【簡介:】?飛機(jī)基本結(jié)構(gòu)
飛機(jī)結(jié)構(gòu)一般由五個(gè)主要部分組成:機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落裝置和動力裝置 (主要介紹機(jī)翼和機(jī)身)。
機(jī)翼
薄蒙皮梁式
主要的構(gòu)造特點(diǎn)是蒙皮很薄,常用輕質(zhì)鋁合金
?飛機(jī)基本結(jié)構(gòu)
飛機(jī)結(jié)構(gòu)一般由五個(gè)主要部分組成:機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落裝置和動力裝置 (主要介紹機(jī)翼和機(jī)身)。
機(jī)翼
薄蒙皮梁式
主要的構(gòu)造特點(diǎn)是蒙皮很薄,常用輕質(zhì)鋁合金制作,縱向翼梁很強(qiáng)(有單梁、雙梁或多梁等布置).縱向長桁較少且弱,梁緣條的剖面與長桁相比要大得多,當(dāng)布置有一根縱梁時(shí)同時(shí)還要布置有一根以上的縱墻。該型式的機(jī)翼通常不作為一個(gè)整體,而是分成左、右兩個(gè)機(jī)翼,用幾個(gè)梁、墻根部傳集中載荷的對接接頭與機(jī)身連接。薄蒙皮梁式翼面結(jié)構(gòu)常用于早期的低速飛機(jī)或現(xiàn)代農(nóng)用飛機(jī)、運(yùn)動飛機(jī)中,這些飛機(jī)的翼面結(jié)構(gòu)高度較大,梁作為惟一傳遞總體彎矩的構(gòu)件,在截面高度較大處布置較強(qiáng)的梁。
多梁單塊式
從構(gòu)造上看,蒙皮較厚,與長桁、翼梁緣條組成可受軸力的壁板承受總體彎矩;縱向長桁布置較密,長桁截面積與梁的橫截面比較接近或略??;梁或墻與壁板形成封閉的盒段,增強(qiáng)了翼面結(jié)構(gòu)的抗扭剛度,為充分發(fā)揮多梁單塊式機(jī)翼的受力特性,左、右機(jī)翼最好連成整體貫穿機(jī)身。有時(shí)為使用、維修的方便,可在展向布置有設(shè)計(jì)分離面,分離面處采用沿翼盒周緣分散連接的形式將全機(jī)翼連成一體,然后整個(gè)機(jī)翼另通過幾個(gè)接頭與機(jī)身相連。
多墻厚蒙皮式(有時(shí)稱多梁厚蒙皮式,以下統(tǒng)簡稱為多墻式)
這類機(jī)翼布置了較多的縱墻(一般多于5個(gè));蒙皮厚(可從幾毫米到十幾毫米);無長桁;有少肋、多肋兩種。但結(jié)合受集中力的需要,至少每側(cè)機(jī)翼上要布置3—5個(gè)加強(qiáng)翼肋。當(dāng)左、右機(jī)翼連成整體時(shí),與機(jī)身的連接與多梁單塊式類似。但有的與薄蒙皮梁式類似,分成左右機(jī)翼,在機(jī)身側(cè)邊與之相連,此時(shí)往往由多墻式過渡到多梁式,用少于墻數(shù)量的幾個(gè)梁的根部集中對接接頭在根部與機(jī)身相連。
蒙皮
蒙皮的直接功用是形成流線形的機(jī)翼外表面。為了使機(jī)翼的阻力盡量小,蒙皮應(yīng)力求光滑,減小它在飛行中的凹、凸變形。從受力看,氣動載荷直接作用在蒙皮上,因此蒙皮受有垂直于其表面的局部氣動載荷。此外蒙皮還參與機(jī)翼的總體受力-它和翼梁或翼墻的腹板組合在一起,形成封閉的盒式薄壁結(jié)構(gòu)承受機(jī)翼的扭矩;當(dāng)蒙皮較厚時(shí),它與長桁一起組成壁板,承受機(jī)翼彎矩引起的軸力。壁板有組合式或整體式。某些結(jié)構(gòu)型式(如多腹板式機(jī)翼)的蒙皮很厚,可從幾mm到十幾mm,常做成整體壁板形式,此時(shí)蒙皮將成為最主要的,甚至是惟一的承受彎矩的受力元件。
長桁
長桁(也稱桁條)是與蒙皮和翼肋相連的構(gòu)件。長桁上作用有氣動載荷。在現(xiàn)代機(jī)翼中它一般都參與機(jī)翼的總體受力—承受機(jī)翼彎矩引起的部分軸向力,是縱向骨架中的重要受力構(gòu)件之一。除上述承力作用外,長桁和翼肋一起對蒙皮起一定的支持作用。
翼肋
普通翼肋構(gòu)造上的功用是維持機(jī)翼剖面所需的形狀。一般它與蒙皮、長桁相連,機(jī)翼受氣動載荷時(shí),它以自身平面內(nèi)的剛度向蒙皮、長桁提供垂直方向的支持。同時(shí)翼肋又沿周邊支持在蒙皮和梁(或墻)的腹板上,在翼肋受載時(shí),由蒙皮、腹板向翼肋提供各自平面內(nèi)的支承剪流。
