第6章 機(jī)身結(jié)構(gòu)分析1精選課件ppt

6.1機(jī)身的功用、要求和機(jī)身的外形參數(shù)■ 構(gòu)成、要求、分析設(shè)計(jì)方法與機(jī)翼基本相同；■ 特殊性：■ 使用要求在設(shè)計(jì)中占有重要地位，對(duì)結(jié)構(gòu)布置影響較大；■ 設(shè)計(jì)外載荷主要是集中力；■ 協(xié)調(diào)關(guān)系多；■ 相對(duì)載荷較小（某些機(jī)翼元件不適用，如整體壁板）。2精選課件ppt

6.1.1飛機(jī)機(jī)身的功用■機(jī)身作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，通過受力關(guān)系，把飛機(jī)的所有部件聯(lián)成一個(gè)整體；■裝載乘員、設(shè)備和有效載荷，裝載燃油；■布置起落架；■放置發(fā)動(dòng)機(jī)；■機(jī)身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占飛機(jī)質(zhì)量的8%-15%；■機(jī)身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的40%-50%。3精選課件ppt機(jī)身的結(jié)構(gòu)和布局4精選課件ppt

6.1.2對(duì)機(jī)身結(jié)構(gòu)的基本要求飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求適用于機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即質(zhì)量最小。總體設(shè)計(jì)階段：滿足裝載的使用要求：可能在一些氣動(dòng)要求和重量要求上作出讓步；協(xié)調(diào)機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等相連接部件的主要受力構(gòu)件；機(jī)身結(jié)構(gòu)為滿足使用要求的各種技術(shù)要求在總體設(shè)計(jì)時(shí)已基本解決。5精選課件ppt■ 零部件設(shè)計(jì)階段：滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和工藝性要求。具有足夠的剛度：直接影響尾翼的效率和尾翼顫振特性；變形引起阻力增大。足夠的強(qiáng)度。足夠的開敞性：相對(duì)機(jī)翼、尾翼等，對(duì)機(jī)身結(jié)構(gòu)的影響更突出。最小的結(jié)構(gòu)重量。良好的工藝性、成本低。6精選課件ppt機(jī)身結(jié)構(gòu)受力型式和與之相連的部件的結(jié)構(gòu)受力型式相協(xié)調(diào)。（總體設(shè)計(jì)階段）將來自機(jī)翼、尾翼、起落架、動(dòng)力裝置的載荷傳遞到機(jī)身的承力構(gòu)件上。（零部件設(shè)計(jì)階段）能承受有效裝載、設(shè)備和機(jī)身結(jié)構(gòu)的質(zhì)量力以及作用在機(jī)身上的氣動(dòng)載荷和密封艙內(nèi)的壓差載荷。（零部件設(shè)計(jì)階段）7精選課件ppt其他要求(1)合理選擇機(jī)身的外形和參數(shù)，使其在給定的外形尺寸下迎面阻力最小，有效容積最大。(2)在翼身融合的飛機(jī)上采用能產(chǎn)生較大部分升力的升力機(jī)身，這樣可減小機(jī)翼面積，降低機(jī)翼重量。(3)合理使用機(jī)身的有效容積，就要布局緊湊，將貨物盡量靠重心附近布置，這能夠降低慣性矩并改善飛機(jī)的機(jī)動(dòng)特性；在各種裝載情況、燃油和彈藥消耗的情況下，減少重心的變化范圍，可保證飛機(jī)具有更理想的穩(wěn)定性和操縱性。8精選課件ppt(4)特殊要求：空降人員和武器裝備能容易跳傘和投放；對(duì)運(yùn)輸?shù)呢浳锬芊奖愕匮b載、系留和卸載；高空飛行時(shí)能保證乘客和乘員具有必要的生活條件，要具備一定的舒適標(biāo)準(zhǔn)；旅客機(jī)迫降時(shí)保證乘員生命，能迅速安全地應(yīng)急撤離；機(jī)組人員要有良好的視野。9精選課件ppt使用要求是機(jī)身設(shè)計(jì)要求中的重要要求。比如座艙蓋、開口等就是必須滿足使用要求。必須滿足各種裝載的特殊需要及所提出的眾多的使用要求，并應(yīng)與機(jī)翼、尾翼等連接部件的主要受力構(gòu)件的布置、連接點(diǎn)位置進(jìn)行總體協(xié)調(diào)，以減輕飛機(jī)總重量。在保證機(jī)身結(jié)構(gòu)完整性的前提下，結(jié)構(gòu)重量盡可能小。?機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求機(jī)身應(yīng)有足夠的開敞性以便于維修。有良好的工藝性，生產(chǎn)成本要低。機(jī)身基本不產(chǎn)生升力，所以機(jī)身氣動(dòng)力要求主要是阻力小。為此機(jī)身一般做成細(xì)長(zhǎng)的流線體，希望外形光滑，突出物少等。10精選課件ppt

