第五章-飞行器结构

第五章飞行器的构造第五章飞行器的构造◆空气动力要求◆飞行器结构是飞行器各受力部件和支撑构件的总称5.1飞行器结构的一般要求和采用的材料5.1.1对飞行器结构的一般要求◆重量要求◆使用维护要求结构应满足飞行性能所要求的气动外形和表面质量在满足强度、刚度和寿命的条件下重量尽量轻结构便于检查、维护和修理，易于运输、储存和保管◆工艺和经济性要求在一定生产条件下要求工艺简单、制造方便、生产周期短、成本低比强度大、比刚度大；耐高低温；抗腐蚀、耐老化；抗疲劳性好；易加工，价格低。◆对飞行器结构材料的要求铝合金、镁合金、钛合金、合金钢、复合材料等。LY12CZ，LC4，30CrMnSiA，1Cr18Ni9Ti……5.1.2飞行器结构采用的主要材料◆常用的飞行器结构材料◆复合材料有诸多的优点，是今后发展的趋势5.2航空器的构造5.2.1气球和飞艇的基本构造气球一般用，薄膜材料制造球体。轻气球和氦气球用塑料薄膜，热气球用尼龙、涂胶薄膜。载人气球通常是在气球下方安装吊篮，吊篮中乘坐人员或安放动力装置。吊篮气囊加热器放气阀飞艇通常是流线型囊体，尾部有安定面和操纵面，囊体下部安装吊舱和动力装置等，动力装置也有安装在囊体两侧或尾锥部位的型式。吊舱气囊水平尾翼垂直尾翼发动机飞艇囊体有软式、半硬壳式和硬壳式三种。半硬壳式和硬壳式的囊体由硬式骨架，表面蒙气囊材料构成。气囊骨架软式飞艇◆飞机的组成及各部件的功用5.2.2飞机的基本构造尾翼：提供平衡气动力，操纵力和力矩机翼：主要提供升力，内部装载，作为起落架、发动机等其它部件的安装基础起落装置：飞行器起飞、着陆和停放用的部件操纵系统：控制舵面运动的系统机身：提供内部装载空间，是其它部件的安装基础。分布力－－气动力，重力集中力－－发动机、起落架等的作用力（1）作用在机翼上的外载荷：1、机翼和尾翼◆弯矩（2）外力在结构中引起的内力◆剪力◆扭矩机翼上的载荷集中力分布力翼梁（红色）翼肋（绿色）桁条（黄色）机翼骨架结构（3）机翼的受力构件纵向骨架——翼梁：承受弯矩；纵墙：承受剪力；缘条腹板翼梁桁条：支撑蒙皮，将气动力传给翼肋。各种桁条剖面横向骨架——普通翼肋：维持翼型，把蒙皮和桁条的力传给翼梁；加强翼肋：除普通翼肋作用外，承受集中力。翼肋减轻孔蒙皮：维持气动外形，将气动力传给桁条和翼肋，与翼梁纵墙的腹板形成闭室承受扭矩。（4）机翼的构造形式a）蒙皮骨架式（单梁、双梁、多梁）b）整体壁板式c）夹层式蜂窝夹层泡沫夹层2、机身分布力——气动力，重力集中力——机翼、尾翼、发动机、起落架、装载物等的作用力（1）作用在机身上的外载荷：（2）机身中的内力垂直弯矩、水平弯矩、垂直剪力、水平剪力、扭矩（3）机身的受力构件桁梁、桁条、隔框、蒙皮（4）机身的构造形式a）蒙皮骨架式（桁梁式、桁条式和硬壳式）b）整体壁板式c）夹层式３、起落装置功用：起飞、着陆、滑行、停放、减震、消振种类：轮式、滑撬式、浮筒式、滑车式、气垫式等轮式（DC-9）滑撬式起落架（直9）船身式或浮筒式（水轰-5）滑车式起落架（某无人机）（1）典型起落架的组成收放机构机轮、刹车支柱、减震器（2）起落架的布置形式a）后三点式尾轮主轮运-5前轮主轮b）前三点式A319鹞式前主轮后主轮辅助轮c）自行车式辅助轮（3）前三点式与后三点式起落架性能比较b）前三点式具有滑跑稳定性a）前三点可强力制动而无“倒”立危险c）前三点式机身轴线基本水平，驾驶员视界好，可安装喷气发动机（4）辅助起落装置a）起飞：增升装置，起飞助推火箭，弹射装置b）着陆：减速伞，反推力装置，拦截索起飞助推火箭（无人机）着陆减速伞（Sr-71）舰载机的拦截索钩（F/A-18E）拦截索钩5.3航天器的构造航天器分为专用系统和保障系统。