[交通运输]第7章 机身结构设计ppt课件.ppt

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1、飞机结构设计南京航空航天大学102教研室第7章机身结构设计机身结构设计受机身内部装载的要求和与其他部件的协调的影响较大，因此机身结构设计不能仅考虑结构受力本身，还要综合考虑其它各方面的要求。7.1机身结构型式的选择7.1.1机身的内部布置合理地布置各种载重、燃油协调机身与机翼、尾翼、起落架等部件的关系这些布置是总体设计阶段协调安排确定的。满足机身断面形状与尺寸大小沿纵轴的分布符合气动布局的要求满足飞机对于重心的要求机身的内部布置和机身与其它部件的连接往往决定了机身主要传力元构件的布置。7.1.2机身结构型式的选

2、择桁梁式：桁梁的截面面积很大，蒙皮很薄，长桁很弱。这种结构型式适合于大开口、小载荷的情况。桁条式：长桁较密较强，蒙皮较厚。这种结构适合于小开口、中等载荷的情况。硬壳式：厚蒙皮结构，几乎没有纵向构件，其外形和刚度好。这种结构适合于无开口、大载荷的情况。相对弯矩相对扭矩图7.1当量直径Deff的定义机身结构型式的选择7.2机身主要受力构件布置受力构件布置的依据：开口（位置、形状、大小和开口特性）：由内部布置和机身与其它部件的连接协调关系确定集中力载荷：由装载布置与机身机翼、机身尾翼、机身起落架机身受力构件布置主要是

3、指横向构件(加强框、普通框)、纵向构件(长桁、桁梁、纵向加强壁板、加强长桁)以及蒙皮的布置。图7.2某强击机机身内部布置与主要受力构件的布置1-前机身桁条；2-垂尾安定面的后梁轴线；3-机身设计分离面；4-减速伞舱；5-炸弹舱；6-发动机；7-驾驶舱；8-加强框(8、12、13、16、20、24、25、29、30、41、44号，其中：24号加强框为机翼主梁对接框；17号为机翼前梁对接框；41号为全动平尾对接框；44为与平尾和垂尾相连的加强框；29、30为工艺分离面加强框)；9-油箱；10-前起落架舱；11-设备

4、舱一、加强框的布置(1)大集中力作用处(如：机翼梁接头处)；(2)大开口的两端；(3)设计分离面前后；(4)气密增压座舱端框。加强框的数目应尽量少，布置加强框必须遵循“一框多用”的基本设计原则。普通框在加强框布置好以后进行的，取决于框之间的间距。普通框的间距与长桁的截面或蒙皮的厚度有一定关系，一般地歼击机的间距为300mm左右，大型飞机的框间距约了350-500mm范围内。普通框的间距根据统计数据或原准机确定，然后再根据机身内部安装需要作些调整。图7.3桁梁布置二、桁梁的布置桁梁一般布置在机身剖面的四个象限的中

5、间，即±45°附近桁梁沿纵向一般等幅布置桁梁尽可能保持连续不断并避免急剧转折图7.4桁梁错位的设计方案图7.5桁梁转折的传力三、桁条的布置加强桁条：一是为了传递平行于机身纵轴方向的集中力：机身减速板、机翼接头、尾翼接头、发动机推力接头二是在机身的背部(上零纵)和腹部(下零纵)，以承受机身的弯矩MZ。注意与原有的长桁或桁梁结合起来“一件多用”Rp机身轴线加强长桁隔框腹板集中力扩散件普通桁条：布置比较密，它们与蒙皮组成承力壁板设计的初始阶段可按原准机或统计数据来确定长桁的间距与截面形状。纵向布置应尽可能按等角辐射线

6、布置，受力和工艺形好歼击机：80～150mm轰炸机和运输机：150～250mm四、蒙皮的布置受剪承担剪力和扭距，作为壁板承受正应力与机翼相比：结构高度大，载荷小，蒙皮薄一般按受剪来确定M<2.5的飞机，机身蒙皮大多采用铝合金飞行速度M>3的飞机，在受热影响较大的部位机身蒙皮采用钛合金或不锈钢板材一般机身中部受力大，两头受力小，故中部蒙皮比两头的厚。必须考虑工艺制造、供货来源、生产成本等因素。图7.6某轰炸机机身蒙皮厚度分布7.3加强框的设计类型：刚框(环形)式腹板式(包括球面框)构架式结构型式和参数与机身外形、

7、内部装载布置、集中力大小、性质以及支持它的机身结构的特点有密切关系。7.3.1刚框式加强框由内、外缘条、腹板、支柱等元件组成。组合式：由挤压型材弯制的缘条、腹板及支柱铆接而成整体式：用整体锻造毛坯经机械加工而成混合式图7.7环形刚框在集中力作用下的内力分布(a)图7.7环形刚框在集中力作用下的内力分布(b)图7.7环形刚框在集中力作用下的内力分布(c)1)在法向集中力和集中力矩作用处，框缘截面的弯矩值最大2)法向集中力和切向集中力相比，前者产生的弯矩较大，其最大值为RP/4，而切向集中力产生的最大弯矩值约为RT

8、/16。因此，当T=P时，法向集中力产生的最大弯矩值为切向集中力产生的最大弯矩值的4倍。上述曲线不能作为强度计算的依据工程梁假设不适宜机身的强度校核实际上刚框的内力分布与刚框截面形状、框缘形状与尺寸、蒙皮对框的支持情况等因素有关。实际刚框真实的内力分布必须通过有限元数值分析或者试验才能获得。二、刚框型式的选择三、结构设计采用优化设计的方法，将框设计成等强度曲梁。布局优化趋势：整体件（疲