6.1.3機(jī)身的外形和參數(shù)一、機(jī)身的橫剖面形狀■ 取決于飛機(jī)的功用、使用條件和飛機(jī)的總體布局。■ 圓形機(jī)身的表面面積較小，摩擦阻力也較小，在內(nèi)壓作用下，只受拉伸，而不受彎曲。■ 最常用的機(jī)身橫剖面是圓形和兩個(gè)不同直徑的圓相交的形狀。11精選課件ppt圖6.2機(jī)身的橫剖面形狀，前、后機(jī)身的參數(shù)和形狀12精選課件ppt二、機(jī)身的側(cè)面形狀與飛機(jī)用途、最小阻力要求、機(jī)身中乘員、設(shè)備和有效裝載的具體布置以及機(jī)翼平面形狀、尾翼、動(dòng)力裝置的形狀和位置等有關(guān)。前機(jī)身和后機(jī)身是均勻收斂的，軸對(duì)稱形式的機(jī)身符合最小阻力的要求。13精選課件ppt長(zhǎng)而細(xì)的前機(jī)身能減小阻力。機(jī)翼后掠使后機(jī)身延長(zhǎng)，同時(shí)也使前機(jī)身縮短。此時(shí)后機(jī)身上的彎矩增大，因此機(jī)身質(zhì)量也隨之增加。延長(zhǎng)前機(jī)身時(shí)要考慮前起落架的布置條件，以保證起落架具有必要的輪距，還要考慮把發(fā)動(dòng)機(jī)移到后機(jī)身。14精選課件ppt三、機(jī)身參數(shù)■機(jī)身可以看作是多支點(diǎn)外伸梁，支點(diǎn)是機(jī)翼與機(jī)身的連接接頭。■增大

f(

ff或

af)的同時(shí)增大機(jī)身長(zhǎng)度會(huì)導(dǎo)致機(jī)身上彎矩的增大，使機(jī)身質(zhì)量增大；但機(jī)身阻力會(huì)下降。■靠減小lf或增大df的方法來減小

f會(huì)降低機(jī)身的載荷和機(jī)身承力件上由彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力，但是在df增大的同時(shí)，由于壓差Δ

P的作用，密封艙的應(yīng)力會(huì)迅速增大。機(jī)身參數(shù)：lf,df,lff,laf,Sfmax,細(xì)長(zhǎng)比：

f=lf/df,

ff=lff/df,

af=laf/df,15精選課件ppt

6.2機(jī)身上的載荷及其平衡前后機(jī)身上的質(zhì)量力、尾翼、起落架等部件傳給機(jī)身的集中力，在機(jī)身中段上與機(jī)翼傳給機(jī)身的集中力平衡。機(jī)身看作支撐在機(jī)翼上的多支點(diǎn)梁。16精選課件ppt

6.2.1機(jī)身上的主要載荷機(jī)身受到的主要載荷由強(qiáng)度規(guī)范規(guī)定。1）與機(jī)身相連的飛機(jī)其它部件傳給機(jī)身的力飛行、著陸、滑行中作用到機(jī)身結(jié)構(gòu)上的力；前機(jī)身：前輪載荷是主要外載；后機(jī)身：尾翼載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)推力和陀螺效應(yīng)產(chǎn)生的集中力；水平和垂直載荷是同一數(shù)量級(jí)。17精選課件ppt2）機(jī)身受到的質(zhì)量力■取決于質(zhì)量大小和過載的大小和方向；■機(jī)身總體載荷的主要部分；■運(yùn)輸機(jī)裝載以集中質(zhì)量力的形式表示：Pi

mi

g

nei

fi■機(jī)身結(jié)構(gòu)的分布質(zhì)量力的近似計(jì)算公式：fq=mf

g

Hf

nd

SsHf：機(jī)身高度；Ss：機(jī)身側(cè)面投影面積。18精選課件ppt3）分布在機(jī)身表面上的氣動(dòng)力■由于機(jī)身基本上為對(duì)稱流線體，故機(jī)身上除局部氣動(dòng)載荷較大外，分布?xì)鈩?dòng)力對(duì)機(jī)身總體內(nèi)力基本沒有影響（可自身平衡）；■在機(jī)身的突出部位，氣動(dòng)力的值可能很大；■校核蒙皮與口蓋的連接、口蓋與機(jī)身骨架的連接強(qiáng)度時(shí)，以氣動(dòng)力作為設(shè)計(jì)載荷。19精選課件ppt4）機(jī)身密封艙、進(jìn)氣道和專用艙內(nèi)的壓差■壓差是機(jī)身局部強(qiáng)度的設(shè)計(jì)載荷。對(duì)常用的通風(fēng)型密封艙：軍機(jī)?p=0.03-0.04MPa;客機(jī)?p=0.06-0.07MPa。增壓座艙有通風(fēng)式和再生式兩種。通風(fēng)式增壓座艙的原理是將環(huán)境大氣經(jīng)壓縮提高壓力后，由飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)對(duì)座艙增壓和通風(fēng)，然后經(jīng)座艙壓力調(diào)節(jié)器排回到大氣中去。大氣通風(fēng)式增壓座艙一般限于24公里以下高度使用，在更高的高度上由于空氣稀薄，需要使用再生式增壓座艙。再生式增壓座艙的空氣與大氣隔絕，用機(jī)載壓縮氣源對(duì)座艙增壓并補(bǔ)償少量的座艙漏氣，用過的空氣經(jīng)再生后在艙內(nèi)循環(huán)使用。再生式增壓座艙主要用于飛行高度大于24公里的飛機(jī)和載人航天器。現(xiàn)代飛機(jī)廣泛使用大氣通風(fēng)式增壓座艙。5）特殊載荷：迫降等。20精選課件ppt進(jìn)行機(jī)身強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，機(jī)身受彎情況可采用載荷情況A（拉起、改出下滑、水平飛行有垂直氣流作用的飛行狀態(tài)），扭轉(zhuǎn)情況可認(rèn)為安定面承受非對(duì)稱載荷情況以及垂直尾翼也承受非對(duì)稱載荷。在外力（機(jī)翼、尾翼、動(dòng)力裝置和起落架固定接頭處的支反力）、機(jī)身結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝載的質(zhì)量力作用下，機(jī)身可看作是在兩個(gè)平面內(nèi)（垂直平面xoy與水平平面xoz）同時(shí)受剪、受彎以及受扭的多支點(diǎn)梁。沿機(jī)身x方向的軸向力一般不大，但在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)要予以考慮。作用在機(jī)身上的外力與質(zhì)量力（慣性力）平衡。21精選課件ppt

