nuaa專屬:現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)

機(jī)體組成:機(jī)身、機(jī)翼、安定面、飛行操縱面和起落架

飛機(jī)的零件、構(gòu)件通過(guò)鉚接、螺接、焊接或膠接等連接形式組合起來(lái)形成飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身、尾段等大部件

飛機(jī)設(shè)計(jì)思想的演變:

靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)

靜強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)

靜強(qiáng)度、剛度和安全壽命設(shè)計(jì)

靜強(qiáng)度、剛度和損傷容限與經(jīng)濟(jì)壽命設(shè)計(jì)

可靠性設(shè)計(jì)

按載荷的分布方式分:集中載荷、線分布載荷、面分布載荷和體分布載荷

升力、座艙增壓載荷、地面撞擊力等對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)影響最大

過(guò)載n:作用于飛機(jī)某方向的除重力之外其他外載荷與飛機(jī)重力的比值,一般稱為該方向的飛機(jī)重心過(guò)載,也可簡(jiǎn)稱為飛機(jī)過(guò)載

過(guò)載取決于曲線飛行時(shí)升力的大小和方向。飛機(jī)平飛時(shí),升力等于飛機(jī)的重力, ny等于1;曲線飛行時(shí), ny常常不等于1。

駕駛員柔和推桿使飛機(jī)平飛進(jìn)人下滑的過(guò)程中, 升力比飛機(jī)重力稍小一些, ny就小于1

當(dāng)飛機(jī)平飛時(shí)遇到強(qiáng)大的垂直向下的突風(fēng)或在垂直平面內(nèi)作機(jī)動(dòng)飛行時(shí),駕駛員推桿過(guò)猛, 升力就可能會(huì)變成負(fù)值, ny也就變?yōu)樨?fù)值

當(dāng)飛機(jī)以無(wú)升力迎角垂直俯沖時(shí), 載荷系數(shù)就等于零

飛機(jī)小速度飛行時(shí):迎角較大,機(jī)翼上表面受吸力,下表面受壓力

飛機(jī)大速度飛行時(shí): 迎角較小,對(duì)采用雙凸翼型的機(jī)翼來(lái)說(shuō),除受前緣很大壓力外,上、下表面要受很大吸引力

翼型越接近對(duì)稱形狀,機(jī)翼上、下表面的局部氣動(dòng)載荷就越大

飛機(jī)飛行的動(dòng)力學(xué)方程:P+Gsin?θ-X=ma_τ=mdv/dt? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? a_τ為飛機(jī)線加速度;v為飛機(jī)的線速度,r為曲線飛行的瞬時(shí)半徑

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Y-Gcos?θ=m v^2/r

坡度:飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎或在空中作水平盤(pán)旋時(shí),具有一定的傾斜角

飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程:Ycos?β=G-Y sin?〖β=ma_n 〗=m v^2/R

突風(fēng)過(guò)載(垂直的影響大):遇到突風(fēng)時(shí),飛機(jī)會(huì)發(fā)生顛簸,此時(shí)飛機(jī)所受的過(guò)載很大

⑴載荷按 作用方式 分:集中載荷、分布載荷

集中載荷:作用區(qū)域相對(duì)于構(gòu)件的尺寸來(lái)說(shuō)很小,可以簡(jiǎn)化為集中作用于一點(diǎn)的載荷

分布載荷:作用區(qū)域相對(duì)于構(gòu)件尺寸來(lái)說(shuō)不可忽略,一般作用在一個(gè)體積、面積或長(zhǎng)度上的載荷

⑵載荷作用于構(gòu)件的性質(zhì)不同分:靜載荷、動(dòng)載荷

?靜載荷:載荷從零逐漸加載到構(gòu)件上去的,或者載荷加到構(gòu)件上后,大小和方向不變或變化很小

eg:飛機(jī)停放時(shí)起落架所承受的載荷

?動(dòng)載荷:載荷突然加到構(gòu)件上去的,或者載荷加到構(gòu)件上后,大小和方向隨時(shí)間有顯著變化

eg:飛機(jī)著陸時(shí)起落架所受到的地面沖擊力、飛機(jī)增壓座艙的余壓飛行過(guò)程變化

彈性變形:載荷去掉后即能消失的變形

永久變形:載荷去掉后不能消失的變形

基本的五種變形:拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲

正應(yīng)力:應(yīng)力矢量在截面法向的分量

剪應(yīng)力:應(yīng)力矢量在截面切向的分量

構(gòu)件強(qiáng)度:構(gòu)件在外力作用下,抵抗破壞(或斷裂)的能力

構(gòu)件剛度:? ? ? ? ? ? ? ? ? 抵抗變形

穩(wěn)定性:構(gòu)件在外力作用下保持原有平衡狀態(tài)的能力

失穩(wěn):細(xì)長(zhǎng)桿和薄壁結(jié)構(gòu)受壓后易突然失去原有平衡形式的現(xiàn)象

構(gòu)件必須具有足夠的:強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性

飛機(jī)結(jié)構(gòu)承受的應(yīng)力分:

