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
气密座舱的受力特点
  • 1 课堂内容
  • 2 随堂练习

现代飞机大多都在空气稀薄的高空飞行,为了保证空勤人员和旅客在高空飞行时的正常工作条件和生理条件,都采用了气密座舱。在气密舱内提供了必须的氧气,空气压力、温度和湿度。为了保证仪表、设备安全可靠的工作,需要使它的外界环境有一定的温度和压力,因而也需要放置在气密舱内。

气密座舱是薄壁结构,除了受到由于气密性要求引起的压差外,也可能是机身整体受力的一部分。

座舱增压的一般情况:高度低于2000~3000m时,舱内压力与外界一样,不必增压;高度超过2000~3000m以后,才开始增压。


曲线a代表一种典型的增压方式。从2000m高度开始增压并保持压力不变,当飞行高度超过7400m后,气密座舱内、外的压差已经达到4×104Pa,为保证结构不被破坏,就必须维持压差不再增加,于是气密座舱内部的压力开始随飞行高度增加而下降。

因此,当飞机从海平面爬升到2000m时,座舱内的压力变化与标准大气一致。高度2000~7400m时,舱内气压始终保持2000m高度的标准大气压力。高度超过7400m后,舱内气压随高度增加而下降,但始终比外界高4×104Pa。因此,飞机在10000m高空巡航时,舱内气压相当于3300m高度时的气压。再加上调温设备,气密舱内的环境是比较舒适的。

曲线b从3000m开始增压,在7200m以后保持3×104Pa的压差,适用于巡航高度较低的飞机。

对于飞行高度更大的歼击机来说,是否要求保持更大的内外压差?答案是否定的,因为压差越大,结构强度要求就越高,从质量要求来看是不合适的。另外,压差过大,在高空一旦漏气(作战时可能性更大),压力迅速下降,会引起飞行员生理上的不适应而失去知觉,严重时可能危及生命。若以3×104Pa的压差在20000m高空飞行,座舱内压力相当于8000m高度的标准大气压力,显然飞行员是难以承受的,一般通过佩戴氧气面罩来克服。因此,座舱内外的压差不能过大,有的飞机在作战时有意减小压差以防万一。


气密舱根据使用及外形要求,可做成各种不同的形状,但其共同点都是用来承受压力差。


假定一个具有球形端部的球柱形气密座舱,其沿纵向的正应力为σs,沿圆周方向的正应力为σR,应力的大小可由平衡条件得出。

分布压力p沿机身轴向的合力为p*πR2;纵向正应力σs在壁厚为δ的的圆环剖面上的合力为2πRσsδ,由平衡关系可得:σs=pR/(2δ)

由图c的平衡关系可得:2pR=2σRδ→σR=pR/δ。即:沿圆周方向的正应力σR是沿纵向的正应力σs的两倍。如已知压力p和座舱的尺寸,就可进行强度计算了。

下图所示的是由风档和活动舱盖组成的气密座舱。风档的正前方装有平面防弹玻璃,两侧为曲面有机玻璃。固定玻璃的骨架由铆钉铆在机身蒙皮上。


活动舱盖也是由金属框架制成,上面镶有较厚的有机玻璃。活动舱盖可以设计成推动式或翻转式。无论哪种活动舱盖,都应连接在座舱口框上,而且紧急情况时还能自动抛盖。

在气密载荷作用下,舱盖通过滑轮把载荷传给机身口框上的滑轨。所以由舱盖传来的集中力经过许多铆钉,由滑轨传至口框再到机身蒙皮,应力由不均匀逐渐变得均匀。


气密座舱使飞机结构重量增加不少。为了安置气密座舱,不仅蒙皮要加厚,而且铆缝还需要密封,同时还要考虑飞机的疲劳,因此必然会引起结构重量的增加。