6.2.2機(jī)身的內(nèi)力圖圖6.3機(jī)身的受載，Qv、Qh、Mz、My、Mt內(nèi)力圖特點(diǎn):1.機(jī)身在連接接頭處的支反力的值可能比機(jī)翼升力（yw)和尾翼升力（yht和yvt)本身要大；2.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)布置在后機(jī)身上時(shí)會(huì)使Mz明顯增大；3.當(dāng)質(zhì)量沿X軸分散較大時(shí)或機(jī)身較長(zhǎng)時(shí)，也會(huì)使Mz增大；4. 增加垂尾高度會(huì)使Mt增大。22精選課件ppt與機(jī)翼比較■ 載荷：■基本種類相同；■集中載荷、質(zhì)量力是主要載荷；■水平和垂直方向載荷是同一數(shù)量級(jí)。■ 幾何（剛度）：■機(jī)身水平、垂直方向尺寸接近，剛度接近。23精選課件ppt

6.3機(jī)身的結(jié)構(gòu)受力型式及其受載情況■ 構(gòu)架式■ 閉合的空間薄壁梁（廣泛采用的受力型式）

縱向受力構(gòu)件(桁條和加強(qiáng)桁條—桁梁)

橫向受力構(gòu)件(普通框和加強(qiáng)框)

外部殼體24精選課件ppt圖6.4機(jī)身的結(jié)構(gòu)受力型式25精選課件ppt

6.3.1構(gòu)架式結(jié)構(gòu)的機(jī)身空間桁架26精選課件ppt優(yōu)點(diǎn)■ 桁架可以是靜定的（輕）■

在空間飛行器上也采用桁架式箭體，因?yàn)殍旒芙宇^采用鉸接，使得結(jié)構(gòu)在受熱狀態(tài)下能保持良好的工作狀態(tài)。缺點(diǎn)■桁架的質(zhì)量、整流罩的質(zhì)量、受力蒙皮的質(zhì)量和固定接頭的質(zhì)量累加起來，使它的重量特性已經(jīng)不如薄壁梁式機(jī)身。■ 桁架式機(jī)身在利用內(nèi)部空間方面潛力較差。■ 桁架式機(jī)身的戰(zhàn)斗生存性也差。27精選課件ppt傳力■彎矩產(chǎn)生的軸向力(受Mz和My的作用)基本上靠大梁的緣條來承受；■剪力Qv和Qh由垂直(側(cè)向)和水平(上和下)的桁架構(gòu)件來承受，這些構(gòu)件是支柱、橫撐桿和斜撐桿；■扭矩Mt由4個(gè)平面桁架形成的閉合的空間構(gòu)架來承受。28精選課件ppt

6.3.2薄壁梁式機(jī)身(1)桁梁式(2)桁條式(3)硬殼式29精選課件ppt長(zhǎng)桁和桁梁的作用：承受機(jī)身彎曲時(shí)產(chǎn)生的軸力。支持蒙皮，提高蒙皮的受壓，受剪失穩(wěn)臨界應(yīng)力。承受部分作用在蒙皮上的氣動(dòng)力，并傳給隔框。30精選課件ppt一、桁梁式機(jī)身(與梁式薄蒙皮機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式相當(dāng))結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）有幾根桁梁（如4根），桁梁的截面積很大，承彎能力較強(qiáng)。桁梁沒有腹板，是用模壓和鍛造方法制造的橫截面相當(dāng)大的桁條。桁梁多半是T型截面。2）長(zhǎng)桁的數(shù)量較少而且較弱，甚至可以不連續(xù)。3）蒙皮較薄。31精選課件ppt

受力特點(diǎn)彎矩Mz和My引起的軸向力主要由桁梁承擔(dān)，蒙皮與桁條幾乎不承受正應(yīng)力。蒙皮承受剪力Qv、Qh以及扭矩Mt，蒙皮受剪切。注意：Qv由左右兩側(cè)蒙皮受，Qh由上下兩塊蒙皮受。32精選課件ppt優(yōu)點(diǎn)：1）在機(jī)身上布置大開口不會(huì)顯著降低機(jī)身的強(qiáng)度和剛度；2）開口補(bǔ)強(qiáng)引起的重量增加較少。缺點(diǎn)：相對(duì)載荷大時(shí)，重量特性較后兩類差些。用于小飛機(jī)：開口比例相對(duì)大,前機(jī)身開口多。33精選課件ppt桁梁布置■ 早期桁梁：■沿整個(gè)機(jī)身長(zhǎng)度布置；■布置在

