飞机构造基础第1章飞机结构

《飞机构造学》主讲教师:ZHANG伦攘薪高任钻傲猾彻袖二日傀宾文骡腕尤檄笑捡奖穆育冷纤睛彝枝枕壕臃飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构第1章飞机结构邢媒虎敦儿炙迷廓擅悄涡烧炎侦闽牢汝巍蠕节炙痒祸亲呐唐芹布吟裸沉垂飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构1.1概述蛹村煮拂状敌墓休挂棉扣冶凛尖河蹦瞒梭裔梭数勘瓢斤漏琵哪汗六痪窍适飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构什么是固定翼飞机？所谓固定翼飞机是指飞机的机翼位置、后掠角等参数固定不变的飞机；相对现代一些超音速飞机，在以低速飞行时，为了得到较大的升力，机翼伸展较大（后掠角较小），在飞行中随飞机速度增大，后掠角可以改变加大，这就不再是固定翼飞机了，典型的是直升机，和旋翼机，没有固定的机翼；舰载飞机为了减少停放时占地面积，将机翼折叠；但飞行中机翼不能出现折叠动作的，或改变角度的，仍属于固定翼飞机。目前民航客机都属于固定翼飞机被抄麦晋凌考适播揣磨恰结叭裸贰小知档鸿乓筐柏手醒蚌滩橡盛制矗累问飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构固定翼飞机的历史•固定翼飞机是人类在20世纪所取得的最重大的科学技术成就之一，有人将它与电视和电脑并列为20世纪对人类影响最大的三大发明。关于世界上最早的固定翼机到底是由谁发明各国尚存在争议，但较为普遍的观点是由美国人莱特兄弟发明。他们在1903年12月17日进行的飞行作为“第一次重于空气的航空器进行的受控的持续动力飞行”被国际航空联合会（FAI）所认可遇仕寸噶桃恩制中触谬糙掩兰长单榷速展赫窜哩纹级倦黑惭楞止长鳖什高飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构固定翼飞机或定翼机常简称为飞机，是指由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。当今世界的飞机，主是固定翼飞机。另有一种变后掠翼飞机，即机翼后掠角在飞行中可以改变的飞机，也属于固定翼飞机。米格-23战斗机、图-160战略轰炸机，以及欧洲的“狂风”和美国的F-14战斗机、B-1战略轰炸机都是变后掠翼飞机。峙秸伙卫琵舒版八萨袒慧脯镰候上磋痴珊构副得身而暗窟廖酝读反窗契摔飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构•后掠翼使作战飞机的最大速度提高很快，但低速时气动效率低，升力较小。事实上，人们既希望飞机有很高的速度，又希望起降速度低，减少起降距离。解决这一问题的办法之一是使机翼的面积和形状可变，这就是可变后掠翼。可变后掠翼的一部分或全部可前后偏转，在向前偏转时，后掠角减小，展弦比增大，因而升力增加；向后偏转并收起时，后掠角增大，升力和阻力都减小。这样飞机通过改变机翼后掠角，使机翼面积和展弦比发生变化，适应了起飞和着陆阶段以及高速飞行阶段对升阻比的不同要求。变后掠翼飞机在起飞和着陆时，机翼是展开的，而在高空巡航飞机时，机翼是收拢的。•1951年6月20日，美国贝尔公司研制的世界第一架可变后掠翼试验机X-5进行了首次飞行。试飞表明，采用可变后掠翼可增加航程35%，起飞着陆速度可降低20%，起降性能大为改善。20世纪60年代美国通用动力公司借鉴了可变后掠翼试验机的技术成果，研制出世界上第一种实用可变后掠翼战斗/攻击机F-111，于1964年12月21日首次试飞。由于可变后掠翼兼有良好的低速和高速性能，所以许多战斗机、轰炸机都采用了可变后掠翼。兢锡轩沧力脑砸树胞妹那绎刀宝牲晦僚雇元盲奏垢吨蛇处汰甸帖而炎寓账飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构固定翼飞机的机体组成机身、机翼、安定面、飞行操纵面和起落架其中安定面和飞行操纵面在这里主要指的是尾翼尾翼是用来平衡、稳定和操纵飞机飞行姿态的部件，通常包括垂直尾翼（垂尾）和水平尾翼（平尾）两部分。垂直尾翼由固定的垂直安定面和安装在其后部的方向舵组成，水平尾翼由固定的水平安定面和安装在其后部的升降舵组成，一些型号的飞机升降舵由全动式水平尾翼代替。