拉伸應(yīng)力

壓縮應(yīng)力

扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(扭矩)

剪切應(yīng)力

彎曲應(yīng)力(彎矩)

空中飛行時(shí)作用在機(jī)翼外部載荷有:

空氣動(dòng)力

機(jī)翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量力

部件的質(zhì)量力

裝置的推力或拉力

機(jī)翼受兩種類型的外載荷:

空氣動(dòng)力為主,包括機(jī)翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量力的分布載荷

各連接點(diǎn)傳來(lái)的集中載荷

機(jī)翼的組成:翼梁、翼墻、桁條、翼肋、蒙皮

翼梁:緣條、腹板加強(qiáng)支柱等構(gòu)成

翼墻:較弱的緣條和腹板組成

機(jī)翼外形的基本構(gòu)件:翼肋、蒙皮

桁條:保持機(jī)翼的外形

剪力Q:使截面外端垂直向上移動(dòng)

彎矩:使機(jī)翼產(chǎn)生彎曲變形

扭矩:

機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式:

布質(zhì)蒙皮機(jī)翼

梁式機(jī)翼(現(xiàn)代飛機(jī)廣泛采用)

?雙梁式機(jī)翼

?單梁機(jī)翼

?多梁(多墻)式機(jī)翼

多腹板式機(jī)翼

單塊式機(jī)翼(現(xiàn)代運(yùn)輸飛機(jī)多采用的)

夾芯結(jié)構(gòu)機(jī)翼

P31 表1-3 梁式、單塊式機(jī)翼的受力特點(diǎn)

機(jī)翼形式 剪力 彎矩 扭矩

梁式 翼梁腹板 翼梁緣條 蒙皮與翼梁腹板的盒段

單塊式 翼梁腹板 翼梁緣條、桁條、蒙皮組成壁板 蒙皮與翼梁腹板的盒斷

翼梁的功用:承受機(jī)翼的部分或全部彎矩和剪力

現(xiàn)代飛機(jī)機(jī)翼一般都采用:腹板式金屬翼梁

桁條功用:

支持蒙皮,防止它在承受局部空氣動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的局部變形,并與蒙皮在一起把局部空氣動(dòng)力傳給翼肋

提高蒙皮的抗剪和抗壓穩(wěn)定性,使它能夠更好地承受機(jī)翼的扭矩和彎矩

與蒙皮一起承受由彎矩引起的軸向力

翼肋按 功用 分:普通翼肋、加強(qiáng)翼肋

普通翼肋的功用:

構(gòu)成并保持規(guī)定的翼型

把蒙皮和桁條傳給它的局部空氣動(dòng)力傳遞給翼梁腹板,把局部空氣動(dòng)力形成的扭矩通過(guò)鉚釘以剪流的形式傳給蒙皮

支持蒙皮、桁條、翼梁腹板,提高他們的穩(wěn)定性

加強(qiáng)翼肋的功用:包含以上三個(gè)

承受和傳遞較大的集中載荷

在開(kāi)口邊緣處的加強(qiáng)翼肋則要把扭矩集中起來(lái)傳給翼梁

P47 圖1-63

后掠翼相對(duì)于平直翼的優(yōu)點(diǎn):

推遲了機(jī)翼上激波的產(chǎn)生

當(dāng)產(chǎn)生激波時(shí)可以減弱激波的強(qiáng)度

降低飛行阻力,節(jié)省燃油

增升裝置的功能:

提高飛機(jī)在低速大迎角狀態(tài)的氣動(dòng)性能

提高飛機(jī)的最大升力系數(shù)CLmax

減小大迎角下的失速速度

在飛機(jī)起飛著陸階段保證飛行安全,縮短滑跑距離

副翼分為:全速副翼、外側(cè)副翼

全速副翼:飛機(jī)在任何速度飛行都會(huì)用到,防止高速飛行時(shí)橫滾操縱不穩(wěn)定

外側(cè)副翼:一般只用在飛機(jī)低速飛行時(shí),保證低速情況橫滾操縱有足夠的效率

襟副翼:飛機(jī)在起降階段為了增大低速狀態(tài)的升力,使副翼和襟翼一樣同向下偏

機(jī)身(機(jī)身質(zhì)量占全機(jī)重量的40%~50%)的主要功用:固定機(jī)翼、尾翼、起落架等部件,使之連成一個(gè)整體,并裝載人員、貨物、燃油及各種設(shè)備

機(jī)身與機(jī)翼的受力特點(diǎn)比較

機(jī)翼成熟的載荷主要是在其上分布的空氣動(dòng)力,而機(jī)身承受的載荷主要是各個(gè)部件傳來(lái)的集中載荷

機(jī)翼沿水平方向的抗彎剛度很大而載荷較小

機(jī)身結(jié)構(gòu)形式:

桁架式機(jī)身

硬殼式機(jī)身

桁粱式機(jī)身

桁條式機(jī)身

液壓傳動(dòng)原理:基于帕斯卡原理,施加在密閉容器內(nèi)液體任一部分的壓力(壓強(qiáng)),必然按其原來(lái)的大小向各個(gè)方向傳遞,并垂直作用于封閉容器的內(nèi)壁

