4飞行器的构造课件

飞机结构，第一，飞机结构的一般要求和使用的材料是什么？飞机结构是飞机各力部件和支撑零部件的通用术语。像人体一样，这个机器人将对飞机的承载、控制系统、动力装置等捆绑在一起，形成良好的气动(对飞机的)形状，保护其中的人和其中安装的装置。对于飞机，称为机体。1.飞机结构的一般要求1)气动要求结构必须满足飞行性能所需的气动外形和表面质量。2)重量要求在满足强度、刚度和寿命的情况下尽可能轻。3)使用维护要求结构，便于检查、维护和维修，便于运输、保管和保管。4)工艺和经济要求在一定的生产条件下，流程简单，制造方便，生产周期短，成本低。飞机结构中使用的主要材料是对飞机结构材料的要求。也就是说，强度更大，刚度更大。耐冷热；防腐、抗衰老；抗疲劳良好；容易加工，价格低。常用飞机结构材料：1)铝合金飞机最广泛地用作有色轻金属结构材料。主要是铝和铜、镁、锌的合金。铝合金的密度约为2.8g/cm3(钢的约1/3)，具有高非刚性、断裂韧性和疲劳强度、高耐蚀性，并且低温性能极高(-183)！耐热轻质铝为250！2)镁合金的密度非常小(1.75g/cm3运行1.9g/cm3)，其比例和刚度与铝合金和合金钢基本相同。构件墙的厚度很大，适合制造刚性好的零件。镁合金加工性能好。但是耐腐蚀性低，需要适当的防腐处理，才能进行长期可靠的工作。镁合金主要用于制造低轴承部件，一般适合120 以下的长期工作，耐热铸造镁合金为250！3)合金钢由高强度结构钢和高温防腐蚀不锈钢组成。高强度合金钢是制造高强度、工艺简单、性能稳定、价格低廉、负载大的接头、起落架和主梁等零部件的最佳结构材料。但是工作温度一般不会超过350 。不锈钢的普通铬含量在12%以上，还有镍、钼等元素。不锈钢具有良好的耐蚀性，能富集硝酸容器。耐热性强，可在480、870范围内长期工作。低温性能好，可用于制造液氧，液体氢的容器。不同种类的不锈钢有不同的特性。由于不锈钢的合金钢比例高，其价格远高于结构钢。(4)钛合金的密度小，(4.5g/cm3)钛合金的强度接近合金钢，因此钛合金具有较高的非强度，使用它制作的高压缸比钢薄50%。钛合金还具有较高的耐热性，工作温度可达到400，在此温度下，其强度比不锈钢或耐热钢强得多。在潮湿的大气和海水中，耐腐蚀性优于不锈钢。此外，某些钛合金具有良好的低温特性。钛合金的主要问题是加工成型困难，价格更高。但是我国钛资源非常丰富，钛合金有着广阔的发展前景。5)具有两种或多种材料复合而成的多相材料的复合材料。在复合材料中起到加强材料作用的材料称为加强材料，粘性作用的材料称为矩阵。一般增强材料包括玻璃纤维、芳纶纤维(也称为芳酰胺纤维)、硼纤维、碳纤维、石墨纤维等。基体材料是具有一定韧性的低模量树脂，如环氧、聚酰亚胺、铝合金、钛合金等。复合材料密度低，强度和刚度高，抗疲劳、减震和工艺成型性能好，可根据结构性能要求进行设计。不同的基体材料，复合材料的耐热性不同。环氧树脂，温度不超过200 。聚酰亚胺树脂，温度为200 ！铝合金，温度为350！使用钛合金时，温度可达500 600 。第二，飞机的基本结构、飞机组件和各组件的功能：机体提供作为其他组件的安装基础的内部装载空间。机翼主要作为起落架、发动机等其他部件的安装基础提供内力。米翼提供平衡空气动力学、操纵力和力矩。起飞和降落装置飞机起飞、降落和停车部件。操作系统舵面运动控制系统。作用于机翼(1)机翼的外部载荷分布力空气动力、重力集中力发动机、起落架等的作用力。(2)结构中由外力引起的内力弯矩、剪切和转矩。单击动画，(3)翅膀的力组件垂直骨骼：翅膀的垂直骨骼由翼梁、纵座和梯边梁组成，垂直方向跟随翅膀方向，全部沿着翅膀方向放置。*翼梁是最大的纵向元件，接收全部或大部分弯矩和剪力。翼梁通常由凸缘、腹板和支柱组成。凸缘通常由锻造铝合金或高强度合金钢制成，腹板由硬质铝合金板制成，顶部和底部法兰用螺钉或铆钉连接。凸缘和腹板构成了可承受转换为外部负载的弯矩和剪切力的I型梁。*垂直桅杆与翼梁很相似，但垂直桅杆的凸缘很弱，没有连接到机身，有时长度只是机翼的一部分。纵梁通常放置在机翼的前后边缘部分，与上下蒙皮连接，形成闭合的长方体分段，并接收扭矩。