目录

  • 1 绪论
    • 1.1 飞行器的基本概念
      • 1.1.1 飞行器
      • 1.1.2 航空器
      • 1.1.3 飞机
    • 1.2 飞机的主要组成部分及功用
      • 1.2.1 飞机的主要组成
      • 1.2.2 各组成部分的功用
    • 1.3 飞机的研制过程
    • 1.4 单元测验
  • 2 飞机结构分析概述
    • 2.1 飞机结构设计的基本要求
    • 2.2 飞机主要结构材料
    • 2.3 典型飞行状态的过载
    • 2.4 飞机设计规范简介
    • 2.5 受剪板式薄壁结构
      • 2.5.1 受剪板式薄壁结构模型的假设
      • 2.5.2 板的平衡
      • 2.5.3 杆的平衡
    • 2.6 薄壁结构的承力特点
      • 2.6.1 薄壁结构的受压特点
      • 2.6.2 薄板的剪切稳定性
      • 2.6.3 组合壁板的稳定性
      • 2.6.4 集中力的扩散
    • 2.7 薄壁结构的静不定度
    • 2.8 薄壁结构的受力分析
      • 2.8.1 平面薄壁结构的受力分析
      • 2.8.2 空间薄壁结构的受力分析
    • 2.9 单元测验
  • 3 机翼、尾翼结构分析
    • 3.1 机翼、尾翼的功用与要求
    • 3.2 机翼、尾翼的外载特点
      • 3.2.1 机翼的外载特点
      • 3.2.2 尾翼的外载特点
    • 3.3 机翼结构的典型元件与典型受力型式
      • 3.3.1 机翼结构的典型元件
      • 3.3.2 机翼结构的典型受力型式
    • 3.4 机翼典型受力型式的传力分析
      • 3.4.1 受力分析的基本方法
      • 3.4.2 双梁式直机翼的传力分析
      • 3.4.3 单块式机翼的传力分析
      • 3.4.4 多腹板式机翼的传力分析
      • 3.4.5 机翼各典型元件的受力功用
      • 3.4.6 各典型受力型式结构受力特点的比较
    • 3.5 后掠翼与三角翼的受力分析
      • 3.5.1 后掠机翼的受力特点
      • 3.5.2 单块式后掠机翼的传力
      • 3.5.3 三角翼的结构特点
    • 3.6 气动弹性问题概述
      • 3.6.1 机翼的扭转扩大
      • 3.6.2 副翼反效
      • 3.6.3 颤振
    • 3.7 尾翼及操纵面的结构分析
      • 3.7.1 尾翼的安定面、飞机操纵面的结构分析
      • 3.7.2 全动平尾
    • 3.8 单元测验
  • 4 机身结构分析
    • 4.1 机身的功用及设计要求
    • 4.2 机身的外载和受力特点
    • 4.3 机身典型结构型式的传力分析
      • 4.3.1 机身结构的组成元件及功用
      • 4.3.2 机身结构的典型受力型式
      • 4.3.3 机身结构的受力分析
      • 4.3.4 运输机有效载重引起的地板载荷的传力分析
    • 4.4 机身加强框
    • 4.5 机身开口的受力特点
    • 4.6 气密座舱的受力特点
    • 4.7 单元测验
  • 5 飞机起落装置
    • 5.1 起落架的安装形式
    • 5.2 起落架的构造形式
    • 5.3 起落架的收放形式
    • 5.4 起落架的减震机构
    • 5.5 起落架的机轮和刹车
    • 5.6 起飞降落的一些方法
    • 5.7 单元测验
  • 6 飞机操纵系统
    • 6.1 飞机操纵系统的分类
    • 6.2 飞机主操纵系统
    • 6.3 飞机辅助操纵系统
    • 6.4 自动驾驶仪的组成、功用及工作原理
    • 6.5 单元测验
  • 7 飞机动力装置
    • 7.1 航空发动机的分类
    • 7.2 活塞发动机
    • 7.3 燃气涡轮发动机
      • 7.3.1 涡轮喷气发动机
      • 7.3.2 其他燃气涡轮发动机
    • 7.4 冲压发动机
    • 7.5 发动机在飞机上的安装
    • 7.6 单元测验
  • 8 机载设备
    • 8.1 航空仪表的工作原理
      • 8.1.1 飞行仪表
      • 8.1.2 发动机仪表
    • 8.2 航空电子系统概述
      • 8.2.1 航空电子系统的概念
      • 8.2.2 通信系统
      • 8.2.3 导航系统
      • 8.2.4 探测系统
      • 8.2.5 电子战系统
    • 8.3 飞机飞行控制系统概述
      • 8.3.1 飞行控制系统分类、构成和工作原理
      • 8.3.2 自动飞行控制系统
    • 8.4 飞机通用系统概述
      • 8.4.1 飞机机电系统
      • 8.4.2 飞机环境控制与生命保障系统
      • 8.4.3 航空武器系统
      • 8.4.4 座舱显示系统、控制和记录设备
    • 8.5 单元测验
机身开口的受力特点
  • 1 课堂内容
  • 2 随堂练习

