飛機(jī)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)講稿

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1、第十講飛機(jī)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)1§3.8機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式確定與結(jié)構(gòu)布置一、機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)翼設(shè)計(jì)外形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)要求或使用要求、性能指標(biāo)等，設(shè)計(jì)機(jī)翼的外形，確定機(jī)翼的主要幾何參數(shù)。根據(jù)飛機(jī)總體設(shè)計(jì)階段所提供的依據(jù)（其中包括外形設(shè)計(jì)），設(shè)計(jì)出能夠滿足各項(xiàng)要求的具體機(jī)翼結(jié)構(gòu)。具體地說，機(jī)翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指，根據(jù)給出的原始依據(jù)，合理地選擇機(jī)翼的受力形式，布置機(jī)翼的主要受力構(gòu)件，確定沿展向各剖面處縱向元件的尺寸，并對各主要受力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。2二、機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始依據(jù)機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始依據(jù)翼載p=Y/S或G/S機(jī)翼面積S機(jī)翼最大過載系數(shù)n全機(jī)參數(shù)機(jī)翼外形參數(shù)機(jī)翼的位置機(jī)翼

2、內(nèi)部布置上、中、下單翼分開或貫穿機(jī)身機(jī)翼-機(jī)身連接方式機(jī)翼整體油箱、安裝起落架等展弦比λ機(jī)翼展長l翼型相對厚度C后掠角χ梯形比η強(qiáng)度剛度規(guī)范及設(shè)計(jì)參數(shù)3三、機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打樣設(shè)計(jì)工作設(shè)計(jì)機(jī)翼內(nèi)部安排、確定設(shè)計(jì)分離面、選擇結(jié)構(gòu)型式、布置主要受力構(gòu)件、繪制機(jī)翼理論圖及打樣圖。完成機(jī)翼零、構(gòu)件設(shè)計(jì)，畫出從零件、構(gòu)件、組件到部件的全套生產(chǎn)圖紙，并完成機(jī)翼強(qiáng)度、剛度、壽命的全部計(jì)算。機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體步驟：外載和內(nèi)力計(jì)算內(nèi)部安排，確定結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計(jì)分離面、對接方式，布置主要受力構(gòu)件，繪制打樣圖設(shè)計(jì)計(jì)算，對各元件的強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)繪制機(jī)翼理論圖打樣設(shè)計(jì)階段4機(jī)翼結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)結(jié)

3、構(gòu)強(qiáng)度、剛度校核計(jì)算繪制生產(chǎn)圖紙給出疲勞壽命和檢查周期工作設(shè)計(jì)階段四、機(jī)翼結(jié)構(gòu)型式的選擇(屬打樣設(shè)計(jì)階段)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)型式在總體設(shè)計(jì)階段就已進(jìn)行了初步考慮?？傮w方案確定后，各部件的結(jié)構(gòu)受力型式和主要受力構(gòu)件的布置也就基本確定，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只是根據(jù)協(xié)調(diào)需要作小的更改。1、各種受力結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)及其材料分布梁式主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:縱向有很強(qiáng)的翼梁，蒙皮較薄，長桁較弱，梁的緣條剖面與長桁剖面相比要大得多。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單，蒙皮上打開口方便，開口對結(jié)構(gòu)承彎能力影響很??；連接簡單，對接點(diǎn)少。機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式的確定5缺點(diǎn):蒙皮未能發(fā)揮承彎作用，材料利用不充分；蒙皮易失穩(wěn)，影響氣流質(zhì)量，增大阻力，并易

4、導(dǎo)致早期疲勞損壞；生存性低。單塊式主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：長桁較多較強(qiáng)，蒙皮較厚，翼肋較密，一般梁緣條的剖面面積不大，有時(shí)只布置縱墻而不采用緣條面積較大的翼梁。優(yōu)點(diǎn)：蒙皮在氣動(dòng)載荷作用下變形較小，氣流質(zhì)量高。材料向外緣分散，抗彎、抗扭強(qiáng)度及剛度均有所提高。安全可靠性好。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對開口敏感。與中翼或機(jī)身接合點(diǎn)多，連接復(fù)雜。單塊式機(jī)翼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)6多腹板式主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：這類機(jī)翼布置了較多的縱墻，蒙皮較厚。厚蒙皮單獨(dú)承受全部彎矩。優(yōu)點(diǎn)：抗彎材料分散在剖面上下緣，結(jié)構(gòu)效率高；局部剛度及總體剛度大；受力高度分散，破損安全特性好，生存性高。缺點(diǎn)：不宜大開口；與機(jī)身連接點(diǎn)多。多腹板式機(jī)翼的

5、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)梁式、單塊式、多腹板式三種機(jī)翼受力型式的主要區(qū)別在于承受彎矩引起的正應(yīng)力元件面積的分散度不同，因而當(dāng)元件總面積相同時(shí)，通常是后者的形心距較高，結(jié)構(gòu)效率可能較高，重量可能較輕。但對于具體情況有待進(jìn)一步分析。7梁式機(jī)翼蒙皮薄，在翼盒閉室面積相同情況下，扭轉(zhuǎn)剛度小，一般翼面相對厚度較大的低速飛機(jī)較多采用。單塊式機(jī)翼蒙皮較厚，扭轉(zhuǎn)剛度也較好，對提高顫振臨界速度很有利，一般被小、中、大展弦比，速度較高的飛機(jī)采用。多墻式機(jī)翼蒙皮很厚，并以多個(gè)腹板形成的翼盒多閉室受扭，提高了扭轉(zhuǎn)剛度，剛度最好，一般中、小展弦比，相對厚度小的高速飛機(jī)采用。2、翼型厚度和扭轉(zhuǎn)剛度8（1）機(jī)翼的相對載荷

6、M/HaBB—受力翼盒的弦長（近似取為60%的弦長）Ha翼盒的平均高度（近似取為80%翼型最大高度）相對載荷的意義：代表壁板以寬柱型式受力時(shí)，單位寬度壁板上所受的軸向力。3、相對載荷、有效高度比9假設(shè)略去后掠角和梯形比的影響，估算時(shí)近似地把后掠機(jī)翼簡化為平直矩形機(jī)翼，同時(shí)略去機(jī)身段的影響，后掠、平直機(jī)翼相對載荷估算公式為（主要從受壓區(qū)的情況進(jìn)行分析）相對載荷為可見G/S、λ、l、n等參數(shù)愈大，C愈小，則相對載荷愈大。機(jī)翼對稱面上的最大彎矩為10He—有效高度，上、下緣條的形心間距。（2）有效高度比?討論當(dāng)相對載荷很小時(shí)采用分散受力型式，根據(jù)?b決定的蒙皮與桁條的面積可能很小，

7、而其失穩(wěn)臨界應(yīng)力?cr就可能大大低于?b。因此，如果按?cr確定構(gòu)件尺寸，從?b來看，材料利用就不充分。11?討論如果采用梁式，由于受正應(yīng)力的面積集中在梁緣條，其截面積就較大，不易失穩(wěn)。雖然緣條形心離蒙皮內(nèi)表面的距離較大，而使He有所降低，但總的說來可能還是有利的。特別當(dāng)C較大時(shí)，He也沒有明顯降低。當(dāng)相對載荷愈大時(shí)采用分散受力型式，其長桁、蒙皮在各切面處的面積不致太小，不易失穩(wěn)，也即?cr不致很小。分散受力型式，上、下縱向元件的形心間距大，結(jié)構(gòu)效率高些，總的來說是有利的。12多腹板式相對于單塊式結(jié)構(gòu)，