无人机系统结构与设计 课件 第五课时 固定翼无人机的结构

第五课时固定翼无人机的结构BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2固定翼飞机的机翼§4固定翼飞机的尾翼§3固定翼飞机的机身§5固定翼飞机的起落架§1固定翼飞机主要结构组成§1固定翼飞机主要结构组成固定翼飞机主要结构组成固定翼飞机：由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身上的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器固定翼无人机与有人机的结构构造大体一致，主要由机身、机翼、动力装置、尾翼和起落装置等部分组成固定翼飞机主要结构组成机翼作用：产生升力机翼具有上反角时，可为飞机提供一定的横侧稳定性机翼上安装有多个舵面，其前缘有前缘缝翼和襟翼，后缘有副翼和襟翼，上表面有扰流板固定翼飞机主要结构组成机翼很多飞机的起落架和发动机安装在机翼的结构上机翼的内部的油箱，用来存储燃油固定翼飞机主要结构组成机翼薄壁型结构，构造主要分成蒙皮和骨架结构两部分骨架结构中，纵向构件有翼梁、长桁和墙（腹板），横向构件有普通肋和加强肋固定翼飞机主要结构组成机翼翼面结构在根部与其他翼段或机身相连翼面构件的基本功用是形成和保持翼面外形，以产生气动力，同时承受和传递外载荷§2固定翼飞机的机翼固定翼飞机的机翼翼梁最强有力的纵向构件主要作用：承受机翼的剪力和弯矩，在机翼根部与机身用固定连接接头连接结构形式：腹板式、整体式、桁架式固定翼飞机的机翼翼梁腹板式金属翼梁：由缘条和腹板铆接而成，截面为T形和L形整体式翼梁：铝合金锻制的腹板式翼梁，刚度大，截面面积尺寸可以更好地符合强度要求桁架式翼梁：由上、下缘条和许多直支柱、斜支柱连接而成，多用于低速重型飞机固定翼飞机的机翼翼梁分类：普通翼肋、加强翼肋主要作用：支持蒙皮、桁条、翼梁腹板，提高它们的稳定性以及把蒙皮和桁条传给它的局部空气动力传给翼梁腹板固定翼飞机的机翼桁条主要由薄铝板制成主要作用：1.支撑蒙皮，防止它在承受局部空气动力时产生过大的局部变形，并与蒙皮一起把局部空气动力传给翼肋2.提高蒙皮的抗剪和抗压稳定性，使它能更好地承受机翼的扭矩和弯矩3.与蒙皮一起承受由弯矩引起的轴向力固定翼飞机的机翼蒙皮作用：1.承受局部空气动力、形成机翼外形2.在金属蒙皮机翼结构中，蒙皮还要承受机翼的扭矩和弯矩现代民航客机的机翼多采用整体式壁板结构固定翼飞机的机翼外载荷形式：1.以分布载荷的形式作用于机翼上2.以集中载荷的形式作用于机翼上固定翼飞机的机翼外载荷分布载荷包括空气动力和自身质量力（重力和惯性力）机翼上部的尖头：气动力沿翼展方向的分布机翼下部的尖头：质量力沿翼展方向的分布与飞机飞行方向相反的空气阻力和机翼中燃油重量作用在机翼上固定翼飞机的机翼外载荷集中载荷由其他部件通过接头传给机翼结构，一般集中作用在个别连接点发动机传给机翼的质量力和拉力都是集中载荷当飞机在地面停放、滑行和起飞着陆时，装在机翼上的起落架传给机翼的机身反作用力也是集中载荷固定翼飞机的机翼外载荷集中载荷力和力矩在机翼结构中形成内力平衡在剪力、弯矩和扭矩的作用下，机翼会产生结构变形弯矩使得机翼产生弯曲变形，扭矩导致机翼产生扭转变形§3固定翼飞机的机身固定翼飞机的机身主要作用：装载人员、货物、设备、武器和燃料等飞机其他结构部件的安装基础将尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