第一章_飛機的外載荷

1、第一章 飛機的外載荷1.1 飛機的載荷外載荷：空氣動力、慣性力以及飛機在著陸、地面滑行和停機時地面的反作用力外載荷：飛機在起飛、飛行、著陸及地面停放等過程中， 作用在飛機上的外力飛機做等速直線水平飛行時，作用在飛機上的外載荷有：升力Y0、阻力X0、重力G和推(拉)力P0Y0 GP0 X0水平飛行Y(升力）X (阻力)P (推力)G(重力）飛機在等速直線水平飛行時的外載荷飛機在起飛、飛行、著陸及地面停放等過程中，作用在飛機上的外力稱為飛機的外載荷。著陸時，作用在飛機上的外載荷包括重力， 升力，及地面的反作用力。什么是飛機的外載荷？著陸時，作用在飛機上的外載荷有哪些？飛機飛行時，作用在飛機上的外載

2、荷有：升力、重力、推力和阻力。Y=G;P=X。抬頭力矩等于低頭力矩。飛機飛行時，作用在飛機上的外載荷有哪些？ 做等速直線水平飛行時，各力之間的關(guān)系？1.2 飛機的過載n 1.2.1 飛機重心的過載一、過載的基本概念在曲線飛行中，作用于飛機上的升力經(jīng)常不等于飛機的重量。為了衡量飛機在某一飛行狀態(tài)下受外載荷的嚴重程度，引出過載(或稱載荷因數(shù))這一概念。=G二、過載的定義n 作用在飛機某方向的除重力之外的外載荷與飛機重量的比值，稱為該方向的飛機重心過載，用n表示。n 飛機在Y軸方向的過載，等于飛機升力（Y） 與飛機重量的比值，即ny=YGY (立軸)Z (橫軸)飛機重心X (縱軸)=G 飛機在X軸方

3、向的過載等于發(fā)動機推力P與 飛機阻力X之差與飛機重量的比值，即=nx=(P -X )G飛機在Z軸方向的過載等于飛機側(cè)向力（Z）與飛機重量的比值，即ny往往較大，飛機在飛行中，Y軸方向的過載它是飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要指標之一，飛機的結(jié)構(gòu)強度主要取決于Y方向的過載。而其它兩個方向的，nx過載（）較小，它們對飛機結(jié)構(gòu)強度的影響也較小。nznz=ZGn 什么是飛機的重心過載？什么是飛機升力方 向的過載？n 作用在飛機某方向的除重力之外的外載荷與飛機重量的比值，稱為該方向的飛機重心過載。飛機在升力方向的過載等于飛機升力與飛機重量的比值.三、過載的大小在不同的飛行狀態(tài)下，飛機重心過載的大小往往不一樣。過載可

4、能大于1、小于1、等于1、等于零甚至是負值，這決定于曲線飛行時升力的大小和方向。飛機平飛時，升力等于飛機的重量，ny等于1；曲線飛行時，升力經(jīng)常不等于1。飛行員柔和推桿使飛機由平飛進入下滑的過程中，升力比飛機重量稍小一些，ny就小于1；當飛機平飛時遇到強大的垂直向下的突風或在垂直平面內(nèi)做機動飛行時，駕駛員推桿過猛，升力就會變成負值，ny也就變?yōu)樨撝?；當飛機以無升力迎角垂直俯沖時，載荷因數(shù)就等于零。的正、負號與升力的正、負號一致，而升力的正、負號取決于升力與飛機Y軸（立軸）的關(guān)系。如果升力的方向與Y軸相同，則取正號；反之則取負號。nyn 飛機的重心過載可能大于1，也可能小于1，或等于零，甚至是負

5、值，這取決于飛行時升力的大小和方向。飛行中飛機重心處Y方向過載是否一定等于1，為什么？駕駛員猛推桿可能使飛機的迎角減小過大，產(chǎn)生負的升力。當駕駛員猛推桿使飛機進入下滑時，為什么飛機Y方向的過載可能為負值？四、過載的意義過載表示飛機的外載荷（除重力外）與飛機 重力的關(guān)系。這種關(guān)系用倍數(shù)來表示，是一個相對值。1.2.2飛機各部位的局部過載n 在研究飛機各部件的載荷時，只知道飛機的過載是不夠的，還必須知道部件的過載。部件過載是該部件在某一飛行狀態(tài)中的質(zhì)量力與其本身重量的比值。當飛機沒有對重心的角加速度時，部件的過載等于飛機的過載； 當飛機有對重心的角加速度時，飛機重心以外各部件的過載，等于飛機的過載

