第4章飞行器构造2007925

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1、第四章 飞行器构造,飞行器构造特点,在满足强度和刚度要求的前提下使重量尽可能地小 飞行器结构满足飞行性能所要求的气动外形和表面质量 飞行器结构要求使用方便，便于检查、维护和修理，使用过程中要安全可靠，易于运输、存储和保管 在一定的生产条件下，飞行器结构要求工艺简单，制造方便，生产周期短、成本低,飞行器结构采用的主要材料,铝镁合金：具有较高的比强度和比刚度，并具有良好的耐腐蚀性和低温性能，价格低廉 合金钢：具有较高的比强度、工艺简单、性能稳定、价格低廉 复合材料：由两种或多种复合而成的多相材料，具有密度低，比强度、比刚度高，抗疲劳性能、减震性能和工艺成型性能好等特点。,飞机构造组成,4.1 机翼

2、,机翼的基本构造元件 机翼的构造形式,4.1.1机翼的基本构造元件,机翼是飞机最主要的部件之一，其主要功用是产生升力。 同时机翼内部可以用来装置油箱和设备等；在机翼上还安装有改善起降性能的增升装置和用于飞机侧向操纵的副翼；很多飞机的起落架和动力装置也固定在机翼上。,翼梁,翼梁是最强有力的纵向构件，承受全部或大部分的弯矩和剪力。翼梁由缘条、腹板和支柱等组成，剖面多为工字型。翼梁固支在机身上。,纵墙,纵墙与梁的区别在于缘条很弱且不与机身相连，也即纵墙与机身铰接。纵樯通常布置在机翼的前缘或后缘，与机翼上下蒙皮相连，形成一封闭的盒段以承受扭矩。,桁条,用铝合金型材或板弯件制成，铆接在蒙皮内表面，支持和

3、加强蒙皮。,翼肋,形成并维持剖面之形状；并将纵向骨架与蒙皮连成一体；把由蒙皮和桁条传来的空气动力载荷给翼梁。 如果是加强翼肋，则还要承受和传递集中载荷。,蒙皮,蒙皮通常用硬铝板材制成，用铆钉或粘接剂固定于纵横向骨架上，形成光滑的表面。空气动力直接作用在蒙皮上。,接头,接头的功用是将载荷从一个构件传递到另一个构件。,4.1.2 机翼的构造形式,机翼的构造形式随着飞机速度的增加而改变。在机翼构造形式的发展过程中，最主要的变化是维形构件和受力构件逐渐合并。 机翼的主要构造形式有： 构架式机翼 梁式机翼 单块式机翼,构架式机翼,构架式机翼主要用于飞机发展的初期，其结构特点是受力件与维形件完全分工。构架

4、式机翼的受力骨架是由翼梁、张线、横支柱（或翼肋）等组成的空间桁架系统；其蒙皮是用亚麻布制成，只起维形作用。,梁式机翼,梁式机翼的特点是布置有强有力的翼梁、较少且较弱的桁条并采用较薄的硬质蒙皮，常用金属铆接结构，为现今飞机所广泛采用。 根据翼梁的数量不同，可以进一步将梁式机翼分为单梁式机翼、双梁式机翼和多梁式机翼。,单块式机翼,单块式机翼的特点是蒙皮较厚，桁条较多也较强，翼梁的缘条很弱，甚至没有翼梁而只有纵墙。 单块式机翼的维形构件和受力构件已经完全合并，亦为现代飞机所广泛采用。,4.2 机身,民用飞机机身的主要功用： 装载乘员和货物 安置各种系统设备 连接机翼和尾翼等构件 有的还固定动力装置和

5、起落架,4.2.1 机身的构造形式,机身的构造形式也是随着飞机速度的增加而改变的，也是维形构件逐渐与受力构件合并。 机身的主要构造形式有： 构架式机身 桁梁式机身 桁条式机身,构架式机身,构架式机身由受力空间桁架系统和不参与总体受力的蒙皮构成。,桁梁式机身,桁梁式薄壁结构机身的受力构件包括桁梁、桁条、隔框（普通框、加强框）、蒙皮和接头。 桁梁式机身的特点是布置有剖面较大的桁梁、桁条较少且较弱、蒙皮较薄。,桁条式机身,桁条式机身的受力构件包括桁条、隔框（普通框、加强框）、蒙皮和接头。其特点是蒙皮较厚，桁条较多也较强。,4.3 尾翼,尾翼的主要功用是保证飞机的纵向和方向的平衡，并使飞机在纵向和方向

