讲：航空结构技术.ppt

飞行器结构分析与设计 第四讲 崔德刚、程小全、何经武 2009年2月 第三章 翼面结构分析与设计 3.1 机翼的功用与设计要求 3.2 机翼的载荷与内力 3.3 机翼主要受力构件及其结构 3.4 机翼的结构形式 3.5 典型机翼结构的传力分析 3.6 后掠翼的结构特点与传力分析 3.7 三角翼的结构特点与传力分析 3.8 机翼结构形式的确定与结构布置 3.9 机翼结构元件设计 3.10 翼面开口区结构设计 第三章的知识重点 3.1 机翼的功用与设计要求 3.2 机翼的载荷与内力 3.3 机翼主要受力构件及其结构 3.4 机翼的结构形式 3.5 典型机翼结构的传力分析 3.6 后掠翼的结构特点与传力分析 3.7 三角翼的结构特点与传力分析 3.8 机翼结构形式的确定与结构布置 3.9 机翼结构元件设计 3.10 翼面开口区结构设计 各种飞机的结构形式差异很大，如何合理布局十分关键 第三章 翼面结构分析与设计 3.1 机翼的功用与设计要求 机翼的构成 1- 骨架翼梁；2- 腹板和桁条；3- 襟翼；4- 扰流片；5- 副翼；6- 蒙皮；7- 前缘缝翼；8- 挂架；9- 翼肋 机翼的质量 机翼占飞机机体质量的25%~50%；占整个飞机质量的8%~15%。 机翼占飞机全阻力的30%~50%。 机翼的质量参数举例： 二、机翼的设计要求 机翼的主要要求（1） 机翼的主要要求（2） 3.2 机翼的载荷与内力 一、机翼的外载荷 2、结构质量力：机翼本身结构的质量力 qc，也是分布载荷。 3、接点载荷：连接在机翼上的其它部件传来的力和布置在机翼内外各种装载产生的质量力。除了在以翼箱作为整体油箱情况下燃油产生的载荷是分布载荷外，一般这些载荷均是通过几个连接点，以集中力形式传给机翼主要结构的，其中有些力的数值可能很大。 外挂和装载载荷：机翼上通常有发动机、副油箱、外挂武器等外挂载荷，机翼内通常有燃油装载载荷。 四、机翼的内力 机翼任一剖面中的分布载荷所引起的剪力和弯矩为 式中 q = qa - qc l / 2 —机翼半展长 在具体的结构尚未设计确定以前，刚心线位置还不知道，这时可以近似取一根坐标的直线作为相对轴。 对相对轴的扭转虽然不是真正的扭矩，但在弯扭未曾分开计算的情况下，求得的正应力、剪应力与弯扭分开计算的结构（扭矩按相对刚心轴计算）完全相同。 3.3 机翼的主要受力构件及其结构 二、主要受力元件 　　　　　　　　　　2、翼肋 普通翼肋的直接功用是形成机翼剖面所需的形状。它与长桁、蒙皮相连，并以自身平面内的刚度给长桁、蒙皮提供垂直方向的支持。 4、纵墙（腹板） 加劲条和加劲板平板受压破坏是高于屈曲应力 3.4 机翼的结构形式 最大限度提高结构的承载能力 受拉面努力提高结构疲劳、断裂许用应力 受压面努力提高结构稳定性承载能力 满应力结构设计应是许用应力等于工作应力 提高结构的稳定性破坏强度可减轻结构重量 结构布局 按强度要求机翼结构形式选择 结构载荷参数P (MPa)来描述，P为作用在受力翼盒上的弯曲外载荷与结构特征组合。 式中：M为翼根受力盒上承受的弯矩 (N.mm); h为该翼盒外型平均高度(mm)；W为受力翼盒宽度(mm); 为系数，由下式描述： 按稳定性设计各种结构最小重量使用范围 总 结 机翼设计的基本要求 机翼的边界条件示图 两种承载原理不同的蜂窝结构— 蜂窝板和全高度蜂窝结构 　　全高度蜂窝结构具有与多墙结构相同的力学特性，适用于高载荷受力部位。 　　蜂窝板结构承受垂直板面的载荷能力强，但承受面内自载荷能力差，适用于机舱地板或梁式结构。 蜂窝夹芯参数描述及承载方式 蜂窝夹芯方向对剪切强度的影响 飞机结构选型原则 加筋板结构 圆筒结构 柱结构 失稳 应力 位移 加筋板弹性破坏应力远高于弹性失稳应力。 飞机结构承压的特点 利用过屈曲的结构设计 失稳应力 破坏应力 外载荷 1 2 3 0.7 1.0 ?cr ?cy ?f ?cr 蒙皮弹性失稳 蒙皮塑性失稳 蒙皮加厚 各种翼面结构的统一格式的优化分析公式 翼面结构效率曲线 Σ－结构实心度（无量纲） N/h－结构载荷参数（N/mm） 5—10 1—10 梁式结构 6 10 夹层盒结构 6 10 多墙结构 4—10 1—10 加筋板结构 10 1 夹层板结构 翼面相对厚度 载荷指数P/MPa 结构形式 0.5 ts 0 梁式结构 t t 夹层盒结构 0.5 t t 多墙结构 0.5 ts 加劲板结构 2 2tf 2tf 夹层结构 S值(支持