在后面的末尾，还可以挂襟翼和副翼。*梯边梁是用铝合金挤压或板材折弯制成的，铆钉在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高承载能力，同时将气动分布载荷转移到机翼肋上。各种桁架截面，横向骨骼：机翼的横向骨骼主要指机翼肋，机翼包含常规机翼和加强的机翼肋，横向是指垂直于机翼的方向，通常垂直于机翼的前边缘安装。*通常，翅膀加强筋将垂直骨骼和蒙皮组合在一起，将来自蒙皮和梯边梁的气动载荷传递给翅膀，并保持翅膀截面的形状。*加强肋是承受集中负载的翼肋。蒙皮：蒙皮是围绕在翅膀骨骼外的维度形状的组件，通过粘着剂或铆钉固定在骨骼上，形成翅膀的气动形状。皮肤除了形成和保持翅膀的气动外形外，还能承受局部的空气动力。早期低速飞机的蒙皮是布，今天飞机的蒙皮大部分是由轻质铝板制成的金属蒙皮。(4)机翼的组成形式框架机翼：框架机翼主要用于飞机开发的早期阶段，其结构特点是力部件和尺寸结构完全分割和载荷分段。框架翼的力骨架是由支撑所有弯矩、剪力和扭矩的翼梁、托梁、横柱等组成的空间骨架系统。那种皮肤是用亚麻做的，只起到维度作用，不参与力量。早期的大部分飞机都使用这种形式的机翼。蒙皮骨骼(梁翅膀):随着飞机速度的增加，蒙皮参与力的梁翅膀将出现。其特点是有强大的双翼梁和坚硬的皮肤，经常使用金属铆钉结构。梁机翼目前在飞机上广泛使用，大部分弯矩由双翼梁引起，梁腹板由剪切力，蒙皮和腹板组成的长方体段参与扭矩，蒙皮参与机翼边栏的弯曲作用。梁翼的缺点是蒙皮更薄，梯边梁更少，因此翅膀蒙皮的弯曲效果很小。根据翼梁的数量，还可以将梁的翅膀分割为单个、双个和多个梁的翅膀。单翼：随着飞行速度的进一步增加，为了保持机翼的足够局部和扭转刚度，必须加厚蒙皮，增加梯边梁。这样，由厚蒙皮和梯边梁组成的壁板已经能承受大部分弯矩，梁的凸缘可能会减弱，直到横梁，因此发展成没有翼梁的单翼。单翼的维度构件和力构件完全结合。梁翼，全壁板翼：单翼壁板铆接，零件数量多，表面质量差，高速飞行阻力大。因此，开发了结合多个整体壁板的整体墙板机翼。整体墙板机翼的结构强度根据各个部分的实际力进行设计，连接的铆钉孔和螺栓孔减少，从而减少重量，增加强度、刚度和疲劳阻力。夹层：(4)机翼的分类方法有多种，常用的分类方法有：*按翅膀分类的数目：可分为单翼、双翼、多翼等；*按机翼的平面形状分类：可分为直翅、扫描翼、前翅、三角翼等；*按机翼的配置形式分类：可以分为框架、梁、墙、整体等。现代飞机，无论是军用飞机还是民航客机，基本上是单翼机器，低速飞机仍具有双层机翼结构，而多翼飞机已准备好报废。对于单翼机器，根据与机身相关的机翼安装部分，可以分为上部单翼、中央单翼和下部单翼飞机。上部单翼：顾名思义，上部单翼飞机的机翼安装在机身的上部。确切地说，机翼位于机身轴的水平面上。早期的很多飞机使用了支撑上部的单翼结构。中断翼：中断叶飞机的机翼安装在机身中间，现在很多飞机以这种方式布局。下部单翼：下部单翼飞机的机翼安装在机身下部，位于机身轴的水平面下方。(5)翅膀的平面形状分类翅膀的平面形状5花门，有梯形、矩形、三角形、椭圆等，甚至有很多稀奇古怪的东西。(。通常，平面图形可以分为四类：直翅、扫描翼、前扫描翼和小长宽比机翼。1)平底机翼：这是早期低速飞机上常用的一种机翼平面形状。扁平机翼没有低角度的背向或最小捕食者，长宽比大，相对厚度大，适合低速飞行。目前，高速飞机很少使用平底机翼，只有少数飞机速度不太高，如英国的“迪弗”小型早期警报机。扁平机翼还可以进一步细分为矩形机翼、椭圆形机翼、梯形机翼等。(2)扫掠翼：在四分之一弦上，后炮角度大于25度的机翼称为扫掠翼。由于该机翼的前前缘扫描，可以延迟冲击波的生成，适用于高亚音速飞行。目前，很多战斗机和大部分民用飞机采用后翼。一些飞机，例如美国的f-14“公猫”战斗机，为了考虑高速和低速情况下的移动性，还采用了后掠角变化的掠翼技术。3)前翼：前翼与后翼完全相反，前翼扫描。目前采用机翼的飞机较少，只有一些高机动性战斗机(如俄罗斯的s-37“金雕”)采用。(4)小型长宽比机翼：这些机翼的长宽比适合超音速飞行。小型长宽比机翼上常见的具有小长宽比的梯形机翼、三角翼等现在很多战斗机都采用小长宽比机翼来提高飞行性能。