6、上具有必要的稳定性和操纵性。 一般，尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。前者由固定的水平安定面和活动的升降舵组成，后者则由固定的垂直安定面和活动的方向舵组成。,4.3 尾翼,尾翼的构造基本上与机翼的构造相似，也由纵、横向骨架和蒙皮、接头组成。小型飞机的安定面多采用梁式构造，大型飞机的安定面一般都采用多纵墙的单块式构造。,4.4 操纵面,主操纵面 辅助操纵面,4.4.1 主操纵面,操纵面亦称舵面。 通常，飞机具有三个主操纵面，即升降舵、方向舵和副翼。通过操纵这三个主操纵面的偏转，就可以实现对飞机的俯仰、方向和横侧姿态的控制。,4.4.1 主操纵面,主操纵面的构造通常为由梁、肋、蒙皮、接头以及后缘型材组成

7、的无桁条单梁式。,升降舵,通常，升降舵安装在水平安定面的后缘，由驾驶员推、拉驾驶杆盘进行操纵，以供飞机作俯仰运动之用。 部分高速飞机采用了全动式水平尾翼，目的是为了提高飞机在高速飞行时的操纵效能。,方向舵,方向舵位于垂直安定面的后缘，由驾驶员踩动脚蹬控制，以供飞机作偏航运动之用。,副翼,副翼装在机翼的后缘，由驾驶员左右移动驾驶杆或转动驾驶盘进行操纵。两侧机翼上的副翼偏转方向总是相反的，从而使一侧机翼上的升力增加而另一侧机翼上的升力减小，以达到使飞机作倾侧运动之目的。,4.4.2 辅助操纵面,辅助操纵面的作用主要是为了改善飞机的某一方面的性能。现代飞机上的辅助操纵面主要包括： 增升装置 扰流片

8、减速板 调整片,增升装置(1),增升装置的功用： 增升装置的主要功用是在起飞降落时增加机翼的升力，从而降低飞机的离地和接地速度，缩短起飞和降落滑跑距离。,增升装置(2),增升装置的增升原理： 目前所使用的增升装置的增升原理主要有三类： 增大翼型弯度； 增大机翼面积； 控制机翼上的附面层，推迟气流的不利分离。,增升装置(3),增升装置主要种类 目前所使用的增升装置的种类主要有： 襟翼 前缘缝翼 前缘襟翼和克鲁格襟翼 附面层控制,襟翼(1),一般的襟翼位于机翼后缘，靠近机身，在副翼的内侧。襟翼放下时，既增大机翼的升力，同时也增大飞机的阻力，因此通常在起飞阶段，襟翼只放下较小的角度，而在着陆阶段才放

9、下到最大角度。,襟翼(2),襟翼的种类很多，常用的有： 分裂襟翼 简单襟翼 开缝襟翼 后退襟翼 复合襟翼,分裂襟翼,分裂襟翼（也称开裂襟翼）象一块薄板，用铰链安装于机翼后缘下表面并成为机翼的一部分。,分裂襟翼一般可把机翼的Cymax提高7585。,简单襟翼,简单襟翼的形状与副翼相似，用铰链连接于机翼后缘，其构造比较简单，不偏转时形成机翼后缘的一部分。 简单襟翼放下最大角度时，大约能使Cymax增大6575。,开缝襟翼,开缝襟翼是在简单襟翼的基础上改进而成的，当开缝襟翼放下时，其前缘与机翼之间形成一条缝隙。 开缝襟翼的增升效果较好，一般可使Cymax增大约8595。,后退襟翼,后退襟翼工作时，既

10、向下偏转同时又沿滑轨向后移动，也即既增大翼型弯度又增加机翼面积。 后退襟翼一般可使翼型的Cymax增大约110140。,复合襟翼,复合襟翼由后退襟翼和开缝襟翼合并设计而成，其增升效果更好，为现代飞机所广泛采用，但其结构相应地也更复杂。,前缘缝翼(1),前缘缝翼是安装在机翼前缘的一段或几段狭长的小翼面，当前缘缝翼打开时，它与基本机翼前缘表面形成一道缝隙，前缘缝翼的作用相当于附面层控制。 通常，前缘缝翼在大迎角，特别是接近或超过基本机翼临界迎角时才使用。,前缘缝翼(2),目前所使用的大多是自动式前缘缝翼。这种前缘缝翼用滑动机构与基本机翼相连，依靠前缘空气动力的压力和吸力来自动控制其闭合和打开。,前

11、缘襟翼和克鲁格襟翼(1),前缘襟翼就是可偏转的机翼前缘。在大迎角下，前缘襟翼向下偏转，使前缘与来流之间的角度减小，气流沿上翼面的流动比较光滑，避免发生局部气流分离，同时也增大了翼型的弯度。前缘襟翼与襟翼配合使用可进一步提高增升效果。,前缘襟翼和克鲁格襟翼(2),克鲁格襟翼的作用与前缘襟翼相同。它一般位于机翼根部的前缘，靠作动筒收放。打开时，伸向机翼前下方，既增加机翼面积，又增加翼型弯度，具有较好的增升效果，但其结构相当复杂，故实际应用的不多。,附面层控制,附面层控制系统的增升作用主要是利用发动机引气吹除或利用泵吸取机翼上的附面层，以防止气流分离。 附面层控制的增升效果比一般的增升装置的效果要大

