第一章 飞机结构
第一章
飞机结构
中单翼飞机的气动阻力最小，起落架也比上 单翼飞机低。机翼直接穿过机身中部，结构 受力形式好，便于采用翼身融合体结构。因 此，现代战斗机多为中单翼飞机，如F-16、 苏-27等。缺点是机翼结构穿过机身中部影响 机身空间的利用。
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飞机结构
下单翼飞机的最大优点是起落架短、重量 轻，易于收放，迫降时易于保证旅客安全。 缺点是气动阻力大。
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1.4.6 机翼结构形式
1.4.6.1 布质蒙皮机翼
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飞机结构
布质蒙皮机翼的受力特点： 布质的蒙皮不能承受弯矩、扭矩，只能承 受张力。 弯矩主要由翼梁缘条承受。 剪力主要由翼梁腹板承受。 扭矩主要由翼梁、加强翼肋和张线组成的 桁架承受。 只适用于低速飞机
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1.4.6.2 金属蒙皮机翼
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1.4.2 机翼的配置
单翼机：上单翼、中单翼和下单翼。 从机翼与机身的干扰阻力看，中单翼最优。 从机身内部容积的利用率看，上单翼最优。 从起落架的配有向下视界广阔。多数上单翼 飞机存在起落架高，不易收放，飞机重量大 的缺点。但现代大型运输机由于机身很宽， 起落架可安装在机身下部，起落架高、不易 收放的缺点可以避免。
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飞机结构
单块式机翼的受力特点是： 弯曲引起的轴向力由蒙皮、桁条和缘条 组成的整体壁板承受。 剪力由翼梁腹板承受。 扭矩由蒙皮与翼梁腹板形成的闭室承受。
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飞机结构
单块式机翼的优点是： ① 通较好地保持翼型。 ② 抗弯、扭刚度较大。 ③ 受力构件分散。 缺点是： ①不便于开大舱口。 ②不便于承受集中载荷。 ③接头联接复杂。
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过载系数的实用意义 它是飞机设计中很重要的一个原始参数， 与飞行状态机动性密切相关。 过载可由过载表测量获得
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二、过载的大小 在不同的飞行状态下，飞机重心过载的大 小往往不一样。过载可能大于1、小于1、 等于1、等于零甚至是负值。
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ny 的正、负号与升力的正、负号一致， 而升力的正、负号取决于升力与飞机Y轴 （立轴）的关系。如果升力的方向与Y轴 相同，则取正号；反之则取负号。
机翼的典型受力形式有：梁式、单块式、 多腹板式或混合式等薄壁结构，此外还有 一些厚壁结构(如整体壁板式)的机翼。
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单梁式
梁式机翼通常有单梁式和双梁式两种。
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双梁式
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梁式机翼结构特点：
装有一根或两根强有力的翼梁，蒙皮很薄， 桁条的数量不多而且较弱，有些机翼的桁 条还是分段断开的。
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直升机
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1.2 飞机载荷
飞机结构
飞机载荷主要有：飞机重力、升力、阻力、 发动机推力、地面撞击力。 其中，升力和地面撞击力对飞机结构的影 响最大。
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飞机结构
1.2.1 平飞中的受载情况
飞机做等速直线水平飞行时，作用在飞机上 的外载荷有：升力Y、阻力X、重力G和推 (拉)力P。
飞机在Y轴方向的过载，等于飞机升 力（Y）与飞机重量的比值，即
ny
Y G
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飞机在X轴方向的过载等于发动机推力P 与飞机阻力X之差与飞机重量的比值，即
nx (P X ) G
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飞机在Z轴方向的过载等于飞机侧向力（Z） 与飞机重量的比值，即
nz
，
Z G
飞机在飞行中，Y轴方向的过载往往较大， 它是飞机结构设计中的主要指标之一，过 载系数可正，可负；与坐标轴方向一致为 正，反之为负。
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1.2.5 飞机各部位的局部过载 在研究飞机各部件的载荷时，只知道飞机的 过载是不够的，还必须知道部件的过载。 部件过载是该部件在某一飞行状态中的质 量力与其本身重量的比值。当飞机没有对 重心的角加速度时，部件的过载等于飞机 的过载；当飞机有对重心的角加速度时， 飞机重心以外各部件的过载，等于飞机的 过载加上或减去一个附加过载。
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飞机结构
如果飞机没有绕重心的角加速度，则部件 的过载就等于飞机重心的过载；否则，还 要加上由角加速度引起的附加过载。
例如：前三点式起落架飞机以两个主轮接 地时，作用于起落架的载荷对飞机重心的 力矩，要使飞机产生机头下俯的角加速度。 这时，飞机重心后面的部件，其过载等于 飞机重心过载加上一个附加过载；而飞机 重心前面的部件，则应减去一个附加过载。
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飞机结构
2、飞机结构设计 （1）飞机结构部件的初步设计 （2）飞机零构件设计 （3）完成部件的结构图纸 （4）重量和中心计算及强度计算 三、原型机试制阶段 四、试飞定型阶段
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飞机结构
1.1 概述 固定翼飞机的机体的五个主要部件：机身、 机翼、安定面、飞行操作面和起落架。
