飞机飞机构造学作业

1、飞机构造学作业 超轻型飞机结构总体设计 指导教师：邓忠林学院：创新创业学院专业：飞行器动力工程 学号：2013040701002 班级：S201301 姓名：臧雯雯 目录一 飞机总结构二 飞机各部分设计：机翼结构构成与分析 机身结构构成与分析尾翼结构构成与分析连接处的设计起落架的设计三 改进部分四 心得与体会一 飞机总结构：飞机采用上单梁式机翼，三垂尾式尾翼，以及前三点式起落架，机翼和尾翼骨架用铝管制成，机身座舱骨架用航空钢管焊接而成，外覆合成纤维布的航空蒙皮，重量轻,结构简单，造价低廉。二 飞机各部分设计1、 机翼结构构成与分析1.1单梁式机翼结构设计机翼的基本受力构件包括翼梁、接头、翼肋和

2、蒙皮。根据机翼载荷情况，该飞机设计成单梁式机翼。单梁式机翼的结构特点是有一根比较强的梁，梁布置在翼剖面最大的高度处。由于机翼的全部弯矩都由梁承受，所以在翼梁的根部有固定接头与机身连接，来传递剪力和弯矩。1.1.1翼梁设计翼梁主要承受剪力和弯矩，它是机翼主要的纵向受力件。薄蒙皮梁式机翼中弯矩基本上由翼梁承受。翼梁结构形式和布局该型飞机属于载荷小的低速超轻型飞机，其翼梁的结构采用板弯腹板和缘条铆接组合梁形式。翼梁组件由腹板、梁缘条、加强角材、连接带板和接头组成。1.1.2腹板 梁腹板主要承受剪力，且小载荷梁的腹板比较薄，直接用薄铝板轧制出下弯边。为了达到减轻重量的目的，在其上冲制减轻孔。1.1.3

3、机翼接头接头的作用就是将机翼上的载荷传递到机身上。机翼接头在机翼结构中是重要受力件，也是整个飞机的关键件。机翼接头在设计前要进行初步估算，根据通过机翼的最大升力算出的机翼根部的弯矩和剪力，合理设计和选材，设计后要进行强度核算。基于以上原则，机翼的接头设计成变截面的形式。1.1.4缘条梁缘条主要承受机翼的弯矩，由于机翼的弯矩延展向是变化的，所以缘条的剖面不是等剖面的，稍部缘条剖面小，根部缘条剖面大。由于整个机翼梁的缘条比较长为了便于加工通常要分段。该飞机在翼梁上部布置上缘条，分内外两段，由 L型挤压型材制造。两段缘条采用搭接形式，连接成一整体。稍部缘条型材截面小，与腹板用单排铆钉连接，靠近接头的

4、根部缘条型材截面大，用双排铆钉与腹板铆接。腹板下部弯边内侧布置连接带板，上缘条内侧布置加强角材和连接带板。 1.1.5翼肋设计1.4.5.1翼肋结构形式便于和翼梁腹板连接，整个翼肋分成前、中、后三段。考虑机翼载荷情况和工艺性，该飞机翼肋设计成铆接肋，具体结构是板弯腹板开减轻孔式。三段翼肋均选铝合金薄板轧压出弯边，中段和前缘肋上有减轻孔。中段翼肋有四个弯边，分别与机翼蒙皮、翼梁腹板及后缘肋的连接角片铆接。前缘肋的三个弯边分别与前缘蒙皮和翼梁腹板铆接。1.1.5.2翼肋布局由于该飞机机翼为矩形，翼肋布置成与翼梁垂直，同时也是顺气流航向。矩形机翼使得11个肋的外形完全相同，最靠近机翼接头的肋定义为1

5、号肋，然后从内向外依次为2至11号肋。根据总体设计布局的要求，有集中载荷的部位要设置加强肋。由于机翼根部承受集中力，所受弯矩最大，所以1号肋设计为加强肋。加强肋与其它10个普通肋在结构设计上有所不同，在1号肋上有加强窝及在肋腹板上铆接竖向角材支柱。加强窝的作用类似于弱支柱，起到增加腹板稳定性和侧向刚度的作用，腹板上布置多个支柱，也可以提高腹板的剪切稳定性。 同时机翼根部还作为登机踩踏点，受力较大，因此在1、2号肋之间进行了加强，布置横向槽形加强件。2、 机身结构构成与分析2.1机身的功用 直接作用在机身上的气动载荷较小，飞行中主要的载荷是机身内各装载物的惯性力和机翼、尾翼接头传来的力

6、。从结构上看，机身好像一根中部支持在机翼上的悬臂梁，在装载物惯性力和尾翼集中力作用下两端向下弯曲。在垂直尾翼侧力作用下，机身在水平方向也产生弯曲，但比垂直方向小得多。垂直尾翼侧力对后机身有较大的扭转作用。飞机在地面滑行和着陆时，地面的撞击也会使机身受载，如前轮受到侧向撞击就会使前机身受扭。2.2机身结构分析该飞机机身的主要受力构件有：隔框，桁条，蒙皮，隔框采用普通隔框和环式加强框共同作用，普通加强框的作用是保持机身外形，支持蒙皮，提高蒙皮的稳定性，以利于承受局部空气动力载荷。环式加强框用于机身与其它部件连接处，机身内部空间可以得到充分的利用。该飞机机身采用的是桁条式，机身的弯矩引起的轴向力全部

