飛機(jī)結(jié)構(gòu)—第三章 翼面結(jié)構(gòu)分析.ppt

1、一些力學(xué)基本概念，理論力學(xué)：研究剛體，研究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。 材料力學(xué)：研究變形體，研究力與變形的關(guān)系。 組件：工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械的各個(gè)組成部分。 分為桿、板、殼、主體。 組件的三個(gè)基本要求：強(qiáng)度：組件抵抗破壞的能力剛度：組件抵抗變形的能力穩(wěn)定性：組件保持原來(lái)平衡狀態(tài)的能力。 對(duì)于幾個(gè)力學(xué)基本概念、材料力學(xué)中的變形固體的三個(gè)基本假設(shè)：1.連續(xù)性假設(shè)：物體整體所占的空間內(nèi)無(wú)縫地充滿了物質(zhì)。 2 .均勻性假說(shuō)：人為物體的任何部分，在任何方向力學(xué)性能相同，分布均勻。 3 .小變形假說(shuō)：部件受到的力的變形比自身的尺寸小，可以忽略。 一些力學(xué)基本概念，外力及其分類(lèi)：外力是外部物體施加在部件上的作用力，包括施加

2、載荷和約束反作用力。 根據(jù)外力的作用方式，分為表面力和體積力。 表面力：作用于物體表面的力分為分布力和集中力體積力：在物體內(nèi)部各點(diǎn)連續(xù)分布的力。 物體的重力和慣性力等，幾個(gè)力學(xué)基本概念根據(jù)外力是否隨時(shí)間變化，分為靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷。 靜載荷：當(dāng)載荷從零緩慢增加到某一定值時(shí)，變化不明顯或變動(dòng)不明顯，稱為靜載荷。 動(dòng)負(fù)荷：負(fù)荷隨時(shí)變化，分為交變負(fù)荷和沖擊負(fù)荷。 一些力學(xué)基本概念、內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念1 .內(nèi)力：變形對(duì)物體內(nèi)部的附加力。 當(dāng)外力作用于物體時(shí)，由于變形，其內(nèi)部的各點(diǎn)相對(duì)位移，產(chǎn)生相互作用力。 一些力學(xué)基本概念、內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念2 .截面法：采用截面法求內(nèi)力。 變形體內(nèi)力的特征：

3、 (1)連續(xù)分布系統(tǒng)；(2)組合外力和平衡系統(tǒng)。某些力學(xué)基本概念、內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念2 .截面法：內(nèi)力的主矢量和主力矩：某些力學(xué)基本概念、內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念2 .截面法：內(nèi)力的成分： n軸力t扭矩Qy、Qz剪力My、Mz彎矩、某些力學(xué)基本、某些力學(xué)基本概念、 剖面法和應(yīng)力的概念2 .剖面法：主要步驟：2)取代廢棄部分，剖面上的內(nèi)力作用于剩馀部分3 )對(duì)于剩馀部分，從列平衡方程式求內(nèi)力。 一些力學(xué)基本概念、內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念3 .應(yīng)力：為了表現(xiàn)內(nèi)力一點(diǎn)的強(qiáng)度，引入內(nèi)力集度，即應(yīng)力的概念。 一些力學(xué)基本概念，桿基本變形形式1 .拉伸或壓縮，一些力學(xué)基本概念，桿基本變形形式2 .剪

4、切，一些力學(xué)基本概念，桿基本變形形式3 .扭曲，一些力學(xué)基本概念，桿基本變形形式4 .彎曲，同時(shí)若發(fā)生一些基本變形，則進(jìn)行組合、飛機(jī)結(jié)構(gòu)、第三章翼面結(jié)構(gòu)分析、第三章翼面結(jié)構(gòu)分析、一翼和尾翼的工作用、設(shè)置要求和外載特征、一翼的工作用：1)主要的工作用是產(chǎn)生升力，保證飛機(jī)的飛行性能和機(jī)動(dòng)性能的擋板，配置擾流板等橫向操作的擋板，配置狹縫翼的上升裝置2 )裝載起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)等其他部件的燃料等。 機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量占總機(jī)構(gòu)重量的30P%，占總機(jī)質(zhì)量的8%，機(jī)翼阻力為總機(jī)阻力的30 % 50%。 一、翼的功能和構(gòu)造設(shè)定要求，第三章翼面構(gòu)造分析1翼和尾翼的功能，設(shè)定要求和外負(fù)荷特征，一、翼的功能和構(gòu)造設(shè)定要求，現(xiàn)