液壓傳動(dòng)功率的大小取決于:系統(tǒng)的工作壓力(即油液壓力)、流量

液壓系統(tǒng)的分類:

按 液壓元件的功能 劃分

動(dòng)力元件

執(zhí)行元件

控制調(diào)節(jié)元件

輔助元件

按 組成系統(tǒng)的分系統(tǒng)功能 劃分

① 液壓

液壓源系統(tǒng)工作系統(tǒng)(或用壓系統(tǒng)、液壓操作系統(tǒng))

確保液壓油中不含氣泡,否則可壓縮性顯著增大,傳動(dòng)遲緩,甚至造成液壓系統(tǒng)故障

黏度對(duì)液壓系統(tǒng)的影響:

黏度過(guò)大:

?過(guò)大的流動(dòng)阻力

?傳動(dòng)動(dòng)作慢,功率損失大,液壓泵吸油困難

? ? ② 黏度過(guò)小:

? ? ? ?液壓系統(tǒng)密封效果差,泄漏增加

? ? ? ?容積效率(即液壓泵的實(shí)際輸出流量與其理論流量之比)降低,功率損失增加,同時(shí)使系統(tǒng)潤(rùn)滑效果變差,導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件的磨損加劇和負(fù)荷加重

衡量抗燃性的指標(biāo):閃點(diǎn)、燃點(diǎn)

閃點(diǎn):此溫度下,液體能產(chǎn)生足夠的蒸汽,在特定條件下以一個(gè)微小的火焰接近們時(shí),在油液表面上的任何一點(diǎn)都會(huì)出現(xiàn)火焰閃光的現(xiàn)象,但不能持續(xù)燃燒

燃點(diǎn):油液所達(dá)到的某一溫度,在火焰點(diǎn)燃的情況下油液能連續(xù)燃燒5s

壓力損失:

油液沿等直徑管件流動(dòng)時(shí),由于油液內(nèi)、外摩擦力所引起的壓力損失,稱為沿程壓力損失

油液流經(jīng)局部障礙(如彎頭、接頭、管道截面突然擴(kuò)大或收縮)時(shí),由于液流的方向和速度的突然變化,在局部形成漩渦引起油液質(zhì)點(diǎn)間、質(zhì)點(diǎn)與固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失稱之為局部壓力損失

氣塞:氣穴嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致供油流量顯著下降,斷斷續(xù)續(xù)甚至基本中斷

氣穴:因油液壓力降低而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象

液壓沖擊:液壓系統(tǒng)在突然打開(kāi)、關(guān)閉、變速或換向時(shí),由于流動(dòng)液體和運(yùn)動(dòng)部件慣性作用,導(dǎo)致其動(dòng)能向壓力能的瞬間轉(zhuǎn)變,使系統(tǒng)內(nèi)順時(shí)形成很高的峰值壓力的現(xiàn)象

減小液壓沖擊的措施:

減慢閥門(mén)關(guān)閉速度或減小沖擊波傳播距離

限制管道中油液流速

用橡膠軟管或在沖擊源處設(shè)置蓄能器

在易發(fā)生液壓沖擊的地方,安裝限制壓力升高的安全閥

液壓油的種類:

植物基液壓油(老式飛機(jī)):藍(lán)色 特性:易燃,防火性能不好

礦物基液壓油(減震支柱):紅色 特性:潤(rùn)滑性能好、無(wú)腐蝕、不導(dǎo)電、成本低

磷酸脂基液壓油(用于現(xiàn)代飛機(jī)的液壓系統(tǒng)):淺紫色 特性:Ⅳ型:較好的低溫工作特性和低腐蝕性(主要用于現(xiàn)代大型民用運(yùn)輸機(jī)) Ⅴ型:航空液壓油熱穩(wěn)定性好

液壓泵將外部能源(發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、空氣動(dòng)力、人力等)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作介質(zhì)的壓力能

齒輪泵(定量泵)適用于中低壓系統(tǒng)

柱塞泵一般為變量泵,適用于高壓系統(tǒng)

現(xiàn)代大中型客機(jī)液壓系統(tǒng)多采用斜盤(pán)式軸向柱塞泵

液壓執(zhí)行元件分為:

往復(fù)式運(yùn)動(dòng)型(如作動(dòng)筒):液壓能轉(zhuǎn)換成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的液壓元件

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)型(如液壓馬達(dá)):液壓能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)形式機(jī)械能的液壓元件

現(xiàn)代民航飛機(jī)的后緣襟翼、前緣裝置和水平安定面等操縱舵面一般由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)

液壓控制元件主要用于控制液壓油的方向、壓力和流量

液壓輔助元件主要作用:

補(bǔ)充因泄露或蒸發(fā)而損失的油液

補(bǔ)償熱脹冷縮效應(yīng)

油量需求的改變

油量消耗和損失

液壓油箱的作用:存儲(chǔ)液壓油,補(bǔ)充因泄漏或蒸發(fā)而損失的油液

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