体固定翼飞机的机身构架式早期的低速飞机机身的承力构架都做成四缘条的立体构架为了减小飞机的阻力，在承力构架外面固定有整形用的隔框、桁条和蒙皮，只承受局部空气动力，不参加整个结构的受力机身的剪力、弯矩和扭矩全部由构架承受固定翼飞机的机身硬壳式机身结构由蒙皮与少数隔框组成特点：没有纵向构件，硬壳式机身蒙皮厚，由蒙皮承受主要的应力优点：结构简单、气动外形光滑、内部空间可全部利用缺点：蒙皮材料的利用率不高、增重较大固定翼飞机的机身半硬壳式机身结构使机身结构的刚度能满足飞行速度日益增大的要求，需要使蒙皮参加整个结构的受力使用金属蒙皮，并将蒙皮与隔框、大梁、桁条牢固地铆接起来成为一个受力的整体固定翼飞机的机身半硬壳式机身结构与机翼相比的区别：梁式机身的承力梁本身没有腹板，利用机身蒙皮当作它的腹板来承受载荷分类：桁梁式、桁条式固定翼飞机的机身半硬壳式机身结构桁条与大梁：主要承受弯矩引起的轴向力蒙皮：除了承受部分轴向力外，还要承受全部扭矩与剪力隔框：保持机身的外形和承受局部空气动力，承受各部件传来的集中载荷，并将这些载荷分散地传给蒙皮固定翼飞机的机身半硬壳式机身结构桁梁式机身由几根较强的大梁、桁条、蒙皮与隔框组成桁条和蒙皮较强，受压稳定性好，弯矩引起的轴向力全部由桁条式机身上、下部的蒙皮和桁条组成的壁板受拉、受压来承受固定翼飞机的机身半硬壳式机身结构桁梁式机身桁条和蒙皮较强，受压稳定性好，弯矩引起的轴向力全部由桁条式机身上、下部的蒙皮和桁条组成的壁板受拉、受压来承受蒙皮加厚，改变机身空气动力性能，增大机身结构抗扭刚度§4固定翼飞机的尾翼固定翼飞机的尾翼主要功能：保持飞机的纵向平衡、保持飞机纵向和方向稳定性、实现飞机纵向和方向操纵水平尾翼：由固定水平安定面和安装在其后部的升降舵构成垂直尾翼：由固定垂直安定面和安装在其后部的方向舵组成固定翼飞机的尾翼升降舵：操控飞机的纵向运动方向舵：操纵飞机的横向运动固定翼飞机的尾翼一般由梁、肋、桁条和蒙皮构成，构造方法与机翼相似尾翼形的种类：常规型、T形、十字形、Y形等§5固定翼飞机的起落架固定翼飞机的起落架主要功能：支撑飞行器停放、滑行、起飞和着陆滑跑一般由支柱、缓冲器、机轮、刹车装置和收放机构组成陆地上起降时，起落装置一般由减震支柱和机轮构成水上起降时，起落装置为浮筒式或是雪地起降用的滑橇式固定翼飞机的起落架组成部分减震器：吸收着陆和滑跑时的冲击能量，减小冲击载荷，有利于减轻结构重量，改善乘坐品质支柱：承受地面各个方向的载荷并作为安装机轮的支撑部件机轮：用于地面运动，并有一定的减震作用收放机构：用于起落架的收起和放下、用于固定支柱，使支柱与机体成为一个整体受力的构件固定翼飞机的起落架前三点式在飞机重心后并排安置两个主轮，在飞机前部安置一个前轮优点：前轮远离飞机重心，允许强力制动而无倒立危险，因此能有效地缩短着陆滑跑距离飞机滑跑方向稳定性好，起飞着陆容易操纵；机身轴线与地面基本水平，可避免喷气发动机的燃气烧坏跑道飞行员视界好固定翼飞机的起落架前三点式缺点：1.前起落架承受的载荷大，构造复杂，尺寸大，重量大2.前轮会产生摆振现象，需要防止摆振的措施固定翼飞机的起落架后三点式在飞机重心前并排安置两个主轮，在飞机尾部有一个较小的尾轮优点：1.易于在飞机上安装尾轮，结构简单，尺寸、重量都较小2.着陆滑跑时迎角大，可利用较大的阻力来进行减速，缩短滑跑距离固定翼飞机的起落架后三点式缺点：1.在大速度滑跑时，遇到前方撞击或强力刹车时，容易发生倒立2.速度较大时着陆容易跳起，造成低空失速3.滑跑过程中方向稳定性差4.