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飞机结构
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飞机结构
绪论
飞机研制过程： 一、拟订技术要求 1、飞机的类型和基本任务 2、飞机的有效载荷 3、飞机的飞行性能指标
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二、飞机设计阶段 1、飞机总体设计 （1）确定全机主要参数 （2）初步确定外形和尺寸 （3）绘制三面图 （4）初步结构设计 （5）较为详细的重量和重心计算 （6）较为详细的气动性能和操稳计算 （7）绘制总体布置图
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夹层式机翼
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飞机结构
几种机翼构造示意图
第一章
（1） 翼梁
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1.4.7 机翼构件构造
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飞机结构
影响最大载荷系数的因素: i. 载荷系数实际反映了飞机的机动性能,因此 越大越好,但对运输机或客机则没有必要太 大。 Ⅱ. 载荷系数又反映了对结构的载荷作用, 载 荷系数越大,表明飞机结构的承载越大,要有 足够的刚、强度，则结构重量大。
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Ⅲ. 载荷系数的载荷作用，不仅对结构有作用， 而且对机载设备及乘员有载荷作用。载荷 系数越大，对他们的作用越强，要视他们 的承受能力而定。 Ⅳ. 飞行时的载荷系数（除突风干扰外），一 般来自于发动机的推力，载荷系数大，结 构要重，发动机的加力性能要好，即剩余 推力要大。 Ⅴ. 载荷系数的影响因素众多，要依据技术性 能要求综合确定,并不是越大越好。
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单块式机翼
现代飞机多采用单块式机翼。
蒙皮
翼肋 桁条 翼梁 副翼
襟翼
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飞机结构
单块式机翼的结构特点： 蒙皮较厚；桁条较多而且较强；翼梁的缘 条较弱，有时缘条的横截面积和桁条差不 多。
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飞机结构
单块式机翼结构受力分析： 单块式机翼的蒙皮，不仅具有良好的抗剪 稳定性，而且有较好的抗压稳定性，它不仅 能更好地承受机翼的扭矩，而且能同桁条一 起承受机翼的大部分弯矩。 单块式机翼结构是由蒙皮、桁条和缘条组 成一个整块构件来承受弯矩所引起的轴向力。
空气动力分布载荷
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机翼重力分布载 荷
机翼重力 分布载荷
飞机结构
空气动力分布载荷
P部件
剪力图
弯矩图
①如果机翼上只有 空气动力和机翼结 构质量力，则越靠 近机翼根部，横载 面上的剪力、弯矩 和扭矩越大。 ②当机翼上同时作 用有部件集中质量 力时，上述力图会 在集中质量力作用 处产生突变或转折。
扭矩图
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1.4.3 机翼上的外载荷
机翼在外部载荷作用下，象一根固定在机 身上的悬臂梁一样，要产生弯曲和扭转变 形，因此，在这些外载荷作用下，机翼各 截面要承受剪力、弯矩和扭矩。
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飞机结构
垂直剪 力
垂 直 弯 矩
水 平 弯 矩
水平剪力
扭矩
由于机翼结构沿水平方向尺寸较大，因而水平剪力 和水平弯矩对飞机结构受力影响较小，在受力分析 时只分析垂直剪力、扭矩和垂直弯矩。
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飞机结构
1.4.5 机翼的主要受力构件
纵向元件有翼梁、长桁、腹板。 横向元件有翼肋。
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垂直剪 力
垂 直 弯 矩
水 平 弯 矩
水平剪力
扭矩
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飞机结构
剪力主要由 翼梁腹板 承受
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飞机结构
弯矩主要由翼梁缘条、桁条和蒙皮 承受
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扭矩主要由 蒙皮和翼梁腹板组成的合围框 承受
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1.4.4平直机翼各截面的剪力、弯矩和扭矩图
机翼主要受两种类型的外载荷： 一种是以空气动力载荷为主（以吸力和压 力形式直接作用在蒙皮上），包括机翼结 构质量力的分布载荷（分布在机翼整个体 积上）。 另一种是由各连接点传来的集中载荷。与 机翼连接的其它部件(如起落架发动机)、装 载物(油箱、炸弹)以及各类增升翼面从它们 的连接接头上传给机翼。
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1.2.6 飞机着陆时的过载
飞机着陆接地时的速度可分解为水平分速和垂 直分速。由于水平分速是在着陆滑跑过程中 逐渐消失的，因此飞机沿水平方向的受力不 大；垂直分速是在飞机与地面相对撞击后很 短的时间内消失的，故飞机沿垂直方向的撞 击力较大。飞机着陆接地时承受的载荷，主 要就是作用于起落架的垂直撞击力。飞机接 地时垂直方向的过载，为作用于起落架上的 垂直撞击力与飞机重量的比值。
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1.3.4 强度和刚度的概念
构件在外力的作用下，抵抗破坏（或断裂） 的能力叫做构件的强度。 构件在外力作用下抵抗变形的能力称为构件 的刚度。 构件在外力作用下保持其原有平衡形式的能 力称为构件的稳定性。
第一章
1.拉伸应力 2.压缩应力 3.扭转应力 4.剪切应力 5.弯曲应力
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