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處。■ 混合受力型式機(jī)身桁梁布置：■在機(jī)身上有開口部位布置(座艙蓋開口、密封艙開口、設(shè)備艙開口、起落架艙開口、油箱開口、發(fā)動(dòng)機(jī)艙開口等)；■對(duì)機(jī)身進(jìn)行受力補(bǔ)強(qiáng)的部位；■或者是用桁梁(縱向梁)來承受縱向集中力(來自發(fā)動(dòng)機(jī)推力、武器反作用力等)。34精選課件ppt二、桁條式機(jī)身(與單塊式機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式相當(dāng))結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：隨著載荷的增大(主要是彎矩增大)，機(jī)身的結(jié)構(gòu)受力型式就由梁式改成了整體式；由桁條、隔框和蒙皮組成；桁條較密、較強(qiáng)，桁條間距在100~250mm之間；蒙皮較厚，在0.8~2.5mm之間；框的間距大約在200~500mm之間。35精選課件ppt受力特點(diǎn)：蒙皮與桁條一起承受彎矩Mz和My引起的軸向力(拉-壓)；承受剪力Qv、Qh以及扭矩Mt時(shí)，蒙皮受剪切。優(yōu)點(diǎn)： 1)彎、扭剛度比桁梁式機(jī)身大2）蒙皮較厚，其局部變形小，有利于改善氣動(dòng)性能缺點(diǎn)：蒙皮上不宜大開口。桁條式和桁梁式機(jī)身統(tǒng)稱為半硬殼式機(jī)身36精選課件ppt桁條式機(jī)身加強(qiáng)框，與水平尾翼的某接頭相連接，受到接頭傳來的集中載荷。(1)由蒙皮的支反剪流q平衡加強(qiáng)框所受的集中力Py。(2)Q的分布與機(jī)身的受力型式，或者說與受正應(yīng)力的集中面積的分布有關(guān)。對(duì)桁條式機(jī)身，剪流沿周緣按階梯形分布。(3)桁條給蒙皮提供軸向支反剪流來平衡剪流q，這樣，蒙皮上的剪流q將引起桁條的拉、壓軸力。37精選課件pptNote:(1)若蒙皮也受正應(yīng)力，則在兩根桁條間的剪流將不是常數(shù)，而是呈曲線分布。曲線+階梯形分布。(2)框平面內(nèi)受集中力時(shí)，支反剪流的分布、大小只與受力型式有關(guān)（或者說與受正應(yīng)力的元件的分布有關(guān)），與加強(qiáng)框本身的構(gòu)造形式無關(guān)。傳力總結(jié)：(1)由加強(qiáng)框承受集中載荷；(2)框?qū)⒓辛U(kuò)散，以剪流形式傳給蒙皮；(3)剪流在蒙皮中向機(jī)身支撐處傳遞時(shí)，剪切內(nèi)力Q通過蒙皮連續(xù)向前傳遞，彎矩內(nèi)力M則以桁條的軸向拉壓形式向前傳遞，距34#框越遠(yuǎn)，軸力越大，沿x軸近似線性分布。38精選課件ppt圖6.6客機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)、蒙皮、框和桁條之間的連接結(jié)構(gòu)39精選課件ppt40精選課件ppt三、硬殼式機(jī)身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：■ 由普通框和加強(qiáng)框支持的蒙皮組成■ 沒有縱向構(gòu)件■ 蒙皮厚■ 隔框少■ 很強(qiáng)的戰(zhàn)斗生存性■ 重量特性不好(為保證蒙皮不失穩(wěn)，增厚，從而增重；開口補(bǔ)強(qiáng)，增重很大)41精選課件ppt受力特點(diǎn)：■蒙皮承受所有形式的剪力和彎矩，所以，它既承受正應(yīng)力，又承受剪應(yīng)力。■隔框用于維持機(jī)身截面形狀和承受垂直機(jī)身軸線的集中力。■這種機(jī)身結(jié)構(gòu)的蒙皮必須具有足夠的受壓、受剪穩(wěn)定性，所以?shī)A層結(jié)構(gòu)板是硬殼機(jī)身結(jié)構(gòu)的較理想蒙皮。優(yōu) 點(diǎn)：彎、扭剛度大。缺 點(diǎn)：1）機(jī)身相對(duì)載荷小（蒙皮厚），因而蒙皮材料利用率低；2）開口補(bǔ)強(qiáng)增重較大。所以這種機(jī)身型式實(shí)際上用得很少。三種典型機(jī)身的差別主要是受彎曲引起的軸向力的構(gòu)件不同42精選課件ppt43精選課件ppt隨著速度的增加，為何機(jī)翼較多采用多腹板式結(jié)構(gòu)，而硬殼式機(jī)身用的卻不多？機(jī)身氣動(dòng)載荷小，所以局部剛度要求低。機(jī)身截面形狀高，承受彎矩的能力比較強(qiáng)，有效高度不敏感。機(jī)身開口多，硬殼式機(jī)身不宜開口，機(jī)翼上開口少，可以采用多腹板式機(jī)翼。44精選課件ppt