7、由桁条和较厚的蒙皮组成的壁板承受，蒙皮还承受机身扭矩产生的剪力和水平与垂直两个面内的剪力，由于它的蒙皮较厚不仅提高了机身的抗扭刚度，而且法向刚度也较好。3、 尾翼结构构成与分析采用三垂尾的布局型式，这种型式的垂尾对机身产生的扭矩较小，有利于减轻机身结构重量，符合超轻型飞机的设计要求。尾翼的功用是保证飞机的俯仰平衡和航向平衡，并使飞机具有俯仰和航向的安全性和操纵性FY型飞机的尾翼采用水平尾翼和垂直尾翼组成。平尾由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成，垂直尾翼由固定的垂直安定面和可偏转的方向舵组成。尾翼的优点分析：有利于尾翼和机身的连接，两根梁的腹板与蒙皮壁板组成的闭室结构能为翼面提供较好的抗扭刚

8、度。舵面做成无桁条或桁条布置较少的单梁式结构，它的受力构件一般由梁肋和蒙皮构成，为减轻铰链轴后部的结构重量和充分利用剖面的结构高度，一般将梁布置在前缘处。4、 连接处的设计4.1机翼、机身对接接头形式机翼上的总体内力弯、剪、扭将由机身提供支反力来平衡。为了保证机翼上的所有的弯、剪、扭都能传到机身上，薄蒙皮单梁式机翼在根部与机身为三点连接，即固接接头为上下两组耳片、铰接接头有一组耳片的形式。该飞机机身加强框上与机翼连接用的上下两个固接接头和一个铰接接头均为单耳片，机翼上的两个固接接头和一个铰接接头均为双耳片。接头对接采用垂直耳片叉耳连接形式，即所有耳片全部垂直设置，连接螺栓顺航向水平放置，这种形

9、式使得接头在传递剪力、弯矩时螺栓均受剪，这对提高连接件的疲劳强度有利，非常适用于像这样的低速小飞机。4.2机翼的连接结构设计在进行连接结构设计时要考虑两点：机翼接头本身的强度和机翼载荷向机身的传递，保证受力和传力要可靠。机翼与机身的连接结构必须要把左右机翼传来的载荷传给机身，根据连接结构形式，合理设计传递剪力、扭矩和弯矩的构件。机身上连接机翼的前部上下固接接头安装于第三框，因此第三框设计为加强框，并且与起落架固定梁相连，后部铰接接头固定于第五框，第五框是起落架固定梁的一部分，这样由固定机翼的第三框和起落架固定梁一起形成了完整的主承力结构，将来自机翼上的载荷有效地传到机身上。4.3机翼与机身对接

10、接头处的传力分析剪力是以连接螺栓受剪和连接接头受挤压的形式，由固接接头和铰接接头传给机身的第三框和第五框，机身框受Y向力 ；弯矩是以机翼梁缘条轴力形式直接从前部的固接接头传给机身框，连接螺栓受剪，机身框受弯矩M；而后接头与机身是铰接相连，只能传递剪力，不传递弯矩。扭矩是由组成机翼中部盒段的蒙皮和翼梁腹板受剪向机翼根部传递的。在机翼根部的加强肋，能把沿盒段周边的闭合剪流转换成由两个垂直剪力组成的力偶，通过对接接头传给机身。5、 起落架的设计5.1起落架的作用飞机起落架是供起飞，降落，在陆地滑跑，滑行和停放等作用，吸收着陆时的撞击能量和改善起降性能。具有良好的方向性，当飞机在地面滑跑时因外界干扰而

11、改变方向，则两主轮上的摩擦合力绕飞机重心的力矩将成为恢复力矩使飞机回到原来的方向。5.2前三点式起落架分析飞机着陆滑跑时可以采用强烈刹车而不致使飞机“倒立”，从而可采用高效刹车装置缩短滑到距距离。在小于着陆迎角的姿态下高速着陆时，不会发生回跳现象。该型飞机起落架的减震器采用的是油气式减震器。在气体减震器的结构上增加油液和限流孔，活塞的运动就会迫使油液来回挤压过限流控，由于流速很高，摩擦阻力很大，油液流经限流孔摩擦生热，将其撞击能变为热能散失掉。三 改进部分：机身结构的加强对机身结构的加强主要集中在装载乘员前机身。机身的侧面增加了强度较大的纵梁,提高了飞机前机身纵向的刚度。坠机时前机身不容易被机身尾段的惯性力压缩,也不容易在撞击时折断解体。防火墙上连接有低置的发动机架,在坠机时发动机架承受的巨大冲击力会直接传递到防火墙上,所以必须要对防火墙也进行加强。前机身的加强框提高了机身横向刚度。加强框和防火墙的加强结构与纵梁连接在一起,成比较完整的承力结构,提高了整个前机身的刚度和强度。四 心得与体会作为一名工科女生，在学这门课之前我对飞机结构了解不是很多，平时也确实不太注重飞机构造方面的了解和学习，但通过这门课程，老师通过实际案例来传授知识，理论联系实际，让我们把自己切实当成一名工艺人员来处理问题，对于思维的扩展起到非常好的帮助。这让我更加了解了