5、代客機(jī)的翼1-翼梁2-側(cè)梁3-翼板4-擾流板5-翼板6-外皮7-前緣縫制翼8-架9-翼肋。第三章翼面結(jié)構(gòu)分析1翼和尾翼的功能，設(shè)置修正要求和外負(fù)荷特征，一、翼的功能和結(jié)構(gòu)設(shè)置修正要求，第三章翼面結(jié)構(gòu)分析1翼和尾翼的功能，設(shè)置修正要求和外負(fù)荷特征，2 .翼結(jié)構(gòu)設(shè)置修正要求：1)滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)置修正基本要求。 2 )由于各結(jié)構(gòu)部件的工作用途不同，設(shè)定要求的側(cè)重點(diǎn)不同：主要的工作用途是產(chǎn)生升力的氣動(dòng)性要求：保證翼能夠產(chǎn)生充分的升力，并且要求阻力盡可能小的最小重量要求是主要的要求：解決強(qiáng)度、剛性、最小重量之間的矛盾， 提速矛盾突出的使用、維護(hù)要求：保證燃料系統(tǒng)可靠性的工藝性和經(jīng)濟(jì)性要求，與一般飛機(jī)結(jié)構(gòu)

6、相同。 一、機(jī)翼的工作用和結(jié)構(gòu)設(shè)定要求；第三章機(jī)翼面結(jié)構(gòu)分析1機(jī)翼和尾翼的工作用；設(shè)定要求和外負(fù)荷特征；1 .尾翼的主要工作用：一般由水平尾翼(平尾)和垂直尾翼(垂尾)組成。 1 )平尾保證飛機(jī)的縱向(俯仰)穩(wěn)定性，實(shí)施飛機(jī)的縱向操縱；2 )垂尾保證飛機(jī)的航向穩(wěn)定性，實(shí)施飛機(jī)的航向操縱。 二、尾翼的功能和結(jié)構(gòu)設(shè)置要求；第三章翼面結(jié)構(gòu)分析一翼和尾翼的功能；設(shè)置要求和外載特征；二.尾翼結(jié)構(gòu)設(shè)置要求：尾翼也是升力面，設(shè)置要求和結(jié)構(gòu)類(lèi)似于翼：保證氣動(dòng)性的足夠強(qiáng)度、剛性、損傷馀量、壽命、最小重量；二、尾翼的功能和結(jié)構(gòu)設(shè)置要求；第三章翼面結(jié)構(gòu)分析一翼和尾翼的功能2 )其他零部件、來(lái)自裝載的負(fù)荷，如起落架、

7、發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱等。 (集中負(fù)荷，分布負(fù)荷)3)翼構(gòu)造的質(zhì)量力，三，翼的外負(fù)荷特征，第三章翼面構(gòu)造分析1翼和尾翼的功能，設(shè)置要求和外負(fù)荷特征，2 .翼整體承受的力：1)兩種簡(jiǎn)化形式：將一半的翼看作支撐在機(jī)體上的懸臂梁看作支撐在機(jī)體上的雙支點(diǎn)out garger。 三、機(jī)翼外負(fù)荷特點(diǎn)；二)與一般工程梁相比特殊性：機(jī)翼高度(厚度)雖小，但弦向尺寸(相對(duì)于梁寬度)與翼展有相同等級(jí)(特別是三角翼)的機(jī)翼固定形式復(fù)雜，必須考慮結(jié)構(gòu)支撐的彈性效應(yīng)。 第三章翼面結(jié)構(gòu)分析1翼和尾翼的工作用、設(shè)定要求和外負(fù)荷特征；3 )翼整體內(nèi)力：剪切力Q:Qn，Qh彎矩M:Mn，Mh； 扭矩Mt； 三、機(jī)翼外負(fù)荷特征，第三章機(jī)翼

