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〖第一章●飞机结构〗
第一章飞机结构
、〖第一章●飞机结构〗
第一章飞机结构
、
-1-〖飞机构造基础〗
固定机翼飞机的机体由机身、机翼、安定面、飞行操纵面和起落架五个主要部件组成。
直升机的机体由机身、旋翼及其相关的减速器、尾桨(单旋翼直升机才有)和起落架组成。
机体各部件由多种材料组成,并通过铆钉、螺栓、螺钉、焊接或胶接而联接起来。飞机各部
件由不同构件构成。飞机各构件用来传递载荷或承受应力。单个构件可承受组合应力。
对某些结构,强度是主要的要求;而另一些结构,其要求则完全不同。例如,整流罩只承受
飞机飞行过程中的局部空气动力,而不作为主要结构受力件。
飞行中,作用于飞机上的载荷主要有飞机重力,升力,阻力和发动机推力(或拉力)。飞行状
态改变或受到不稳定气流的影响时,飞机的升力会发生很大变化。飞机着陆接地时,飞机除了承
受上述载荷外,还要承受地面撞击力,其中以地面撞击力最大。飞机承受的各种载荷中,以升力
和地面撞击力对飞机结构的影响最大。
飞机在等速直线平飞时,它所受的力有:飞机重力G、升力Y、阻力X和发动机推力P。为
了简便起见,假定这四个力都通过飞机的重心,而且推力与阻力的方向相反。则作用在飞机上的
力的平衡条件为:升力等于飞机的重力,推力等于飞机的阻力。
即:
Y=G
P=X
Y(升力)
P(推力)X(阻力)
G(重力)
图1-1平飞时飞机的受载
飞机作不稳定的平飞时,推力与阻力是不相等的。推力大于阻力,飞机就要加速;反之,则
-2-〖第一章●飞机结构〗
减速。由于在飞机加速或减速的同时,飞行员减小或增大了飞机的迎角,使升力系数减小或增大,
因而升力仍然与飞机重力相等。平飞中,飞机的升力虽然总是与飞机重力相等,但是,飞行速度
不同时,飞机上的局部气动载荷(局部空气动力)是不相同的。飞机以小速度平飞时,迎角较大,
机翼上表面受到吸力,下表面受到压力,这时的局部气动载荷并不很大;而当飞机以大速度平飞
时,迎角较小,对双凸型翼型机翼来说,除了前缘要受到很大压力外,上下表面都要受到很大的
吸力。翼型越接近对称形,机翼上下表面的局部气动载荷就越大。所以,如果机翼蒙皮刚度不足,
在高速飞行时,就会被显著地吸起或压下,产生明显的鼓胀或下陷现象,影响飞机的空气动力性
能。
飞机在垂直平面内作曲线飞行的受载情况如图1-2所。这时,作示用于飞机的外力仍是飞机
的重力、升力、阻力和发动机的推力。但是,这些外力是不平衡的。
曲线飞行虽是一种受
力不平衡的运动状态,但
研究飞机在曲线飞行中的
受载情况时,为了方便起
见,可以假设飞机上还作
用着与向心力大小相等、
方向相反的惯性离心力。
这样,就可以把受力不平
衡的曲线飞行作为受力平
衡的运动状态来研究。Y(升力)
飞机在垂直平面内作
曲线飞行时,升力可能大
大超过飞机重量。飞机在
曲线飞行中所受的载荷可
能比平飞时大得多。可以
θ
推导出如下公式:其中r
N(惯性离心力)
为飞机机动飞行的曲率半P(推力)G(重力)
径,v为飞行速度。
图1-2飞机在垂直平面内的曲线飞行
v2
Y-Gcos=m
r
由于飞机在每一位置的θ角不同,而且飞行速度和曲率半径也不可能一样,所以,飞机在垂
直平面内做曲线飞行时,飞机的升力也是随时变化的。
-3-〖飞机构造基础〗
水平转弯时,飞机具有一定的倾斜角(玻度)β,升力与垂线之间也构成β角。这时,水平分
力Ysinβ就是飞机转弯时的向心力,它与惯性离心力N平衡;升力的垂直分力Ycosβ与飞机重
力G平衡,即
G
Y=
cos
水平转弯时,cosβ总是小于1,故升力总是大于飞机的重量;倾斜角越大,cosβ越小,因而
升力越大。
YCosβ
Y(升力)
β
YSinβ
N
坡度β
G(重力)
图1-3飞机在水平转弯时的受载
在曲线飞行中,作用于飞机上的升力经常不等于飞机的重量。为了衡量飞机在某一飞行状态
下受外载荷的严重程度,引出过载(或称载荷因数)这一概念