飞机机体结构.ppt

1 航空器适航管理 中国民航大学航空工程学院2009年3月 2 目录 第一章第二章民用航空器第三章 3 第二章 民用航空器 4 主要内容 一 飞机机体结构二 飞机系统三 5 一 飞机机体结构 1 1飞机的作用力飞机主要作用力为两两成对的四个力组成 升力与重力 推力与阻力 1 重力重力是四个力中最简单的力 它的大小等于飞机的重量 用G表示 它的方向总是向下指向地心 飞机的结构应能承受比G更大的载荷因数 原因 6 一 飞机机体结构 2阻力物体在空气中运动必然会遇到空气的抵抗 这种抵抗就是阻力 飞机阻力按形成的原因分为压差阻力 干扰阻力 激波阻力 摩擦阻力和诱导阻力 摩擦阻力 由飞机表面上空的速度和外界空气速度不同 空气之间的粘滞摩擦而产生 很明显它和空气的密度和速度有直接关系 压差阻力 由飞机前方受到的动压和后方形成的低压的压力差造成 诱导阻力 在机翼上产生的 它是由升力诱发出来的 干扰阻力 由飞机两个不同形状部分的结合引起气流干扰而产生的 7 一 飞机机体结构 3升力由机翼和空气的相对运动而产生的 4推力由发动机来提供 8 一 飞机机体结构 1 2飞机的组成与功用 9 一 飞机机体结构 1 2飞机的组成与功用大多数飞机都是由下面五个主要部分组成 即 机翼 机身 尾翼 起落装置和动力装置 它们各有其独特的功用 1机翼机翼的主要功用是产生升力 以支持飞机在空中飞行 也起一定的稳定和操纵作用 在机翼上一般安装有副翼和襟翼 操纵副翼可使飞机滚转 放下襟翼能使机翼升力增大 另外 机翼上还可安装发动机 起落架和油箱等 10 一 飞机机体结构 2机身机身的主要功用是装载乘员 旅客 武器 货物和各种设备 还可将飞机的其它部件如尾翼 机翼及发动机等连接成一个整体 3尾翼尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼 水平尾翼由固定的水平定面和可动的升降舵组成 垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵 尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转 并保证飞机能平稳地飞行 11 一 飞机机体结构 4起落装置起落装置是用来支持飞机并使它能在地面和水平面起落和停放 陆上飞机的起落装置 大都由减震支柱和机轮等组成 它是用于起飞 着陆滑跑 地面滑行和停放时支撑飞机 5动力装置动力装置主要用来产生拉力或推力 使飞机前进 其次还可以为飞机上的用电设备提供电源 为空调设备等用气设备提供气源 现代飞机的动力装置 应用较广泛的有四种 一是航空活塞式发动机加螺旋桨推进器 二是涡轮喷气发动机 三是涡轮螺旋桨发动机 四是涡轮风扇发动机 12 一 飞机机体结构 飞机除了上述五个主要部分之外 根据飞行操纵和执行任务的需要 还装有各种仪表 通讯设备 领航设备 安全设备和其它设备等 1 3飞机基本构件的结构1 机翼 13 一 飞机机体结构 1 机翼在机翼的后缘 布置有副翼 扰流片等操纵翼面 为飞机提供横向操作性 在机翼的前 后缘还装有各种型式的襟翼 缝翼等增升装置 以改善机翼的空气动力效用 提高飞机的起落和机动性能 机翼下部常安装起落架 发动机等其它部件 机翼的内部空间常用来贮存燃油 收藏起落架和放置一些小型设备附件等 1 1机翼的基本构造形式机翼的构造形式很多 主要有蒙皮骨架式机翼 整体壁板机翼和夹层机翼 蒙皮骨架式机翼又称薄壁构造机翼 它可按翼梁数目不同分为单梁式 双梁式和多梁式机翼 14 一 飞机机体结构 1 机翼 蒙皮骨架式机翼 15 一 飞机机体结构 1 机翼整体壁板式 机翼蒙皮与纵向骨架 横向骨架合并而成上下两块整体壁板 然后再铆接装配而成的机翼称为整体壁板机翼 这种机翼的特点是 蒙皮材料离翼剖面中心最远 受力效果好 强度 刚度较大 构造简单 质量轻 蒙皮厚 局部刚度大 铆缝少 表面光滑 气动外形好 零件少 装配协调容易 提高了生产效率 整体壁板结构除了用金属材料制造以外 用复合材料制造也有很大的发展前景 