除了这四种普通的翅膀平面形状外，还有非常独特的翅膀形状。像美国斜机翼一样，其机翼可以围绕中心旋转，成为不对称的斜机翼情况。2.副翼是操纵飞机侧面的机翼面，一般安装在机翼外部。它本身的外形是比较窄的长翼面，翅膀长，尾巴短。副翼的机翼一般占整个机翼机翼的六分之一到五分之一左右，其机翼的弦约占整个机翼长度的五分之一到四分之一左右。副翼类似于斜顶和方向舵，但翅膀的结构类似。还有由梁、加强筋、蒙皮和后截面轮廓组成的力零部件。通常由没有梯边梁的单个梁制作(也有一些梯边梁)。为了防止飞行过程中发生的弯曲变形过大和提高生存力，副翼通常使用三个或更多连接在机翼上的悬挂连接器。除了一般的副翼，现在一般的副翼如下。内侧副翼3354目前，某些高速飞机将副翼从机翼外移至接近机身的内侧，这种副翼称为内侧副翼。因为机翼根部的扭转刚度大，将副翼移到机翼内部，可以减少副翼偏转引起的机翼扭转变形，改善副翼的操纵性能，提高飞机横向操纵力，更好地满足高速机飞行要求。由于内部副翼占据了襟翼的位置，因此采用内部副翼时，必须使用其他更有效的升力，如喷气襟翼和前襟翼。副翼常用于音速或超音速飞机，它分为内外两部分。低速飞行时使用外部副翼操纵。高速飞行时，将外部副翼锁定在中立位置，使用内部副翼。混合副翼不仅提高了副翼操纵的效率，还改善了飞机在不同速度范围的操纵特性。升降机副翼由于部分飞机安装操纵面的位置相对较少，所以副翼常常与其他操纵面相结合，起到两种作用。例如，对于没有水平尾翼的三角翼飞机，需要在机翼后缘安装操纵面的地方太挤，导致斜顶和副翼合并。同时，可以在上弯或下弯用作升降机，还可以再用作辅助机翼。这是升降机副翼。卡迪夫是结合襟翼和副翼的操作面，经常在一些高速飞机上使用，向下倾斜时起到襟翼的作用，所以被称为卡迪夫。此外，一些低速飞机配备了普通的后段襟翼，副翼也可以和襟翼一起向下扭转，提高增量效果。这种副翼也被称为“卡迪夫”，但其性质与高速飞机的开衫不同。3.机身的功能主要用于装载人、货物、燃料、武器、各种设备和其他物品，还可以用于连接机翼、尾翼、起落架和其他相关部件，将它们连接在一起。根据机身的功能，首先要确保使用上尽可能多的空间，最大限度地利用单位体积，装载更多的人和物品，同时连接要安全可靠。必须有良好的通风加热和隔音设备。地平线必须广泛调整，以帮助飞机着陆。第二，在气动方面，风的区域要减少到最小，表面要平滑，形态要没有尖角和空隙，形成流线型，尽量减少阻力。此外，在保证足够的强度、刚度和抗疲劳能力的情况下，应使用最轻的重量。对于有机密座舱的气体，防止疲劳的能力尤为重要。(1)机身形式的飞机主体样式通常有机身、船体和机舱类型，机身类型使用陆路飞机的主体，水上飞机主体通常使用船体，钉书机类型使用没有尾部的主体。小屋类型包括双机身和双尾支撑。(2)机身的外形可以从机身的外形面看为侧面和截面形式。侧面形状通常是拉长的流线。现代飞机的侧面形状受到驾驶舱的巨大影响。有些驾驶舱柔软地暴露在气流中，有些驾驶舱常用在中小型飞机上，有些更常用在大型飞机上。现代超音速战斗机根据跨音速飞行的阻力特性，首先应用了跨音速面积法。也就是说，安装机翼部分的机身部分适当缩小，形成蜂巢机身。第二，骑手通常做得很尖，或者用头上的公馆作为冲击杆，延伸到远处，在正面的气流中。这也有助于减弱冲击波的强度，减少波阻。第三是随着速度的增加，飞机机身的“长细比”增大，使用细长的旋转体。现代超音速飞机机身的微观比超过了10。张线比是机身长度与机身截面最大直径的比率。这个比例越大，精细度越长。而且，随着速度的提高，飞机机身的大小也比机翼的大小越来越大。还有为了减少阻力，将驾驶舱埋在机身外形轮廓内的超音速飞机。因此，着陆时驾驶舱的地平线明显恶化。为了改善这种情况，把骑手变成活动，在着陆时可能会下垂。例如，协和式超音速客机头部可能会下垂17.5度。头可以有三种状态。超音速飞行，头部为流动线性；亚音速飞行时，文件对会下降，扩大驾驶员的视野。入场和降落时都下垂，司机的视野更加开阔。常用机身截面形状包括圆形、椭圆、正方形、梯形等，它们适用于具有不同用途和速度范围的飞机。例如，低速飞机可以使用正方形，带有机密座舱的高亚音