8、面結(jié)構(gòu)分析一機(jī)翼和尾翼的功能，設(shè)置要求和外負(fù)荷特征，三)機(jī)翼整體內(nèi)力：阻力相對(duì)升力小，由此產(chǎn)生的剪切力、彎矩常常可忽略不計(jì)。 三、機(jī)翼外負(fù)荷特征，第三章機(jī)翼面結(jié)構(gòu)分析了一機(jī)翼和尾翼的功能，設(shè)置要求和外負(fù)荷特征；4 )機(jī)翼扭矩機(jī)翼截面的三個(gè)特點(diǎn)：剛心：機(jī)翼截面不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)扭曲變形的外力和機(jī)翼弦的交點(diǎn)。 剪切力作用于該點(diǎn)時(shí)，翼不會(huì)扭轉(zhuǎn)或翼扭轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)。 壓心(壓力中心):翼截面的氣壓負(fù)荷的合力和翼弦的交點(diǎn)也稱為焦點(diǎn)。 q氣壓的大小在這里與翼弦的成長(zhǎng)成比例，沿著壓力中心線擴(kuò)展近似線性地分布作用，方向近似垂直翼弦。 三、機(jī)翼外負(fù)荷特征，第三章機(jī)翼面結(jié)構(gòu)分析1機(jī)翼和尾翼的功能，設(shè)置要求和外負(fù)荷特征，4 )機(jī)

9、翼扭矩機(jī)翼截面的三個(gè)特點(diǎn)：重心：機(jī)翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量力和機(jī)翼弦的交點(diǎn)。 亞音速飛行時(shí)：通常弦長(zhǎng)的28%有壓心；剛心處于弦長(zhǎng)的38%重心處于弦長(zhǎng)的42E%。扭矩產(chǎn)生原因：三心(壓心、剛心、重心)不重疊，三，翼外負(fù)荷特征，第三章翼面結(jié)構(gòu)分析一翼和尾翼的功能，設(shè)置要求和外負(fù)荷特征，翼在外負(fù)荷下的變形，三，翼外負(fù)荷特征，翼和外負(fù)荷平衡的內(nèi)力3 .內(nèi)力分布特征和結(jié)構(gòu)特征：分布力的作用下： (從翼尖內(nèi)力逐漸增大，葉片外形逐漸變寬，內(nèi)部構(gòu)件變強(qiáng)2 .集中力的作用下：剪切力、扭矩圖驟變，轉(zhuǎn)角圖在此應(yīng)增強(qiáng)3 .卸載作用：裝載可以減小葉片的最大內(nèi)力(剪切力、力，四)，尾翼的外負(fù)荷特征，穩(wěn)定面：空舵面：氣動(dòng)力，質(zhì)量力，第三

10、章翼面結(jié)構(gòu)分析1翼和尾翼的工作用，設(shè)定要求和外負(fù)荷特征，尾翼上的氣動(dòng)力外負(fù)荷：1)平衡負(fù)荷：保證飛機(jī)縱向氣動(dòng)力矩平衡的平尾上的負(fù)荷。 此時(shí)水平穩(wěn)定面上的負(fù)荷多與升降舵的負(fù)荷方向相反，平尾承受較大的扭矩。 2 )動(dòng)負(fù)荷：由于不穩(wěn)定的氣流和動(dòng)飛行時(shí)的升降舵和方向舵的偏向產(chǎn)生的負(fù)荷，是尾翼的主要受力狀況。 3 )非對(duì)稱負(fù)荷：平尾：側(cè)滑和側(cè)滾產(chǎn)生的負(fù)荷本身比動(dòng)負(fù)荷小很多，但力矩大。 垂尾：和平尾一樣，加上側(cè)翻的影響，多發(fā)飛機(jī)非對(duì)稱的發(fā)動(dòng)機(jī)推力也會(huì)引起作用在垂尾上的負(fù)荷。 四、尾翼的外載特征，第三章翼面結(jié)構(gòu)分析1翼和尾翼的功能，設(shè)置要求和外載特征，3 )非對(duì)稱載荷：四，尾翼的外載特征，第三章翼面結(jié)構(gòu)分析