16 一 飞机机体结构 1 机翼 1 整体壁板 2 襟翼 3 副翼 17 一 飞机机体结构 1 机翼 夹层机翼这种机翼的特点是采用了夹层壁板作蒙皮 夹层壁板依靠内外层面板承受载荷 很轻的夹芯则对它们起支持作用 夹芯蒙皮1 塑料芯 2 面板 3 蜂窝芯 18 一 飞机机体结构 1 机翼 蜂窝夹层机翼的构造图 蜂窝夹层机翼图1 蜂窝夹芯蒙皮 2 纵墙 3 副翼 4 翼肋 19 一 飞机机体结构 1 机翼 采用泡沫塑料为填料的实心夹层机翼 实心夹层机翼1 填料 2 蒙皮 3 纵墙 20 一 飞机机体结构 1 机翼 飞机的尾翼和舵面等的基本构造形式与机翼类似 在此不再重复 2 机身机身横截面以圆形为最好 但为了满足其他要求 如安装发动机 保证良好视界 隐身等 往往不得不采用椭圆 卵形以及其他各种各样的形状 一架飞机的机身可分为若干段 每段的横截面形状有可能不相同 与机翼的构造形式类似 机身的构造形式也可以分为蒙皮骨架式 整体壁板式和夹层式三种 21 一 飞机机体结构 2 机身蒙皮骨架式机身根据蒙皮参加承受弯矩的程度不同分为桁梁式 桁条式 也称半硬壳式 及硬壳式三种 a 桁梁式 b 桁条式 c 硬壳式1 桁梁 2 桁条 3 普通隔框 4 蒙皮 5 加强隔框 22 一 飞机机体结构 2 机身整体壁板机身它与整体壁板机翼类似 将桁条 蒙皮 隔框做成一个整体 这种结构的骨架粗细和壁板厚薄可根据各处的实际载荷确定 能充分发挥结构的承载能力 它有与整体壁板机翼类似的特点 焊接起来的整体壁板机身 23 一 飞机机体结构 2 机身夹层机身它与夹层机翼类似 用夹芯代替桁条与蒙皮一起承受全部外载荷 其夹芯可以是蜂窝结构 也可以是泡沫塑料 它与夹层机翼结构有着相同的特点 机身一般分几个舱段 每个舱段根据构造和受力的需要 可以选择不同的构造形式 夹芯蒙皮的硬壳式机身 24 一 飞机机体结构 3 起落装置飞机的起落装置通常包括起落架和改善起落性能的装置两大部分 1 起落架的配置形式 25 一 飞机机体结构 3 起落装置后三点式 两个支点 主轮 对称地安置在飞机重心前面 第三个支点 尾轮 位于飞机尾部 前三点式 两个支点 主轮 对称地安置在飞机重心后面 第三个支点 前轮 位于机身前部 自行车式 两个主轮分别安置在机身下飞机重心前后 另有两个辅助轮对称地装在机翼下面 26 一 飞机机体结构 3 起落装置 2 起落架的构造起落架一般由减震器 支柱 机轮 刹车装置和收放作动筒等组成 为一典型起落架的构造图 1 减震支柱 2 机轮 3 撑杆 4 收放作动筒 27 一 飞机机体结构 3 起落装置 2 起落架的构造现代某些重型高速飞机多采用多轮小车式起落架 1 主减震器 2 收放作动筒 3 斜撑杆 4 机轮和刹车 5 扭力臂 6 支柱 7 轮架 8 可伸缩斜撑杆 9 收放连杆 10 上横梁 11 辅助减震器 12 刹车杆 28 二 飞机系统 飞机系统主要包括液压系统 燃油系统 油箱及通气系统 空调系统 飞行操纵系统等 1 液压系统飞机液压系统通常用来收放起落架 襟翼 减速板和操作机轮刹车以及操纵舵面的偏转 液压传动是一种以液体为工作介质 利用液体静压能来完成传动功能的一种传动方式 也称容积式传动 29 二 飞机系统 1 液压系统 30 二 飞机系统 1 燃油系统燃油系统是为存储和输送动力装置所需燃料而设置的 燃油系统主要有如下功用 储存燃油 在规定的飞行条件下安全可靠地把燃油输送到发动机及APU 调整重心位置 保持飞机平衡和及机翼结构受力 冷却其它附件 作为冷却源 31 二 飞机系统 2 燃油系统燃油系统是为存储和输送动力装置所需燃料而设置的 一架飞机完整的燃油系统包括两大部分 飞机燃油系统与发动机燃油系统 一般将由发动机直接驱动的燃油泵之前的燃油系统划归飞机燃油系统 飞机燃油系统主要由下列几个子系统组成 油箱通气系统 加油 抽油系统 应急放油系统 供油 输油 系统和测量及指示系统 32 二 飞机系统 2 燃油系统燃油系统是为存储和输送动力装置所需燃料而设置的 一架飞机完整的燃油系统包括两大部分 飞机燃油系统与发动机燃油系统 