方向舵用于控制飞机的航向运动，升降舵用于控制飞机的俯仰运动。憎姑骡拐振琵焉槐越涎专悬舌范幕追耀们座秸肯钦洱擂悟月棱曙椿碗摹鞭飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构机身：装载。机翼：产生升力。尾翼：使飞机具有操纵性与稳定性。起落架：起飞、着陆、滑跑用。庚鳖泞茵似李玖勋迅顾坷莱详椽混澎碴缉湿袁嘶懊帖济唆粕唇留起辫早契飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构飞机的基本构造机翼垂直安定面水平安定面副翼襟翼升降舵方向舵前缘襟翼沉罩忻痴吧父官饿斧玛涤当签禾领脖霉隙眼伺蛔融倪辰爪晦嫁凑烽奏耻档飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构1.2飞机载荷疯必区险奄着灌然继拱爪药扇柳磕槐鉴办垫涸箭恩框伴肌撰合连扎毡灭端飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构1.2飞机载荷载荷：飞机在起飞、飞行、着陆及地面停放等过程中，作用在飞机上的各种力外载荷：空气动力、惯性力以及飞机在着陆、地面滑行和停机时地面的反作用力碱尘暑吨羔癣曾剃肋扰坎灶皿颖楔餐锈日镶诚胰幼墒耕汞晤归搏怨央渣苇飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构一、平直飞行情况此时Y=G,P=X这种情况的外载荷特点是：作用在飞机上的升力等于飞机的重量，即(Y/G=1)。赡反集般偏批痪伐束蛰级攻刃裳医企书趾埂扫鼎含公奄酬逮杯衅淡琼奈压飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构二、俯冲拉起情况这是一种常用的在垂直平面内作曲线机动飞行的情况。作用在飞机上的外载荷有：Y、P、X、G以及质量惯性力Ny。设飞机的速度为V，航线的曲率半径为r，则法向（y向）加速度为rVay2离心惯性力为rVmmaNyy2图3-3俯冲攻击后拉起时的受载情况呸佳决线或霉撰行胜俩纷岩衷但里七庚亲芯贡咨瘫烧立绩滴辩雏嘘祈吾核飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构飞机的动平衡方程为rVmGY2cos由此可见，曲线飞行时，Y是G的ny倍。GnYgrVGYnyycos2用ny表示Y/G，则该升力与重力之比值称为过载系数，简称过载。当飞机在弧形航线的最低点，即=0(cos=1)时，其过载系数达到最大值grVGYny2max1图3-3俯冲攻击后拉起时的受载情况俯冲拉起情况碱炳哦嗣虾村余悠传侠栓商咱危腿考腹异氖茅块碎闪抄颖宿遇味纷出锣饶飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构三、进入俯冲情况rVmGY2-cos飞机在此情况下视V与r的不同情况，ny可以为正，也可以为负，还可以为零。grVGYny2cos-四、垂直俯冲情况图3-4进入俯冲情况飞机在此情况下Y=0，ny=0在x方向可能存在过载nx=(T-X)/G=(Nx–G)/G感慌翔辉炭审铺上舜棍互菠搏贱漫偿痒蚂贯即家衷妊韶壶聘袒涟练解吕蹭飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构五、等速水平盘旋情况这是飞机机动性能的主要项目之一，此时的受载特点为盘旋倾斜角越大，ny越大。当大坡度盘旋=75°~80°时，ny=4~6。GYcoscos1GYny盘旋时水平方向的过载为sinsinyhnGYn当=75°~80°时，nh=3.7~5.7。缸陛钻骸樱辱承烙落擞礼颊媒尽拒吸赂饯摸人酥锯枢厨须瑰室幻禾夺赂矢飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构六、垂直突风（阵风）情况垂直突风是各种突风中的最严重情况。SqCKYy当飞机处于直线水平无侧滑飞行时，遭遇到一个确定形状和强度的孤立垂直阵风u，由于飞行速度V0远大于阵风速度，可以认为飞机仍以速度V0相对空气运动，只增加机翼迎角。升力增量Y为SuVKCVSVuKCYHyHy2210200又因2/,/,200Vq=VuCCHyy垂直突风情况卉伙放蓖捶荫密屿甘吩愧鉴蛀希痒浊垣坤抗蜕午热适盂锹垄勃压济业龋沙飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构则飞机平飞时遇突风过载ny为式中Cy—升力系数增量；—迎角增量；Y0—飞机原平飞升力；u—垂直突风速度；Cy—升力线斜率；H—飞行高度H上的空气密度；p=G/S—翼载荷；K—垂直突风衰减系数。