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1、飞机结构第四章 机身结构分析第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 一、机身功用1. 安置空勤组人员、旅客、装载燃油、武器、设备和货物；2. 将机翼、尾翼、起落架及发动机连接在一起，形成一架完整的飞机。第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 二、结构设计要求1)需满足众多使用要求（最主要）2)总体协调性要好，这样有利于飞机减重 3)保证结构完整性前提下的最小重量要求。4)合理使用机身的有效容积，保证飞机性能5)气动力要求主要是减小阻力。6)装载多，本身结构复杂，故对开敞性（便于维修）要求更高7)良好的工艺性、经济性
2、要求第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 三、机身外载1. 外载类型1）装载加给机身的力装载引起的质量力（集中、分布） 机身结构的质量力（分布） 质量力大小与载荷系数成正比 （沿机身轴线各处载荷系数大小方向可能不同）第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 三、机身外载1. 外载类型2）其他部件传来的力主要指飞行或起飞、着陆滑 跑过程中，机翼、尾翼或起落架 上传来的力。若发动机安装在机身上，还 有发动机推力和陀螺效应产生的 集中力。飞机两点接地时机身的载荷第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 三、机身外载1. 外载类型2
3、）其他部件传来的力主要指飞行或起飞、着陆滑 跑过程中，机翼、尾翼或起落架 上传来的力。若发动机安装在机身上，还 有发动机推力和陀螺效应产生的 集中力。作用在机身上的不对称载荷M扭 = Y c M扭 = P h 水平尾翼不对称载荷 垂尾侧向水平载荷 第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 三、机身外载1. 外载类型3）增压载荷（p255）大气压力和温度随飞行高度的增大 而下降，超过2500m将使人无法正常工 作，继续增大会使人不能生存。解决办法：座舱增压、加温。气密增压座舱，从发动机压气机引 入并通过自动调节装置进入座舱。增压载荷：增压舱内的空气压力与 周围大气空气压力之
4、差。各类飞机增压座舱分布第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 三、机身外载3）增压载荷在机身增压舱部分基本自身平衡，对机身的总体内力影响很小。在机身增压舱结构内产 生轴向正应力和机身横截 面内的环向正应力，前后 端框产生侧压力。对于旅客机而言，是重 要的疲劳载荷。第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 三、机身外载1. 外载类型4）气动载荷只在机身局部区域（如机身头部和座舱盖等）局部载荷较大， 对机身的总体内力基本没有什么影响。第四章 机身结构分析 1 机身结构的设计要求和受载特点飞机结构 三、机身外载2. 机身总体受力特点机身可看作支持在机翼
5、上的 双支点或多支点外伸梁。总体内力：两个平面内的弯 矩、剪力和绕机身轴线的扭矩 。 受力和机翼相似，但对于机 身垂直方向和水平方向的载荷 基本为同一数量级。机身垂直面内剪力图及弯矩图第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件机身主要构件： 蒙皮 纵向骨架:长桁、桁梁 横向骨架：隔框第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件机身主要构件： 蒙皮 纵向骨架:长桁、桁梁 横向骨架：隔框第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件1. 隔框1）分类普通框
6、： 维持机身的截面形状； 对蒙皮和长桁起支撑作用。 通常设计为环形框。加强框： 普通框功能 将装载的质量力和其他部件上的载 荷经接头传到机身结构上的集中力 加以扩散，以剪流形式传给蒙皮。 机身大开口两端第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件1. 隔框2）布置1. （见书P246）2. 歼击机框距： 3. 300mm左右； 4. 大型运输机框距 ：300500mm左右 。 框的总重占机身结 构重量的20%27% 。第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件1. 隔框3）构造型式环形刚框 腹板框 构架式框（很少采用
7、）第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件1. 隔框3）构造型式 环形刚框由内、外缘条，框缘腹板，腹板 上的小支柱构成。整体框：模锻毛胚或厚板加工而成。环形整体式加强框1，6上下框段；2框缘连接接头；3 ，4机翼机身对接耳片接头及其加强 筋；5，6两侧框段；8小支柱第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件1. 隔框3）构造型式 环形刚框组合式刚框：型材、薄板经铆接组合而成。内外缘条：弯矩和轴力；腹板：剪力支柱：将集中力扩散成腹板上剪流。第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组
8、成元件1. 隔框3）构造型式 腹板框相当于平面板杆结构。加强型材的作用： 将集中力扩散成剪流传给腹板； 提高腹板的剪切稳定性； 受侧压时与腹板一起承弯； 无侧压时只受轴力。第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件2. 长桁与桁梁1）功用：长桁： 承受和传递机身弯矩引起的轴力； 与蒙皮组成承力壁板； 承受部分作用在蒙皮上的气动力并传给隔框。桁梁的截面积大于长桁，功用类似。2）构造型式简单式：从横剖面看只有一个结构元件；组合式：从横剖面看有几个结构元件。长桁多为简单式，桁梁有时采用组合式。桁梁剖面第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构