一般将由发动机直接驱动的燃油泵之前的燃油系统划归飞机燃油系统 飞机燃油系统主要由下列几个子系统组成 油箱通气系统 加油 抽油系统 应急放油系统 供油 输油 系统和测量及指示系统 油箱及通气系统 1 油箱类型 33 二 飞机系统 2 燃油系统1 油箱及通气系统 1 油箱类型飞机油箱的作用是存储飞行所需的燃油 飞机油箱有三种类型 即 软油箱 硬油箱和结构油箱 1 软油箱软油箱是用耐油橡皮 胶层和专用布等胶合而成 一般应用在老式飞机和某些上单翼飞机的中央油箱上 目前软油箱在大型民航运输机上很少采用 2 硬油箱由防腐能力较强的铝锰合金制成箱体 箱内有防止油液波动的带孔隔板 隔板可以提高油箱强度和刚度 目前硬油箱通常作为大型飞机的中央辅助油箱 ACT 34 二 飞机系统 2 燃油系统1 油箱及通气系统 1 油箱类型3 结构油箱民航飞机的油箱大多采用结构油箱 即油箱本身是飞机结构的一部分 利用机身 机翼或尾翼的结构元件直接构成的油箱 结构油箱又被称为整体油箱 整体型油箱是飞机结构的一部分 因此在接缝 结构紧固件和接近口盖等处已妥善密封 结构油箱的特点是可充分利用机体内的容积 增大储油量 并减少飞机的重量 35 二 飞机系统 2 燃油系统1 油箱及通气系统 2 油箱布局 36 二 飞机系统 2 燃油系统1 油箱通气系统 2 油箱通气系统当油箱内的供油泵向发动机供油时 油箱油面会随之下降 若油箱密闭 油箱内就会形成负压 这种负压不仅会导致供油泵吸油困难 造成供油中断 还会造成油箱因外部气压大于油箱内气压而受到挤压 最终导致结构损坏 通过油箱通气系统为油箱内通气 可以防止以上故障的出现 37 二 飞机系统 2 燃油系统1 油箱通气系统 2 油箱通气系统 38 二 飞机系统 2 燃油系统1 油箱通气系统 4 加油 抽油系统现代飞机的加油方法有三种 重力加油 压力加油和空中加油 39 二 飞机系统 3 飞行操纵系统飞机飞行操纵系统是飞机主要系统之一 它工作性能的好坏 直接影响着飞机的飞行性能 对于民航飞机来说 它在很大程度上影响飞机的安全性和乘坐品质 飞机飞行操纵系统是飞机上所有用来传递操纵指令 驱动舵面运动的所有部件和装置的总合 用于飞机飞行姿态 气动外形 乘坐品质的控制 飞行操纵系统由三个部分组成 主操纵系统 辅助操纵系统和警告系统 40 二 飞机系统 3 飞行操纵系统 41 二 飞机系统 4 空调系统飞座舱空调系统的主要作用是 控制通往座舱空气的流量 调节温度 排除空气中过多的水分 最后将空调空气分配到座舱的各个出气口 座舱空调系统主要由冷却系统 冲压空气系统 温度控制系统 再循环系统和分配系统等几个子系统组成 1 空气循环冷却系统2 冲压空气系统3 温度控制系统4 再循环系统5 座舱分配系统 42 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置飞机的电子仪表装置是飞机感知外部情况和控制飞行状态的核心 对于保障飞行安全 改善飞行性能起着关键作用 飞机电子仪表装置按系统可分为 通信系统 导航系统 飞行控制仪表系统 1 通信系统这个系统的主要用途是使飞机在飞行的各阶段和地面的航行管制人员 维修人员保持双向的语音和信号联系 这个系统也提供了飞机内部人员直接和旅客联络服务 它分为 甚高频通信系统 高频通信系统 选择呼叫系统合音频系统 43 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置1 通信系统a 甚高频通信系统 它主要用于飞机在起飞 降落时或通过控制空域时机组人员和地面人员的双向语音通信 起飞和降落时期是驾驶员最繁忙的时期 也是飞行中最容易发生事故的时期 因此必须保持甚高频通信的高度可靠 民航飞机上一般都装有一套以上的备用系统 它是远距离通信系统 使用和短波广播的频率范围相同的电磁波 b 高频通信系统 44 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置1 通信系统c 选择呼叫系统当地面呼叫一架飞机时 飞机上的选择呼叫系统以灯光和影响通知机组 