飞机的材料与结构

飞机的材料与结构飞机的结构受力情况飞机结构和材料受到的挑战•受力–剪切–弯矩–扭矩–拉压•疲劳–循环–振动•冲击载荷•热•腐蚀•气动弹性•破坏对飞机材料的要求•强度、刚度、密度、比强度、比刚度–强度：抗拉破坏力/横截面积–刚度：应力/应变–比…度：/密度•容忍温度变化范围大，热膨胀性能好•抗疲劳•抗老化，腐蚀•加工性能好，经济性好•维护修理方便飞机使用的主要材料•铝合金（轻，耐腐蚀，低温性能好）•镁合金（轻，抗腐蚀差，低承力，高刚度部件）•合金钢（大载荷，不同钢具有不同的特性）•钛合金（轻，比强度高，耐热，抗腐蚀，加工困难，昂贵）•复合材料•复合材料–两种以上材料复合而成–密度低，比强度比刚度高，抗疲劳，工艺性好–破坏性能差，修复困难–增强体（不连续相）•承力主体•高强度，高模量纤维•玻璃纤维，芳纶，硼，碳，石墨–基体（连续相）•粘结增强体，传递载荷•高韧性，低模量•树脂，铝合金，钛合金，陶瓷，碳–方向性，刚度强度可分配飞机的结构•机翼结构•机身结构典型机翼的结构•纵向骨架–翼梁——主要承受剪力和弯矩–纵墙——形成封闭盒段，承受扭矩–桁条——支持蒙皮，传递载荷，承受部分弯矩•横向骨架（连接蒙皮和纵向骨架，保持气动外形，将载荷传递给翼梁）–普通翼肋–加强翼肋•蒙皮（承受局部气动载荷，参与承受剪、扭、弯）翼梁纵墙桁条翼肋机翼的其他结构形式•张线蒙布式•蒙皮骨架式–薄蒙皮梁式–多梁单块式–多墙厚蒙皮式•整体壁板式•夹层结构夹层壁板的使用导致翼梁取消整体壁板机翼实心夹层式机翼机身的受力•集中载荷为主机身结构形式•蒙皮骨架式–桁梁、桁条式–硬壳式•整体壁板式•夹层式蒙皮骨架式机身构造机身隔框与桁梁整体壁板与夹层式机身机身开口折叠与活动部分衡量飞机结构的指标•最大表速•过载•结构安全性–强度裕度–结构冗余–损伤容限•机体寿命–疲劳–老化–腐蚀飞机的静力实验鸟撞强度裕度损伤容限破损安全碰撞疲劳飞机的寿命飞机抗腐蚀飞机的气动弹性问题静气动弹性•机翼弯曲•副翼反效颤振的原理刚心的概念：剪力通过该点只产生弯矩，不产生扭矩影响颤振的因素•三心的相对位置–配重•弯扭刚度，尤其是扭转刚度•固有频率防颤振配重调节固有频率下节课参观实验室的安排•地点：航空创新实践基地•时间：上课时间，周二晚7:20~8:55•分组见学堂公告