何分配（題

10、圖3. 2（b）?（計(jì)算扭矩分配時(shí)，假設(shè)不考慮前、后閉室之間和1#肋對前閉室的影響）。1. L 前=、2EJ(1) Q的分配K= L2L前=、.只與2EJ有關(guān)KQ 2 EJ L 1EJ Q1n _K + K _ L5 ( EJ + EJ) EJ + EJ _ 曲Q_nQ1 = 12 = L I (12 )Q =12=十2 = 0.333Q=3330kg = 33.3KNQ 2 = 6670kg = 66.7KNKJ(2) M的分配K= L 關(guān)系式仍同上M 1= 0.333 x 5 x 105= 1666.7 KN mM2= 0.667 x 5 x 105 = 3335 KN mMt的分配5ML

11、Mti= 5 +10 = 0.333 x 3 x 103 = 0.999 x 103kg.m = 10 KN mM：2= 0.667 x 3 x 103 = 2.001 x 103kg.m = 20 KNm三.請畫出以下各指定翼肋的力平衡圖和內(nèi)力圖(題圖3.4)。(1)薄蒙皮雙粱式機(jī)翼，I肋在氣動載荷作用下：(a)前、后緣未略去，(b)若略去前、后緣的氣動載荷和結(jié)構(gòu)。(2)該機(jī)翼前粱轉(zhuǎn)折處的II助在傳遞總體彎矩M時(shí)所受的裁荷，畫出其力平衡圖和內(nèi)力圖：(a)剖面筒化為矩形；(b)剖面上、下為曲線。(4)機(jī)翼外段為雙梁式，內(nèi)側(cè)為三梁式，W肋位于結(jié)構(gòu)布置變化處，畫出傳總體力時(shí)，該 肋的力平衡圖和內(nèi)力圖。4n 1 1t2兩閉室對稱，此時(shí)q 11Mt2 bh - q，12傳剪M 若8不變，只是兩閉室面積不同，則(位置可能變動，所以多一個(gè)扭矩若8不同，也會引起兩閉室扭剛不同，U J QM仍相同，扭矩引起的剪力與彎矩同上；但剛心則在分析Mt時(shí)，就會出現(xiàn)Q，M內(nèi)力。(5)薄蒙皮雙梁式機(jī)翼v肋后梁上作用有集中力Py，求該肋受P力時(shí)的平衡圖和內(nèi)力圖(假設(shè)前、后粱彎曲剛度相等)。若前后梁對稱i mh 1 宣 H i 1 1 H 1PyPy+ 33-Py M : 3X- 3H p XH = 0若