12、得多。,扰流片(1),目前大型飞机的扰流片大多是安装在机翼上表面襟翼之前的可偏转小片。,扰流片(2),扰流片的工作： 扰流片闭合时，紧贴于机翼上表面；当打开使用时，扰流片向上张开而与上翼面形成一定夹角。 由于扰流片的阻挡，一方面使机翼的升力减小，同时使阻力增加。,扰流片(3),扰流片的种类 扰流片根据其用途分为： 地面扰流片：位于内侧襟翼地前面，仅在飞机着陆落地后使用，主要是增加阻力以缩短着陆滑跑距离，同时也减小机翼升力。 飞行扰流片：位于外侧襟翼的前面，主要用来减小机翼升力，协助副翼改变飞机的倾侧姿态。着陆时，亦与地面扰流片一起使用。,减速板,减速板是对称地布置在机身和/或机翼上的阻力板，平

13、时紧贴于机身或机翼以保持表面流畅，使用时打开以增加阻力，从而降低飞机的飞行或地面滑跑速度,调整片(1),调整片的功用 调整片的主要功用是抵消飞行中由各种原因引起的不平衡力，使飞机保持一定的飞行姿态（平飞、上升或下降）。 调整片铰接在主操纵面后缘，用机械或电气方法操纵。,调整片(2),调整片的主要种类 目前所使用的调整片的种类主要有： 平衡调整片 配平调整片 随动调整片 固定调整片,平衡调整片(1),平衡调整片也称气动补偿片或补偿片。其作用是通过减小铰链力矩的方式来减小驾驶员偏转操纵面所需的操纵杆力，从而使操纵省力。,平衡调整片(2),平衡调整片的转轴悬挂在操纵面上，同时用一刚性的随动连杆将调整

14、片与安定面（或机翼）相连。 当操纵面偏转时，由于随动连杆的牵动，调整片便向相反方向偏转，从而使铰链力矩减小。但与此同时将损失部分操纵力。,4.5 起落架,起落架的功用及其组成 起落架的型式 起落架的附设装置与机构,4.4.1起落架的功用及其组成,起落架是供飞机在起降滑跑、地面滑行、停放和移动时支持飞机重量、承受相应载荷、吸收和消耗着陆时的撞击能量的装置。 起落架的主要功能： 承受、吸收并消耗飞机在着陆以及在地面运动时的撞击和颠簸能量； 完成在起飞和着陆滑跑、地面滑行和移动时飞机在地面上的运动任务； 滑跑和滑行以及地面停放时的制动； 空中飞行时的收放。,起落架的功用及其组成（3）,起落架的主要组

15、成部分： 承力结构(支柱等) 带充气轮胎的机轮 减震器 刹车及转弯操纵机构 减摆器 收放机构等装置组成。 对于在雪地和冰面上起降的飞机，起落架的机轮用滑橇取代之；在水面上起降的水上飞机，起落架则用浮筒代替或直接采用按水面滑行要求设计的特殊机身。,4.4.2 起落架的型式,起落架的配置型式 起落架的构造型式 起落架的收放型式 滑行装置的型式,4.4.2.1起落架的配置型式,起落架的配置型式指的是飞机在地面上支持点的数目及其相对于机身重心的位置。 常见的配置型式有： 后三点式起落架 前三点式起落架 多支柱式起落架 自行车式起落架,后三点式起落架(1),后三点式起落架的两个(组)主轮位于飞机重心之前

16、且靠近重心，尾轮则位于飞机的尾部。 后三点式起落架主要适用于机身前部装有活塞式发动机的轻型、低速飞机上。,后三点式起落架(2),后三点式起落架的特点： 安装空间容易保证 尾轮受力较小，因而结构简单，重量较小 地面滑跑时迎角较大，降落时阻力较大 对着陆技术要求高，容易发生“跳跃”现象 大速度滑跑时，不允许强烈制动 地面滑跑时的方向稳定性较差 驾驶员视界不佳。,前三点式起落架(1),前三点式起落架的两个(组)主轮位于飞机重心之后，前轮则位于飞机的头部。 前三点式起落架是现代飞机应用最广泛起落架配置型式。,前三点式起落架(2),前三点式起落架特点： 着陆简单且安全可靠 具有良好的方向稳定性，侧风着陆较安全 允许强烈制动，着陆滑跑距离较短 驾驶员视界较好，发动机喷气对跑道影响较小 前起落架受力较大且构造复杂 高速滑跑时，前起落架产生摆震现象；,多支柱式起落架,多支柱式起落架与前三点式起落架类似，飞机的重心在主起落架之前，但不同的是其有多个主起落架支柱，一般用于重型飞机上。 显然，采用多支柱、多机轮可以减少起落架对跑道的压力，增加起飞着陆的安全性。,自行车式起落架