6.4機(jī)身基本承力構(gòu)件的用途和構(gòu)造型式機(jī)身上基本受力構(gòu)件的用途與機(jī)翼上相對(duì)應(yīng)的受力構(gòu)件的用途是類似的。6.4.1機(jī)身蒙皮■ 維持機(jī)身外形■ 蒙皮和加強(qiáng)它的桁條共同承受由于彎矩引起的拉—壓軸力；■ 承受由于橫向力（Qy，Qz）和扭矩（Mt,繞x軸）作用而引起的剪力(切向應(yīng)力)；■ 密封艙(座艙)蒙皮還要承受相當(dāng)大的壓差。45精選課件ppt圖6.8板材蒙皮的連接接46精選課件ppt6.4.2桁條和桁梁■ 作用：正應(yīng)力、集中力擴(kuò)散承受機(jī)身彎曲時(shí)產(chǎn)生的軸力。支持蒙皮，提高蒙皮的受壓，受剪失穩(wěn)臨界應(yīng)力。承受部分作用在蒙皮上的氣動(dòng)力，并傳給隔框。47精選課件ppt6.4.2桁條和桁梁■ 簡(jiǎn)單式的（從橫剖面看，只有一個(gè)結(jié)構(gòu)元件）■ 組合式的（從橫剖面看，有幾個(gè)結(jié)構(gòu)元件）圖6.9組合式機(jī)身桁條和桁梁的剖面48精選課件ppt圖6.10薄壁梁式組合式桁梁用于貨艙、艙蓋等大開口處的縱向邊緣。49精選課件ppt50精選課件ppt6.4.3機(jī)身框普通框：用于維持飛機(jī)外形和固定蒙皮、桁條，一般為環(huán)形框。加強(qiáng)框：承受來自機(jī)翼、尾翼、起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)和貨物的集中力并把這些力傳到蒙皮上。其緣條較強(qiáng)和腹板較厚。■整體環(huán)形框■組合框（鉚接裝配框）：環(huán)形框，腹板框51精選課件ppt機(jī)身框作用及受載：普通框的作用：（1）維持機(jī)身的截面形狀。（2）對(duì)蒙皮和長(zhǎng)桁起支持作用。受載：（1）蒙皮傳入機(jī)身周邊空氣動(dòng)力（2）機(jī)身彎曲變形引起的分布?jí)毫訌?qiáng)框除上述作用外，主要功用是將裝載的質(zhì)量力和其他部件上的載荷經(jīng)接頭傳到機(jī)身結(jié)構(gòu)上的集中力加以擴(kuò)散，然后以剪流形式傳給蒙皮。52精選課件ppt圖6.11框和翼肋的受載對(duì)比和剖面形狀53精選課件ppt普通框受力■ 氣動(dòng)力：通常分布對(duì)稱■ 圓形：環(huán)向拉力■ 非圓：局部彎曲應(yīng)力■ 機(jī)身彎曲變形引起的壓力■ 一般不存在強(qiáng)度問題■ 大型飛機(jī)變形可能大，需檢查彎曲剛度普通框的載荷54精選課件ppt55精選課件ppt加強(qiáng)框■ 承受集中載荷并把這些力傳到蒙皮上■ 承彎矩、剪切載荷■ 分為：■環(huán)形框（整體與組合）■腹板框（整個(gè)框平面無開口）56精選課件ppt加強(qiáng)框的特點(diǎn)：受的載荷大，是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的重要承力構(gòu)件要與長(zhǎng)桁、蒙皮相連。在一框多用時(shí)，上面的連接接頭不止一個(gè)。框上常有多組接合孔群。尤其是與其他部件（如機(jī)翼、尾翼）的對(duì)接框，其作用十分重要，因此一般加強(qiáng)框作為關(guān)鍵件之一，其上的危險(xiǎn)部位應(yīng)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。57精選課件ppt腹板框結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，一般放在后機(jī)身或是布置在大開口的兩端。影響了機(jī)身內(nèi)部空間的利用連接垂尾的腹板式加強(qiáng)框布置型材提高抗剪切失穩(wěn)能力58精選課件ppt腹板框的受力特點(diǎn)：腹板框?qū)儆谄矫姘鍡U結(jié)構(gòu)，腹板上可設(shè)置加強(qiáng)型材用來承受集中力，并有它擴(kuò)散成剪流傳給腹板，腹板受剪縱、橫型材只受軸力，它們將腹板分成若干個(gè)格子，以提高腹板的剪切穩(wěn)定性腹板上的剪流小，其厚度比剛框的薄框緣條作為板桿結(jié)構(gòu)中的桿子，只受軸力，而且它的應(yīng)力比剛框緣條中的應(yīng)力小得多。59精選課件ppt60精選課件ppt圖6.15安124機(jī)身典型截面1－滑軌；2－貨艙地板梁；3－中央翼固定接頭；4－中央翼；5－主起落架整流罩；6－橫梁；7－輔助動(dòng)力裝置艙；8－水平安定面；9－垂直安定面；10－后貨艙艙門。61精選課件ppt環(huán)形剛框的受力特點(diǎn)1.它相當(dāng)于一個(gè)封閉的曲梁，受載后有彎矩、剪力、軸力

彎矩：由剛框的內(nèi)外緣條承受，其對(duì)剛框的尺寸影響最大

剪力：由框的腹板承受，由它來決定腹板的厚度

軸力：由緣條和腹板共同承受2.由于彎矩對(duì)剛框的尺寸影響最大，我們以硬殼式機(jī)身等剖面環(huán)形剛框?yàn)槔治銎鋸澗貎?nèi)力，大致可以得出以下結(jié)論：（1）在法向集中力和集中力矩作用處，框緣截面的彎矩最大（2）法向集中力產(chǎn)生的框截面內(nèi)彎矩比切向集中力產(chǎn)生的彎矩要大，后者只有前者的1/462精選課件ppt6.4.4機(jī)身上骨架元件與蒙皮的連接(1)蒙皮只與桁條相連（浮框）