加強(qiáng)翼肋雖也有上述作用,但其主要是用于承受并傳遞自身平面內(nèi)的較大的集中載荷或由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)(如大開口處)引起的附加載荷。
翼梁
翼梁由梁的腹板和緣條(或稱凸緣)組成(圖3.11)。翼梁是單純的受力件,主要承受剪力Q和彎矩M。在有的結(jié)構(gòu)型式中,它是機(jī)翼主要的縱向受力件,承受機(jī)翼的全部或大部分彎矩。翼梁大多在根部與機(jī)身固接。
縱墻
縱墻(包括腹板)的緣條比梁緣條弱得多,一般與長桁相近,縱墻與機(jī)身的連接為鉸接,腹板即沒有緣條。墻和腹板一般都不能承受彎矩,但與蒙皮組成封閉盒段以承受機(jī)翼的扭矩,后墻則還有封閉機(jī)翼內(nèi)部容積的作用。
機(jī)身
機(jī)身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設(shè)備;還可將飛機(jī)的其它部件如尾翼、機(jī)翼及發(fā)動機(jī)等連接成一個(gè)整體。
桁梁式
桁梁式機(jī)身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有幾根(如四根)桁梁,桁梁的截面面積很大。在這類機(jī)身結(jié)構(gòu)上長桁的數(shù)量較少而且較弱,甚至長桁可以不連續(xù)。蒙皮較薄。這種結(jié)構(gòu)的機(jī)身,由彎曲引起的軸向力主要由桁梁承受,蒙皮和長桁只承受很小部分的軸力。剪力則全部由蒙皮承受。
桁條式
這種型式機(jī)身的特點(diǎn)是長桁較密、較強(qiáng);蒙皮較厚。此時(shí)彎曲引起的軸向力將由許多桁條與較厚的蒙皮組成的壁板來承受;剪力仍全部由蒙皮承受。
硬殼式
硬殼式機(jī)身結(jié)構(gòu)是由蒙皮與少數(shù)隔框組成。其特點(diǎn)是沒有縱向構(gòu)件,蒙皮厚。由厚蒙皮承受機(jī)身總體彎、剪、扭引起的全部軸力和剪力。隔框用于維持機(jī)身截面形狀,支持蒙皮和承受、擴(kuò)散框平面內(nèi)的集中力。這種型式的機(jī)身實(shí)際上用得很少,其根本原因是因?yàn)闄C(jī)身的相對載荷較?。覚C(jī)身不可避免要大開口,會使蒙皮材料的利用率不高,開口補(bǔ)強(qiáng)增重較大。所以只在機(jī)身結(jié)構(gòu)中某些氣動載荷較大、要求蒙皮局部剛度較大的部位,如頭部、機(jī)頭罩、尾錐等處有采用。具體構(gòu)造也有用夾層結(jié)構(gòu)或整體旋壓件等形式。
(a)桁條式;(b)桁梁式;(c)硬殼式
1--長桁;2--桁梁;3--蒙皮;4--隔框
隔框
隔框分為普通框與加強(qiáng)框兩大類。
普通框用來維持機(jī)身的截面形狀。一般沿機(jī)身周邊空氣壓力為對稱分布,此時(shí)空氣動力在框上自身平衡,不再傳到機(jī)身別的結(jié)構(gòu)去。
加強(qiáng)框,其主要功用是將裝載的質(zhì)量力和其他部件上的載荷經(jīng)接頭傳到機(jī)身結(jié)構(gòu)上的集中力加以擴(kuò)散,然后以剪流的形式傳給蒙皮。
長桁與桁梁
長桁作為機(jī)身結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件,在桁條式機(jī)身中主要用以承受機(jī)身彎曲時(shí)產(chǎn)生的軸力。另外長桁對蒙皮有支持作用,它提高了蒙皮的受壓、受剪失穩(wěn)臨界應(yīng)力;其次它承受部分作用在蒙皮上的氣動力并傳給隔框,與機(jī)翼的長桁相似。桁梁的作用與長桁相似,只是截面積比長桁大。
蒙皮
機(jī)身蒙皮在構(gòu)造上的功用是構(gòu)成機(jī)身的氣動外形,并保持表面光滑,所以它承受局部空氣動力。蒙皮在機(jī)身總體受載中起很重要的作用。它承受兩個(gè)平面內(nèi)的剪力和扭矩;同時(shí)和長桁等一起組成壁板承受兩個(gè)平面內(nèi)彎矩引起的軸力,只是隨構(gòu)造型式的不同,機(jī)身承彎時(shí)它的作用大小不同