《飞机结构与系统》课件-机身结构

飞机结构与系统模块：飞机结构Knowledge机身结构知识点机身结构的外载荷2.机身的功用1.机身的结构形式3.机身结构机身的功用(1)安置空勤组成员、旅客，装载燃油、各种系统、设备以及货物等；(2)把机翼、尾翼、起落架及发动机连接在一起，形成一架完整的飞机。把作用在各部件上的载荷传到机身上，和机身上的其它载荷一起达到全机受力平衡，因此可以说机身是整架飞机的受力基础。对机身的要求机身结构应具有足够的承载能力：足够的强度和刚度机身有效装载空间大：机身截面近似圆形或椭圆形；机身为流线体：表面光滑。要求？机身结构的外载荷2.机身的功用1.机身的结构形式3.机身结构机身结构的外载荷机身结构的外载荷

机翼、尾翼、起落架等部件的固定接头传来的集中载荷机身上各部件及装载的质量力机身结构本身的质量力气密座舱的增压载荷机身结构的主要外载荷

机身结构的外载荷机翼、机身受载特点比较按作用形式比较机翼：主要承受分布气动力；机身：主要承受集中力；为什么可以忽略机身在飞行过程中承受的空气动力？承受局部空气动力，但与机翼相比较小，且力沿横截面周缘大致对称分布的，基本上能自相平衡。对局部构件受力有影响，不会影响到整个机身结构受力。机身结构的外载荷机翼、机身受载特点比较按受载方向比较

机翼主要考虑垂直方向的载荷和变形。机身需同时考虑机身结构在水平方向和垂直方向的载荷和变形。机身结构的外载荷对称载荷：与机身对称面对称的载荷称为对称载荷。在对称载荷作用下，机身要受到对称面内的剪切和弯曲作用。一般在机身与机翼联接点处，机身承受的剪力和弯矩最大。机身结构的外载荷机身外载荷的对称性RARBRCRDq剪力图弯矩图ABCD机翼接头对机身的支点的反作用力分别为RA和RB；水平尾翼的外载荷通过垂直尾翼机身相连的接头C和D传给机身分别是RC和RD；机身的质量力为q。机身结构的外载荷不对称载荷：不对称载荷是指作用于机身对称面两边不对称的载荷。例如压坡度转弯时两边机翼所受到的升力。横滚时水平尾翼上的不对称载荷侧滑时水平尾翼上的不对称载荷机身结构的外载荷机身的不对称载荷主要有哪些形式？④飞机作急转弯或侧滑等飞行动作时，机身上的部件产生的侧向惯性力①水平尾翼不对称载荷：当水平尾翼的升力不对称时，水平尾翼形成不对称载荷。②垂直尾翼侧向水平载荷③一个主轮接地时的撞击力机身结构的外载荷在不对称载荷作用下机身的扭矩滚转时由尾翼产生机身结构的外载荷2.机身的功用1.机身的结构形式3.机身结构机身的结构形式构架式机身受力特点：1、构架外的隔框、桁条、蒙皮只承受局部空气动力。2、弯曲轴向力由构架的四缘条承受；剪力由构架的支柱和斜支柱承受；扭矩由四个平面构架组成的立体结构承受。机身的结构形式结构特点由厚蒙皮与隔框组成；蒙皮强度、刚度很大。受力特点蒙皮承受剪力、弯矩和扭矩；隔框承受、传递集中力并维持

机身剖面形状。使用特点强度、刚度大；机身重量大；不适于大开口。硬壳式（蒙皮式）机身机身的结构形式将金属蒙皮与隔框、大梁、桁条牢固地铆接起来，成为一个受力的整体，就称为半硬壳式机身。半硬壳式机身蒙皮框架桁条隔框机身的结构形式1、桁梁式机身结构特点四根大梁比较强；桁条比较弱；蒙皮比较薄。受力特点弯曲轴向力主要由梁承受，小部分由蒙皮及桁条承受；剪力、扭矩全部由蒙皮承受。使用特点适于大开口。半硬壳式机身机身的结构形式2、桁条式机身结构特点局部弱梁或无梁；桁条多而强；蒙皮比较厚，与桁条构成壁板。半硬壳式机身机身的结构形式半硬壳式机身现代客机机身结构特点以桁条式结构为基础，增加承载能力强的地板。机身的结构形式Knowledge机身结构知识点机身结构受力分析2.机身主要构件1.机体开口部位的构造及受力分析3.机身结构机身主要构件半硬壳式机身主要构件蒙皮Skin构造：铝合金板、整体壁板或夹芯壁板。装配：铝合金板蒙皮厚度约0.025—0.3in。蒙皮在框架处沿气流方向应采用平搭接，纵向一般为搭接。梁Stringer

桁梁的截面积比桁条的大。龙骨梁Keelbeam位置：中央翼下方两主轮舱之间机身中心线上。功用：补偿起落架舱对机身下部的大开口，传递弯矩和剪力。保证机身的刚度和强度。机身主要构件半硬壳式机身主要构件机身主要构件隔框Frame