■只有縱向鉚縫，較好的蒙皮質(zhì)量（從氣動(dòng)觀點(diǎn)來看，要好）。■由于蒙皮沒有橫向支持，承剪能力變差，就需要通過增加蒙皮厚度來對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)。解決方法：加補(bǔ)償片連接蒙皮與框。圖6.14 框3借助補(bǔ)償片4同蒙皮1的連接63精選課件ppt(2)蒙皮既與框相連、又與桁條相連。■ 剛度大，重量輕；■ 蒙皮上有很多鉚縫；■ 由于在框上開了缺口，框的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。圖6.15框與桁條的連接1－蒙皮；2－桁條；3－框4－彎邊；5－角片64精選課件ppt圖6.16加強(qiáng)框上桁條缺口處的加強(qiáng)65精選課件ppt機(jī)身元件連接細(xì)節(jié)66精選課件ppt機(jī)身元件連接細(xì)節(jié)67精選課件ppt機(jī)身骨架68精選課件ppt6.4.5機(jī)身的工藝分離面和使用分離面為了能傳遞作用在桁條上的軸向力，就要布置特殊的對(duì)接接頭。69精選課件ppt■ 使用（設(shè)計(jì)）分離面：■可以拆卸■便于安裝、維修、運(yùn)輸、更換■ 工藝分離面：■不可拆卸■生產(chǎn)、工藝需要■ 原因■