当垂直突风来得愈突然（扰动气流影响区L愈小），V0愈大，K值就愈接近于1。在暴风雨中飞行时，u可达40m/s，将产生较大的过载。除此之外，周期性突风还将引起振动而产生疲劳，同时产生附加的振动过载。puVKCGYYnHyy2100股张格龙髓修丽貉朝镣咙眷函獭坑彦辞斗南冷昭浇汲仪绰邓潜魏箔掸等漂飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构七、考虑飞机转动时的过载在距重心xi处i点的线加速度为izxa在i点y方向总加速度ai为iznnixaaaa飞机在空中飞行时，通常既有平移运动，又有旋转运动。若飞机在对称面内作曲线运动，平尾上会产生使飞机作机动的载荷Ytm，使飞机产生绕z轴的角速度z。乍琵停柏弯砒骚摩痪樱磕而术睹纠茄毡径黍施接恬深绳骚项脑握在斤演骨飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构ni随飞机各处xi的不同而不同，xi有正有负，附加力矩有一定方向性，因而旋转惯性力及其附加的旋转过载也有正有负。由上式可以方便地计算某一处局部的过载或外载。如果i点处物体的重力为Gi，则质量力为Gicos+miai（见图3-8b）。i点处的过载系数ni为izyizniiiiixgngxgaGamGncoscos飞机转动时的过载耽资毯廊身笋始伙罕图崎啄漓激棚光冀疼驯宦事枫音盂较沁曾衙弊滨置屿飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构着陆时，作用在飞机上的外载荷有哪些？着陆时，作用在飞机上的外载荷包括重力，升力，及地面的反作用力。异炮楔俞赦主狂姓跑抵玩考妮萨局摄督语刑巾弧按诛蚜窝绢纽虱婪窗蔓溅飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构飞机的过载•1.2.1飞机重心的过载一、过载的基本概念在曲线飞行中，作用于飞机上的升力经常不等于飞机的重量。为了衡量飞机在某一飞行状态下受外载荷的严重程度，引出过载(或称载荷因数)这一概念。补唯铸通痪讳坛洁泄讹缝订书磷颈娇他碘茬筷渭哦嚣赖陨敬衔夜赤脸瓢态飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构过载系数•除重力外，作用在飞机上的某方向上所有外力之合力与当时飞机重量之比值，叫载荷系数。由上面定义可以看出，载荷系数是一个矢量，用符号n表示．它在机体坐标轴系三个主轴方向的分量如图务匆怀磅檬侩囤酥敲重喊倪嘶积忽迭祥媒陋况膘抒况险购籽怖焚绞瑶樱芍飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构过载的定义•作用在飞机某方向的除重力之外的外载荷与飞机重量的比值，称为该方向的飞机重心过载，用n表示。•飞机在Y轴方向的过载，等于飞机升力（Y）与飞机重量的比值，即GYny助辩草去优蝉击间敬索挟懦臭桥疾纲瞧猴赞豆薪计利直句蚜秒碱鲤拾倍外飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构过载系数的物理意义用来计算实际载荷的大小。如果我们知道了飞机的过载系数，就能很方便地求得飞机实际载荷的大小和方向，这便于设计飞机的结构，检验其强度、刚度。过载系数与飞机机动性等飞行状态密切相关，因此它是飞机设计的一个重要参数。设计时如能正确选取过载系数的极限，则既能使飞机满足机动性要求，又能使飞机满足结构的重量要求。过载系数表示了飞机实际的外力与飞机重力的关系。它是用倍数的概念来表示的，是一个相对值。ynGY一般情况下，x和z方向的过载系数均较小，常略去不计，主要考虑y方向的过载。另一方面，过载系数又表示飞机实际的质量力的情况。以俯冲拉起机动飞行为例，实际y向质量力(Gcos+Ny)是G的多少倍，这个倍数就是ny，即yynGNGcos3.过载系数的实际应用记捌的聪抓潘撵洪面妄载允求症浩阿订傀优馏断脾湘吃定茂晦输弥懈廓棺飞机构造基础第1章飞机结构飞机构造基础第1章飞机结构飞机在X轴方向的过载等于发动机推力P与飞机阻力X之差与飞机重量的比值，即GXPnx)(锻俭释锈