普通隔框：形成和保持机身外形、提高蒙皮的稳定性以及承受局部空气动力。机身主要构件隔框Frame

加强隔框：还要承受和传递集中载荷机身主要构件地板梁地板结构由地板骨架和安装在骨架上的地板(floor)组成。地板由多块壁板组成，用螺栓固定在骨架上。壁板是由上下面板、轻质芯材和加强条板组成的复合材料夹芯结构。机身主要构件增压座舱结构：机身一部分做成密封结构，从气源系统引出增压空气，经空调和压力调节装置进入座舱。机身主要构件增压座舱结构：机身一部分做成密封结构，从气源系统引出增压空气，经空调和压力调节装置进入座舱。机身主要构件气密座舱哪些地方需要密封？各骨架构件与蒙皮对接处蒙皮与壁板之间飞机和发动机操纵系统的拉杆和钢索在座舱内的进出口处飞机动力系统和空调系统的导管、电缆束座舱盖口和应急出口舱口和窗口机身结构受力分析2.机身主要构件1.机体开口部位的构造及受力分析3.机身结构机身结构受力分析垂直载荷的传递主要承受件：蒙皮（尤其是两侧蒙皮）载荷形式：隔框通过铆缝把集中载荷以剪流形式传给蒙皮如何平衡：蒙皮的反作用剪流剪流反作用剪流半硬壳式机身的受力分析机身结构受力分析水平载荷的传递主要承受件：隔框，蒙皮载荷形式：对机身的剪力（相当于作用于隔框中心的力）；对机身的扭矩（相当于对隔框中心的力矩）如何平衡：蒙皮（特别是上下蒙皮）的反作用剪流半硬壳式机身的受力分析机身结构受力分析2.机身主要构件1.机体开口部位的构造及受力分析3.机身结构机体开口部位构造及受力飞机机体为什么要开口？乘坐人员、安置设备……制造、维护、修理方便….开口原因机体开口部位构造及受力弥补方法在机体结构上开口部位，除了蒙皮被切开外，桁条、翼肋或隔框等也都可能被切断。这样，开口部分的结构强度与刚度就要受到削弱，因此，在构造上都采取了相应的措施弥补。弥补方法直接补偿开口采用受力舱口盖由盖板和一些加强型材铆接而成，它用来代替开口部位的蒙皮、桁条、翼肋或隔框间接补偿开口采用改变开口部位整体结构，以适应开口后的受力特点机体开口部位构造及受力直接补偿开口

方法：1、在开口处安装受力舱口盖

2、在开口周缘安装加强构件（一）在开口处安装受力舱口盖

1、构造受力舱口盖由盖板和一些加强型材铆接而成，它用来代替开口部位的蒙皮、桁条、翼肋或隔框。为了使这种舱口盖能很好地参与受力，它的周缘要用很多铆钉、螺栓牢固地与开口周缘连接。

2、缺点：拆装不便

3、所用场合多用在使用中不常拆卸的部位，如油箱舱等处机体开口部位构造及受力直接补偿开口（1）、在开口处安装受力舱口盖A-A截面：受扭时传递剪流；

承弯时传递轴向力B-B截面：受扭和承弯时都传递剪流；机体开口部位构造及受力直接补偿开口（1）、在开口处安装受力舱口盖梁式机翼结构中，蒙皮和桁条传递轴向力的作用很小。其受力舱口盖的两端通常与两侧一样，用螺钉固定。机体开口部位构造及受力直接补偿开口（2）、在开口周缘安装加强构件其舱口盖通常只用少量螺钉或锁扣来固定；在这种情况下，开口部位原来由壁板传递的载荷，将由加强构件组成的框型结构来传递，舱口盖不传递轴向力和剪流，仅承受局部空气动力，起盖住开口、保持飞机外表流线形的作用。加强框桁条隔框机体开口部位构造及受力直接补偿开口修理要求:必须注意，修理这种补偿开口部位的构件时，不仅要保持其足够的强度，并且应使其刚度符合原来的要求，因为载荷是按构件的刚度来分配的。机体开口部位构造及受力间接补偿开口机体的结构中的某些大的开口(如起落架舱口)，采用直接补偿是不合适的因为：（1）这些地方不可能设置受力舱口盖；（2）沿大的开口周缘安装加强构件又会使结构过重。这些开口通常是间接补偿。机体开口部位构造及受力间接补偿开口以金属蒙皮为例来说明在垂直载荷作用下剪力、弯矩、扭矩在间接补偿开口部位的传递情况。为了使问题简化，假设（1）该机翼在两个翼梁和翼肋1、2之间的上下表面都是开口的；（2）不考虑开口部位前后缘蒙皮和桁条的传力作用。翼肋2翼肋1剪力的传递翼梁腹板机体开口部位构造及受力间接补偿开口翼梁缘条开口边缘翼肋弯矩的传递机体开口部位构造及受力间接补偿开口由于翼梁缘条在开口部位及其附近受力增