1）將復(fù)雜機(jī)身外形零件簡(jiǎn)化■2）原材料規(guī)格限制■3）機(jī)床設(shè)備的加工能力■4）開敞性好，提供工作效率70精選課件ppt典型工藝分離面：■1）機(jī)身段分離面（前、中、后）■2）組合件工藝分離面■ 橫向組合件：如每個(gè)加強(qiáng)框是單獨(dú)裝配件■ 縱向組合件：如壁板沿縱向一般分為3～4個(gè)組合件，即上壁、側(cè)壁、下壁71精選課件ppt■ 分離面對(duì)接：■接頭少：重量不利，安裝方便■接頭多：重量特性好，安裝不方便■ 桁梁機(jī)身：接頭少，鉸接接頭■ 桁條機(jī)身：圍框接頭（3個(gè)以上的導(dǎo)向銷）72精選課件ppt73精選課件ppt6.5其它部件與機(jī)身的連接6.5.1機(jī)身與機(jī)翼的連接■ 有中央翼：鉸接■ 無中央翼：固接74精選課件ppt圖6.17三角機(jī)翼與機(jī)身的連接方案75精選課件ppt(b)水平耳片連接，螺栓垂直放置。傳彎時(shí)螺栓受剪，傳剪時(shí)螺栓不受力，靠機(jī)翼、機(jī)身上的耳片相互擠壓傳遞。其優(yōu)點(diǎn)是接頭開敞性好，便于對(duì)接孔的精加工以及使用、維護(hù)中的裝拆。現(xiàn)代高速戰(zhàn)斗機(jī)一般翼梁的相對(duì)載荷較大，為提高梁的有效高度，緣條多數(shù)做成扁平寬緣條，水平耳片便于過渡，同時(shí)對(duì)較薄的高速飛機(jī)機(jī)翼，為避免傳遞載荷較大時(shí)螺栓直徑過大、耳片加厚(將減小上、下耳片的有效間距)，可用增加螺栓的數(shù)量來增大剪切面和擠壓面，故它比較適用于較薄又載荷較大的機(jī)翼，在殲6、殲7、殲8以及國(guó)外的一些飛機(jī)上均有使用，使用比較廣泛。機(jī)翼在機(jī)身側(cè)邊連接時(shí)的接頭形式76精選課件ppt(a)所示的耳片垂直、螺栓水平放置的接頭在傳剪力、彎矩時(shí)螺栓均為受剪，對(duì)提高連接件的疲勞強(qiáng)度有利，在很多低速、小飛機(jī)上常采用這種形式。但在傳遞大載荷時(shí)，為滿足剪切強(qiáng)度須把耳片分成幾片；為滿足擠壓強(qiáng)度則螺栓要設(shè)計(jì)得很粗，從而影響上、下耳片的有效間距，故不宜在高速薄機(jī)翼上采用。(c)中的接頭，耳片帶斜度．可設(shè)計(jì)成等強(qiáng)度。(d)中的螺樁式連接是F-104的機(jī)翼—機(jī)身對(duì)接接頭，在對(duì)接框上伸出4個(gè)水平螺桂．插入機(jī)冀上的對(duì)接孔內(nèi)。這種連接不需要領(lǐng)外的連接段．(e)當(dāng)梁的結(jié)構(gòu)高度很小、粱緣條又不寬時(shí)，可采用沿展向布置兩個(gè)連接螺栓傳遞彎矩，它在一些帶翼導(dǎo)彈上用。77精選課件ppt圖(f)，(g)均為傳遞剪力的鉸接接頭．其中齒墊式可在垂直方向作微量調(diào)節(jié)，屬一種帶設(shè)計(jì)補(bǔ)償?shù)慕宇^形式，(如殲7的接頭V)．接頭可單獨(dú)制造，制作方便，易裝配，但所傳剪力不大．設(shè)計(jì)接頭時(shí)應(yīng)注意使傳遞載荷時(shí)的偏心距盡量減至最低限度。不可避免時(shí)，要在設(shè)計(jì)接頭以及與接頭連接的相鄰構(gòu)件時(shí)，計(jì)入因偏心引起的影響，這一點(diǎn)對(duì)大接頭尤為重要。78精選課件ppt接頭II是耳片接頭(b)、(g)的綜合，傳彎、剪時(shí)螺栓均受剪，且因傳剪時(shí)耳片不需受局部彎曲可做得較薄、增大接頭有效間距；但精加工和裝配時(shí)比較困難。79精選課件ppt波音707的翼身對(duì)接，機(jī)翼以嵌入形式插到前、后兩個(gè)對(duì)接框之間，通過四個(gè)空心銷將機(jī)翼前、后梁與框?qū)印方向的載荷，如機(jī)翼阻力、發(fā)動(dòng)機(jī)推力主要通過機(jī)身下方的機(jī)身龍骨梁傳給機(jī)身，龍骨梁上的柔性板能在機(jī)翼彎曲時(shí)承受彎曲引起的力，該龍骨梁也作為機(jī)身下部開口處的重要受力構(gòu)件。此外中央翼盒上方的地板縱梁以及側(cè)肋的上緣條與機(jī)身側(cè)壁的連接也是x向力的輔助傳力路線．80精選課件ppt中央翼梁與機(jī)身對(duì)接框?yàn)檎w結(jié)構(gòu)。這種形式是將機(jī)冀梁作成框的一部分．做成整體結(jié)構(gòu)主要是為減輕重量。(a)為B737、B747的對(duì)接框設(shè)計(jì)。其上半部是框的主要部分，框的下半部由中央翼梁及其向下延伸部分組成，延伸部分是次要結(jié)構(gòu)。上、下兩部分用螺栓連成整體。由于機(jī)翼?yè)锨偷匕辶?位于地板與機(jī)翼上表面之間的縱向布置的構(gòu)件)的影響，有可能使框變形過大，并使中央翼梁與框的連接部位出現(xiàn)疲勞裂紋．如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，則能減小翼梁引起的旋轉(zhuǎn)變形，而不致使框出現(xiàn)疲勞問題。設(shè)計(jì)時(shí)必須利用相關(guān)部件的彈性特性，找到最有利的傳力路線的分布。這種連接形式近年來已為飛機(jī)設(shè)計(jì)人員廣泛采用．(b)為另一種中央翼梁機(jī)身的整體結(jié)構(gòu)。81精選課件ppt82精選課件ppt圖6.18中央翼與機(jī)身的對(duì)接結(jié)構(gòu)方案83精選課件ppt84精選課件ppt6.5.2尾翼與機(jī)身的連接固定同機(jī)翼與機(jī)身的連接固定沒有根本的區(qū)別。傳力分析（集中力的傳遞）(一)平尾集中力的傳遞(前面已講)Qy(作用在中心線上如何形成剪力和彎矩）(1)如在機(jī)身后段有一Qy作用，由框轉(zhuǎn)成q(視機(jī)身結(jié)構(gòu)形式而不同)。(2)框把Qy轉(zhuǎn)成q后，就由蒙皮受剪把力往機(jī)身中部傳，并由此產(chǎn)生軸力。85精選課件ppt（二）垂尾受力總結(jié)Pz接頭上PzMxMyPzMyMt=Mx+Pz*Df/2MtPzMy機(jī)身蒙皮（不引起軸力）機(jī)身蒙皮（將引起機(jī)身彎矩,即軸力）水平加強(qiáng)板上兩型材，由桿通過板轉(zhuǎn)成1、2框平面的力Qz，Qz由框擴(kuò)散給機(jī)身。框框86精選課件ppt6.5.3起落架與機(jī)身的固定■ 通常固定在機(jī)身加強(qiáng)框和(或)縱梁上。■可以采用起落架艙，它由垂直腹板、水平加強(qiáng)板和兩端的加強(qiáng)框形成。■起落架支點(diǎn)的開口周圍用加強(qiáng)構(gòu)件(開口小時(shí)用型材、開口大時(shí)用梁或強(qiáng)度高的橫梁)加強(qiáng)。87精選課件ppt圖6.19前起落架在前機(jī)身中的固定接頭結(jié)構(gòu)方案；作用在機(jī)身上的起落架載荷及其平衡1-縱梁2-加強(qiáng)板3-梁緣條4-梁腹板5-垂直型材6-對(duì)角型材7-斜撐桿的固定接頭8-前起支柱固定接頭88精選課件ppt某輕型殲擊機(jī)前機(jī)身結(jié)構(gòu)89精選課件ppt6.6 機(jī)身開口處的結(jié)構(gòu)形式■ 滿足飛機(jī)的使用性和維護(hù)性要求■ 開口的結(jié)構(gòu)形式取決于：■機(jī)身結(jié)構(gòu)受力型式■開口的尺寸■是否要切斷機(jī)身上的承力構(gòu)件■根據(jù)使用條件能否使用受力口蓋等(蓋在開口上)。90精選課件ppt開口的結(jié)構(gòu)型式■用于觀查窗、加油口等處的小開口：如果這種小開口不破壞承力結(jié)構(gòu)的完整性，以框架形式沿開口周圍加上剛性墊板(如同在機(jī)翼上)。這種開口采用快卸螺釘將口蓋蓋上。■中型開口，它破壞了機(jī)身受力構(gòu)件的完整性，需要采用與機(jī)身上總體受力構(gòu)件聯(lián)成一體的承力口蓋蓋上。這種口蓋用螺釘沿開口周邊固定在機(jī)身承力構(gòu)件上來保證口蓋與蒙皮共同受剪(受扭時(shí))或受拉壓(受彎時(shí))。■用于駕駛艙蓋、艙門、起落架艙、貨艙等處的大型開口，因?yàn)槭褂脳l件的限制而不能采用同機(jī)身受力結(jié)構(gòu)連成一體的承力口蓋，在開口端部用腹板式加強(qiáng)承力框來加強(qiáng)，在開口兩邊布置桁梁(加強(qiáng)桁條)