专用系统因航天器不同而有所区别，保障系统是保障航天器正常工作所必须的，也是大多数航天器所相同的。天文望远镜、光谱仪、摄象机、通信卫星的转发器等专用设备结构系统、温度控制系统、生命保障系统、电源系统、姿态控制系统、轨道控制系统、返回着陆系统。◆专用系统◆保障系统中巴资源卫星5.3.1卫星的基本结构美国海洋资源卫星伽里略号木星探测器5.3.2载人飞船的基本结构“阿波罗”载人宇宙飞船“联盟号”宇宙飞船航天飞机由轨道器、燃料储箱和助推火箭组成。除燃料储箱外，其余是可以重复使用的。5.3.3航天飞机的基本结构轨道器助推火箭燃料储箱美国的航天飞机前苏联的航天飞机航天飞机的运输航天飞机B7475.3.4空天飞机的组成和飞行方式空天飞机是能够象飞机一样自己起飞和降落的航天器在过渡阶段可以先用现有飞机搭载，实现水平起飞，多次重复使用。5.3.5空间站功用和组成对于需要长时间在空间逗留的工作任务，空间站提供了可能的环境。空间站的功用包括：对地观测，天文观测、科学研究、微重力试验和生产、在轨服务基地等。空间站的结构一般是由按功能划分的舱段组成，基本组成有：能源舱、工作舱、生活舱、太阳能电池阵，姿态控制系统、通讯系统、对接系统和连接过渡舱等。和平号空间站阿尔发国际合作空间站5.4.1火箭的基本构造火箭包括：探空火箭和运载火箭。◆多级火箭的组合方式串联、并联和混合式探空火箭是在航空器和低轨道卫星之间的探测工具。运载火箭是发射航天器的工具。◆多级火箭的级间分离方式热分离和冷分离5.4火箭和导弹的构造1号丁1号丙改2号丙2号丁2号E3号3号甲3号乙4号乙长征系列运载火箭◆按飞行方式和气动外形分：有翼导弹和弹道导弹◆按作战分：战略导弹和战术导弹◆按攻击目标分：反舰导弹，反潜导弹，反坦克导弹，反弹道导弹◆按发射和目标位置分：空对空导弹，空对地导弹，地对空导弹，岸对舰导弹5.4.2导弹的基本构造红外探头控制系统制导系统战斗部弹翼发动机舵面弹体一．有翼导弹◆战斗部系统：摧毁目标◆动力系统：提供飞行动力◆制导系统：引导控制导弹以一定精度飞向目标◆弹体：装载设备、承受载荷、维持外形1、组成和功用（1）气动布局：正常式、鸭式、无尾式、可偏弹翼式（2）按弹翼周向分布：平面形，X形，十字形2、气动外形3、巡航导弹大部分航迹处于“巡航”状态的导弹，攻击距离远，一般采用喷气发动机或冲压发动机。战斧式巡航导弹A）对地b）试验c）对舰二．弹道导弹由于飞行轨迹象炮弹的轨迹，故得名弹道导弹稠密大气层边界战术导弹：小于1000公里战略导弹：近程1000~2000公里中程2000~5000公里远程5000~8000公里洲际8000~16000公里2、多级导弹级间分离：热分离和冷分离3、弹道导弹的控制：燃气舵，摆动发动机，摆动喷管，固定式姿态控制发动机，二次喷射技术摆动发动机摆动喷管二次喷射技术集束式多弹头4、多弹头控制方式分导式多弹头机动式多弹头