从而进行联络 避免了驾驶员长时间等候呼机或是由于疏漏而不能接通联系 d 音频综合系统它分为飞行内话系统 勤务内话系统 客舱广播及娱乐系统 呼唤系统 45 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置2 导航系统导航是指飞机按照预定的航线 准确到达预定位置 完成飞行任务的方法 导航系统广义上包括所有为飞机确定位置和方向的设备 狭义上只包括航路上使用的设备 在民航飞机上广义导航设备包括 罗盘系统 甚高频全向信标系统 仪表着陆系统 无线电着陆系统 无线电高度表 测距仪 气象雷达及惯性基准系统 46 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置2 导航系统a 飞机的罗盘系统罗盘是用来为飞机定向的仪表 b 测距机测距机是利用飞机和地面测距台之间的无线电波往返所用去的时间来测定飞机和测距台之间的距离 47 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置1 导航系统b 测距机 48 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置2 导航系统c 无线电高度表无线电高度表是用无线电波的反射回波测量飞机与大地表面之间的实际高度 民航飞机使用的是测高范围在0 2500英尺或0 5000英尺的低高度表 在起飞和进近着陆期间使用 49 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置1 导航系统d 甚高频全向信标系统 VOR 这种系统也是一种测向系统 它由机载的全向信标接收机和地面的全向信标台组成 作用 保障飞机的进出港 可以实现直线位置线定位保证飞机沿航路飞行保障飞机安全着陆 50 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置2 导航系统e 仪表着陆系统 ILS 它的作用是引导飞机沿着正确的航道下滑 着陆 51 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置2 导航系统e 气象雷达它的作用是引导飞机沿着正确的航道下滑 着陆 f 惯性基准系统惯性基准系统由加速度计和陀螺再配以快速的计算机处理系统组成 它主要由3个加速计和3个陀螺仪构成 加速计用于测量飞机的3个平移运动加速度 指示当地地垂线的方向 陀螺仪用于测量飞机的3个转动运动的角位移 指示地球自转轴的方向 计算机对测出的加速度进行两次积分 计算出飞机的位置 52 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置2 导航系统g 应答机应答机是机载设备和地面航空管制雷达配合使用的设备 二次雷达向飞机发出询问信号 机上的应答机就被触发 应答机根据地面询问的模式自动产生应答脉冲信号 向地面雷达报告飞机的代码和飞行高度 53 二 飞机系统 5 飞机电子仪表装置3 飞行控制仪表系统飞机的控制仪表设备提供飞机的各种信息和数据 使驾驶员及时了解飞行情况 对飞机进行控制 从而完成飞行任务 随着计算机及设显示技术的进步 飞机上的仪表 控制 导航系统由机上的计算机统一管理 各种数据综合显示在为数不多的电子显示仪器上 54 二 飞机系统 5 电气系统飞机的电气系统是指飞机的供电和用电设备系统 电气系统包括电源 配电和用电3个部分 1 电源系统电源系统分为直流电源系统和交流电源系统 在用电量不大的情况下低压直流供电系统简单方便 因而早期的飞机及现在的一些小型飞机上仍在使用 但随着飞机用电量的增大 用电种类的增加 直流系统重量大 换向调压困难 现代飞机大多采用交流电源系统 55 二 飞机系统 5 电气系统飞机的电气系统是指飞机的供电和用电设备系统 电气系统包括电源 配电和用电3个部分 2 配电线路系统这个系统包括导线组成的电网 各种配电器具和接头以及检查仪表 现代飞机上的输电线路由单线