6、加上或減去一個附加過載。n 前面在研究飛機過載時，是把整架飛機當 作一個質(zhì)點來看待的，因此，計算得到的過載是指飛機重心處的過載。當飛機繞重心有角加速度 e z (抬頭為正)時，飛機各部位的過載值就會發(fā)生改變。這兩處Y方向過載等于重心過載加上附加過載；A處過載大于重心過載，B處過載小于重心過載。在飛機縱軸上，A、B分別為飛機重心前、后兩點。試問，當飛機繞Z軸轉(zhuǎn)動抬頭瞬間，這兩處Y方向過載與重心過載的關(guān)系？n 當飛機繞重心有一個抬頭的角加速度 e z 時，在機身上某一點處，就會產(chǎn)生一個線加速度：Dni，即這個附加的線加速度將產(chǎn)生一個附加的過載因此，在 ii點處的局部過載式中 g-重力加速度。為n=

7、 n + Dn= n + e z xi iigniDn= ayi= e z xi iggayii飛機各部位的局部過載沿飛機長度是按直線規(guī)律變化的。部件距離飛機的重心越遠，或飛機繞重心轉(zhuǎn)動的角加速度越大，該部件的附加過載也越大。只有當飛機繞重心的角加速度為零時，飛機上沿縱向各點處的過載才相等，都等于飛機重心處的過載。當飛機繞Z軸加速轉(zhuǎn)動時，為什么距重心越遠產(chǎn)生的Y方向附加過載值越大？重心外各點的附加線加速度等于角加速度與此點到重心距離的乘積，距離越遠，附加線加速度越大，附加過載就越大。1.2.3飛機著陸時的過載n 飛機著陸接地時的速度可分解為水平分速和垂 直分速。由于水平分速是在著陸滑跑過程中逐

8、 漸消失的，因此飛機沿水平方向的受力不大； 垂直分速是在飛機與地面相對撞擊后很短的時 間內(nèi)消失的，故飛機沿垂直方向的撞擊力較大。飛機著陸接地時承受的載荷，主要就是作用于 起落架的垂直撞擊力。飛機接地時垂直方向的過載，為作用于起落架上的垂直撞擊力與飛機重量的比值。n 飛機著陸時，由于飛機的垂直下降速度在很短的時間內(nèi)降為零，出現(xiàn)很大的負加速度，這將引起著陸過載。n 飛機著陸過載：起落架的實際著陸外載荷與飛機停放在地面時起落架的停機載荷之比，即：n=plg= G + NY+ Yl ypG0,lg如果飛機沒有繞重心的角加速度，則部件的過載就等于飛機重心的過載；否則，還要加上由角加速度引起的附加過載。例

9、如：前三點式起落架飛機以兩個主輪接地時，作用于起落架的載荷對飛機重心的力矩， 要使飛機產(chǎn)生機頭下俯的角加速度。這時， 飛機重心后面的部件，其過載等于飛機重心過載加上一個附加過載；而飛機重心前面的部件，則應(yīng)減去一個附加過載。?飛機雙輪接地時Y方向的過載角加速度GP前三點式飛機以兩主輪接地著陸時，沿機身縱向各點的Y方向過載值的分布情況。各點的Y方向過載值等于重心過載與附加過載之和。各點的Y方向過載值沿機身縱向呈線性分布， 重心前各點的Y方向過載值小于重心過載，重心后各點的Y方向過載值大于重心過載。1.3 飛機最大使用過載和最大允許速壓n 1.3.1 飛機的最大使用過載過載ny越大，說明作用在飛機上

10、的升力Y也越大。 所以，飛機在飛行中的過載值ny就表示了飛機受力的大小。通常把飛機在飛行中出現(xiàn)的過載值ny稱為使用過載，用ny,ser表示。設(shè)計飛機時所規(guī)定的最大使用過載值，稱為最大使用過載，用ny,ser,max表示。Y = ny Gn 各種飛機的最大使用過載，主要是由飛機的機動飛 行能力，飛行員生理上的限制，以及在飛行中因氣流不穩(wěn)定而可能受到的外載荷等因素確定的。n 對于不能做特技飛行的飛機，例如大型運輸機，其最大使用過載通常是由飛機在不穩(wěn)定氣流中飛行時可能產(chǎn)生的過載來確定的。大型運輸機的最大使用正過載大約為34，最大使用負過載為1.52.5。n 一架飛機的最大使用過載規(guī)定得越大，飛機結(jié)構(gòu)承受外載荷的能力就越強。1.3.2 飛機的最大允許速壓物理量q稱為速壓。飛機平飛時，可以根據(jù)飛機在不同高度時的需用推力和發(fā)動機的可用推力之間的關(guān)系，確定出各個高度上的最大平飛速 度VH,max，飛機在各個高度上的最大速壓為：rV 2q= HH ,max H ,max2rV 2q =2在飛機結(jié)構(gòu)設(shè)