。91精選課件ppt圖3.73雙梁機(jī)翼根部大開口的傳扭(a)根部布置圖(b)開口端肋的分離體圖(c)開口區(qū)的雙梁參差受彎分離體圖(d)雙梁參差彎曲引起的附加變形的示意圖(1)開口在根部與外段相比，根部固定端可認(rèn)為是絕對(duì)剛硬，按剛度分配可認(rèn)為支反力矩全部由根部提供。這組支反力矩在根部剖面附近是一組自身平衡力系。后梁卸載，前梁加載。92精選課件ppt（2）開口在中段支反力矩都是由結(jié)構(gòu)提供，即由于開口處前后梁彎曲引起的剖面翹曲靠盒段結(jié)構(gòu)限制住，開口前后兩段盒段剛度差不多，所以由兩段同時(shí)提供支反力矩。因?yàn)殚_口前后由結(jié)構(gòu)提供支持，開口段前后會(huì)有影響區(qū)（L=1—1.5B），而在(1)中，開口在根部，支反力矩全部由根部提供，所以不存在外段影響區(qū)。93精選課件ppt6.7機(jī)身艙段主要結(jié)構(gòu)的受力分析■乘員艙、客艙和貨艙。■ 高空飛行可以獲得最好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性■ 需要加壓、加熱■ 常用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)引入壓縮空氣■密封艙段，承受附加的壓差載荷Δp■ 通常為正壓差■ 飛行高度急劇下降可能是負(fù)壓（坐艙壓力小于外界壓力）94精選課件ppt6.7.1密封艙縱向截面上產(chǎn)生應(yīng)力：

ΔpfR/

sk半球形氣密框在蒙皮上引起軸向應(yīng)力：x

ΔpfπR2/(2

R

)

ΔpfR/(2

)

2

x95精選課件ppt一、座艙的增壓載荷（1）增壓載荷的定義：增壓艙內(nèi)的空氣壓力與周圍大氣的空氣壓力之差稱為增壓載荷。（2）增壓載荷的特點(diǎn)：?增壓載荷是重復(fù)性循環(huán)載荷，對(duì)增壓座艙機(jī)身結(jié)構(gòu)的壽命和損傷容限特性影響很大，必須按損傷容限設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。?增壓座艙內(nèi)壓力的變化規(guī)律（正壓差、負(fù)壓差）?增壓艙結(jié)構(gòu)也是機(jī)身受力結(jié)構(gòu)的一部分，它既有增壓載荷引起的應(yīng)力，又參與機(jī)身的總體受力。96精選課件ppt二、增壓艙的形狀和位置增壓艙的形狀和在機(jī)身上的部位隨飛機(jī)類別的不同而不同。三、旅客機(jī)增壓艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增壓艙形狀：旅客機(jī)增壓艙一般為圓筒形，或接近圓筒形。其后端常為球面腹板框，前端常為平面腹板框。(1) 機(jī)身蒙皮的受力與設(shè)計(jì)在正增壓載荷作用下，機(jī)身的蒙皮受雙向張應(yīng)力周向張應(yīng)力縱向張應(yīng)力

T＝Δp

R/t

x＝Δp

R/2t式中 R—機(jī)身半徑；t—蒙皮厚度；Δp—壓力差。可見，

T是

x的2倍。因此，增壓艙部分的蒙皮沿縱軸方向的裂紋比周向裂紋更危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取損傷容限設(shè)計(jì)措施。97精選課件ppt(2) 球面框? 球面框的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

a) 半球形結(jié)構(gòu)受力好，但球面框一般不做成半球形；b) 一般采用球面的一部分—球虧面作框，而且有：Rs(球面半徑)>R(機(jī)身半徑)α角取為60°比較經(jīng)濟(jì)? 球面框受力分析球面周緣單位寬度上的總拉力F為:F=ΔpRs/2tF隨Rs的增大而增大。98精選課件ppt?球面框的構(gòu)造及與機(jī)身的連接a) 球面框的構(gòu)造：b) 球面框的連接：如果球面框要承受yoz平面內(nèi)的集中力，就需要布置一平面框或局部平面框。三角形板

破損安全帶蓋板99精選課件ppt(3) 平面腹板框?

旅客機(jī)增壓艙的前端一般采用平面腹板框。