11、2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，1，1翼結(jié)構(gòu)：蒙皮縱骨架：翼梁(緣條，腹板) 加強(qiáng)筋)，第三章翼面結(jié)構(gòu)分析2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，翼結(jié)構(gòu)：蒙皮縱骨架：翼梁(緣條，)第三章翼面結(jié)構(gòu)分析2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，翼結(jié)構(gòu)：表皮縱骨架：翼梁(緣條，腹板)縱壁側(cè)梁橫骨格：翼筋(普通筋，加強(qiáng)筋)，一、二翼的典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，第三章翼面結(jié)構(gòu)分析2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件，殲七飛機(jī)的翼面結(jié)構(gòu)，第三章翼面結(jié)構(gòu)分析2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件， 1、表皮直接作用：形成流線型葉片外表面的負(fù)荷：參與與其表面

12、垂直的部分氣壓負(fù)荷葉片整體受力的厚皮與長(zhǎng)側(cè)梁一起構(gòu)成壁板，受到葉片彎矩的軸向力，金屬皮，整體皮(整體壁板)，第三章葉片面結(jié)構(gòu)分析2葉片面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、葉片面結(jié)構(gòu)的夾層皮：1)上下面板中間疏松性構(gòu)造芯層(發(fā)泡塑料、輕木等)，第三章翼面構(gòu)造解析2翼面構(gòu)造的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面構(gòu)造的典型構(gòu)件，夾層皮：2)上下面板中間蜂窩芯層(鋁、鋼、木3 )上下第三章翼面結(jié)構(gòu)分析了雙翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件、壁板(加強(qiáng)板):1 )薄板式壁板表皮薄，可視為薄板，其受軸壓臨界壓曲應(yīng)力小于長(zhǎng)桁的臨界壓曲應(yīng)力。 2 )受力蒙皮和長(zhǎng)桁鉚接的組合式壁板蒙皮厚，臨界壓曲應(yīng)

13、力接近長(zhǎng)桁。 第三章翼面結(jié)構(gòu)分析了雙翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件、壁板(加強(qiáng)板):3 )整體壁板均為材料整體加工而成，重量輕，強(qiáng)度高。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)整體和局部剛度好，外皮不易壓曲翼表面光滑，提高了氣壓外形精度，減少了釘孔應(yīng)力集中，壁板截面積衰減。 缺點(diǎn)：組裝過(guò)程中由于拉伸等原因可能產(chǎn)生的殘馀應(yīng)力，容易引起應(yīng)力腐蝕的設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)對(duì)裂紋的發(fā)展并不敏感。 第三章翼面結(jié)構(gòu)分析了兩翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件，二長(zhǎng)桁：參與翼的整體受力，支撐由翼的彎矩承受部分軸力的外皮，提高外皮的壓曲臨界應(yīng)力。 翼結(jié)構(gòu)重量的25% (單翼、承受軸力的主要因素)或4%8% (薄

14、蒙皮梁式機(jī)翼、側(cè)梁不承受軸力)，第三章翼面結(jié)構(gòu)分析2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件、3翼肋：1(翼與其他構(gòu)件連結(jié)的固定接頭部位、開(kāi)口部) 第三章翼面結(jié)構(gòu)分析了雙翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件，三)翼肋的某些特征孔輕量化(通常翼肋的腹板強(qiáng)度豐富)； 孔也可以操作系統(tǒng)的拉桿、電纜、各種管道等。 孔的邊緣有彎曲，是為了提高翼肋的穩(wěn)定性和剛性。 部分腹板有溝槽，相當(dāng)于弱支柱，具有提高腹板穩(wěn)定性和側(cè)向剛性的作用。 分段是為了便于翼梁與腹板的連接。 第三章翼面結(jié)構(gòu)分析2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件，3 )翼肋的結(jié)構(gòu)樣式(P210 )腹板式、框架式、圍框式、一體肋。 3章翼面結(jié)構(gòu)分析2翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性，1、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件，4翼梁1 )腹板式翼梁腹板邊緣條簡(jiǎn)單受力構(gòu)件：剪切力、彎矩、