由于生产、使用、维护的需要,在机身上必不可少的存在各种大大小小的开口。显然,开口对机身的强度和刚度都会产生不利的影响,因此需要加强。根据使用要求的不同,加强方式大致分为两类:口盖舱门

1. 口盖

口盖主要是为地面检查维护而开的,在空中不必开启。主要分为受力口盖和非受力口盖。

⑴ 受力口盖

受力口盖本身能承受正应力和剪应力,可用螺钉把它拧在机身上。从受力观点上看,当口盖装上机身后就等于没开口,因此机身上不必另外增加补强构件。

受力口盖一般用在开口较大或不需要经常打开的地方。


⑵ 非受力口盖

非受力口盖有时只用一个弹簧销就可以固定在机身上,因此装卸非常方便。但这块机身蒙皮原来承担的剪流就必须由机身上的加强口框以抗弯的形式来承受。非受力口盖一般用在需要经常检查但开口又不太大的地方。

2. 舱门

某些舱门属于中等开口(如旅客舱的出入舱门等)。中等开口不仅切断了受剪蒙皮,而且还切断了受正应力的构件(如长桁)。由于舱门需要快速开启,其本身不能作为受力构件,需要通过开口周围的补强来传力。

围框式加强:采用井字形加强件组合而成(也可利用机身本身原有的纵向桁条)。组成围框的杆件上将有附加轴力,四周蒙皮上的剪流将增大,应对蒙皮进行局部加强。

轴向力的传递将在开口区之外的参与段内,通过蒙皮的剪切,把切断的桁条上的轴向力集中到开口两侧的加强型材上去。加强垫板与周围的框缘和桁条共同构成一个围框,同时可作为受剪和受轴力构件进行补强。

有些旅客机上采用厚板化学铣切法加工此围框加强件,以减小偏心力矩,形成开口四周整体传力。


大开口舱门,如起落架舱门、炸弹舱门及空投物质的后舱门等,要求在空中也能打开和关闭,因此,舱门不能用做受力构件;而且开口一般都比较大,仅采用局部加强的方式无法满足补强要求。

大开口区域的传力及构造特点


⑴ 弯曲情况

由于炸弹舱的大开口把机身下部的桁条和蒙皮都切去了一部分,因此在弯矩作用下,原来由它们承担的轴向力必然要重新分配到开口两侧的纵向构件上。

此外,在开口两端的过渡区域,桁条和蒙皮必须经过一段距离后才能参与受力。因此,开口区和过渡区的纵向构件都需要加强,这必然会引起结构重量的增加。

⑵ 扭转情况

扭矩Mt作用时,对于闭剖面的周边段,有常剪流q0(Mt/(2πR2))来平衡;对于有开口的剖面,其平衡是由未开口的两侧壁板剪流qˊ形成的力偶来平衡。qˊ在左右侧壁上大小相同,方向相反。

  

蒙皮上的剪流在开口前与开口后是不相等的(qˊ>q0),因此隔框上的剪流出现了突变,开口处的端框的综合剪流如下图所示。所以,开口处的隔框也必须加强,在有条件的情况下,一般都采用腹板式加强框。从传力角度看,加强框的作用是将闭周边段蒙皮的剪流传给开口两侧的蒙皮,而开口段则用两侧蒙皮剪流组成的力偶与外扭矩平衡。


开口两侧壁板上的剪流为qˊ,若上下桁梁之间的高度为H,则剪力Q=qˊ* H,此剪力对每个侧壁都组成力偶Q*LA。由于侧壁是平衡的,所以必须要有附加弯矩△M与力偶Q*LA平衡。


附加弯矩△M使桁梁产生正应力,正应力的方向在4根桁梁中对角线的两桁梁是相同的。理论和试验表明:这种附加弯矩△M衰减很快,其影响区域的长度近似的与开口区域的宽度相等。

综上,在扭矩作用下,开口区的蒙皮、隔框和桁梁都要进行相应的加强。

对于炸弹舱门,除了承受作用在舱门上的气动载荷(尤其是打开时载荷较大),不参与机身的总体受力。