9、 一、机身结构组成元件3. 机身蒙皮1）功用：构成机身气动外形，保持表面光滑，承受局部空气动力； 承受xoy,xoz两个平面内的剪力和绕x轴扭矩； 和长桁一起组成壁板承受两个平面内弯矩引起的轴力； 气密增压座舱部位的蒙皮还要承受环向和轴向的张应力。第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件3. 机身蒙皮2）材料及布置：蒙皮材料（p242）一般采用铝合金，如LY12，2024-T4；Ma3的飞机，受热影响大的区域采用钛合金或不锈钢。蒙皮厚度：载荷、工艺性、经济性要求的综合考虑第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件
10、4. 机身骨架元件与蒙皮 之间的连接纵、横构件交叉时， 一般弱的让强的；蒙皮 可以只与桁条相连，也 可以与桁条、隔框都相 连。1）普通框、长桁、蒙皮 间的连接(见书P254)第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件4. 机身骨架元件与蒙皮 之间的连接2）加强框、长桁、蒙皮 间的连接(见书P254)第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 一、机身结构组成元件5. 地板结构结构组成：横梁纵梁地板块横梁：截面通常为槽形或工字形。 纵梁：数目与座椅滑轨相对应（往往 做成同一构件）。第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结
11、构 一、机身结构组成元件5. 地板结构横梁与纵梁的连接：地板块结构：上下面板、轻质芯材、边条 。第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 二、机身结构的典型受力型式及分析1. 典型受力型式1）桁梁式：结构特点： 有若干桁梁(如四根)，桁梁强； 长桁少且弱，甚至可以不连续； 蒙皮薄。受力特点： 机身弯曲引起的轴向力主要由桁梁 承担； 剪力由蒙皮承担。在桁梁间可布置大开口而不会显著影 响机身抗弯强度和刚度。 第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 二、机身结构的典型受力型式及分析1. 典型受力型式2）桁条式：结构特点： 无桁梁； 长桁密且强； 蒙皮较厚。受
12、力特点： 机身弯曲引起的轴向力主要由桁条 和较厚蒙皮组成的壁板承担； 剪力由蒙皮承担。不宜大开口，抗弯、扭刚度大；蒙皮 局部变形小，有利于改善气动性能。第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 二、机身结构的典型受力型式及分析1. 典型受力型式3）硬壳式：结构特点： 无桁梁，无桁条； 蒙皮厚，与少数隔框组成机身。受力特点： 机身总体弯、剪、扭引起的全部轴 力和剪力由厚蒙皮承担； 隔框用于维持机身截面形状，支持 蒙皮、承担框平面内的集中力。不宜大开口，机身实际应用很少，只 适于局部气动载荷较大，要求蒙皮局部刚 度大的部位，如机头、尾锥等。第四章 机身结构分析 2 机身典型结构
13、型式的传力分析飞机结构 二、机身结构的典型受力型式及分析2. 机身受力分析1）集中载荷在机身中的传递a) 桁条式 剪力 弯矩第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 二、机身结构的典型受力型式及分析2. 机身受力分析1）集中载荷在机身中的传递b) 桁梁式 剪力 弯矩第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 二、机身结构的典型受力型式及分析2. 机身受力分析1）集中载荷在机身中的传递c) 多闭室硬壳式第四章 机身结构分析 2 机身典型结构型式的传力分析飞机结构 二、机身结构的典型受力型式及分析2. 机身受力分析2）运输机有效载重引起的地板载荷的传 力分析地
14、板垂直载荷纵梁横 梁隔框蒙皮第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机的连接3 机身与其他部件及发动机的连接飞机结构 一、机翼(尾翼)机身对接1. 机翼机身对接形式（p260）第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机的连接飞机结构 2. 机翼连接于机身两侧1）接头数量一、机翼(尾翼)机身对接第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机的连接飞机结构 2. 机翼连接于机身两侧2）对接框一、机翼(尾翼)机身对接第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机的连接飞机结构 2. 机翼连接于机身两侧3）接头型式一、机翼(尾翼)机身对接第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机
15、的连接飞机结构 3. 中央翼通过机身1）机翼、机身框各自独立（见书P265）一、机翼(尾翼)机身对接第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机的连接飞机结构 3. 中央翼通过机身2）中央翼梁与机身对接框为整体结构主要目的是减轻重量。（见书P266）一、机翼(尾翼)机身对接第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机的连接飞机结构 4. 尾翼与机身对接尾翼与机身的连接，机翼 与机身的连接，两者没有根 本区别。一、机翼(尾翼)机身对接第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机的连接飞机结构 前起落架（前三点布置）均连接 在机身上，主起落架一般布置在机 翼上居多，当机翼较高时也可布置 在机身上。 起落架通常固定在机身加强框和 纵梁上。二、起落架与机身的连接第四章 机身结构分析 3 机身与其他部件及发动机的连接飞机结构 前起落架（前三点布置）均连接在机身上，主起落架一般布置在 机翼上居多，当机翼较高时也可布置在机身上。 起落架通常固定在机身加强框和纵梁上。二、起落
