飞机结构与系统第五章飞机结构材料
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飞行器结构与材料飞行器是一种能够在大气中飞行的机械设备,其结构和材料的选择对于飞行器的性能和安全至关重要。
本文将详细介绍飞行器的结构组成和常用材料,并对其特点和应用进行探讨。
一、飞行器结构组成飞行器的结构由以下几个部分组成:1. 机身部分:机身是飞行器的主体部分,承担着载荷和提供乘员、货物以及各类设备的空间。
机身一般由铝合金、复合材料等构成,具有较高的强度和轻量化的特点。
2. 机翼部分:机翼是飞行器的承载组件,通过产生升力来使飞行器浮起。
机翼常采用铝合金、钛合金等材料制成,其结构一般由前缘、后缘、副翼等组成。
3. 发动机部分:发动机是飞行器的动力装置,负责提供推力以推动飞行器的运动。
常见的发动机类型有喷气式发动机、螺旋桨发动机等,其结构和材料都有各自的特点。
4. 操纵系统:操纵系统用于控制飞行器的运动,包括操纵杆、襟翼、升降舵等。
这些组件通常由金属合金或复合材料制成,以实现轻量化和高强度的要求。
二、飞行器常用材料飞行器材料的选择考虑了重量、强度、耐腐蚀性、耐热性、可加工性以及成本等因素。
以下是常见的飞行器材料:1. 金属材料:金属材料广泛应用于飞行器的结构部分,如机身和机翼。
铝合金是最常用的金属材料,其轻量、可加工性好和抗腐蚀性强的特点使得其成为首选。
2. 复合材料:复合材料由不同材料的组合构成,例如碳纤维增强复合材料。
复合材料具有重量轻、强度高和可塑性好等优点,常用于制造飞行器的翼面和结构件。
3. 纤维材料:纤维材料主要用于飞行器的内饰和隔音装置。
常见的纤维材料有玻璃纤维、芳纶纤维等,其轻质、柔软和隔音性能使其成为理想的选择。
4. 陶瓷材料:陶瓷材料常用于高温部件,如涡轮叶片和燃烧室衬板。
陶瓷材料具有耐高温和抗腐蚀性好的特点,可以提高发动机的效率和可靠性。
三、飞行器结构与材料的特点飞行器的结构与材料选择具有以下特点:1. 轻量化:飞行器要求具备轻量化的特点,以减少飞行器的重量,提高燃油效率和载荷能力。
物理飞机结构知识点总结一、材料选择飞机结构的材料选择是飞机设计中的重要环节,主要受到以下因素的影响:1. 强度与刚度:飞机需要具备足够的强度和刚度来承受来自飞行载荷的作用,因此需要选择具有较高强度和刚度的材料。
2. 轻量化:飞机的净重是飞机设计中一个重要的考虑因素,因此需要选择密度较小的轻质材料以减轻飞机的重量。
3. 耐腐蚀性:飞机在飞行过程中会遭受大气、水汽等腐蚀性介质的侵蚀,因此需要选择具有较好耐腐蚀性的材料。
4. 成本:材料成本是影响飞机结构设计的一个重要方面,需要在满足其他性能要求的前提下尽量降低成本。
常用的飞机结构材料包括:1. 铝合金:在一般民用飞机中,铝合金是主要的结构材料之一,具有较高的强度和刚度,同时重量较轻,成本相对较低。
2. 钛合金:钛合金具有较高的强度和刚度,同时密度较小,因此被广泛应用于一些高性能和特种飞机中。
3. 复合材料:复合材料由纤维增强树脂基体组成,具有较高的强度和刚度,同时重量较轻,耐腐蚀性好,因此在现代飞机设计中得到了广泛应用。
二、主要结构部件飞机的结构主要包括机身、机翼、机尾等部件,它们承担着各自不同的功能并共同构成了飞机的整体结构。
1. 机身:机身是飞机的主体部分,分为机头、机身和机尾。
它负责固定飞机的其他部件,同时容纳乘客、货物和燃料等。
机身的结构一般比较复杂,需要具备足够的强度和刚度以支撑飞机的其他部件。
2. 机翼:机翼是飞机的提供升力的主要部件,一般呈翼型状。
机翼的结构设计需要考虑其在飞行时受到的气动载荷,同时需要具备足够的强度和刚度,以保证飞机的飞行安全。
3. 机尾:机尾一般包括垂直尾翼和水平尾翼两部分,它们起到稳定飞机姿态和转向的作用,同样需要具备足够的强度和刚度来承受飞行载荷。
三、结构设计原则飞机结构设计的原则主要包括以下几个方面:1. 强度与刚度:飞机结构设计需要确保其具有足够的强度和刚度来抵抗来自外部载荷的作用,同时要尽量减小结构的重量。
3.1.2飞机结构的一般要求及主要的结构材料飞机结构的一般要求与其它类型结构相比,飞机结构有其特殊性。
首先,对重量特别敏感—飞机本身的重量必须尽可能轻,以便多装人员、货物或装备,因而对结构材料要求高;其次,飞机部件的尺寸大而刚度小——有的飞机机翼长达几十米,本身又是薄壁结构,易变形,即刚度小(刚度是指一个结构在受力的情况下抵抗变形的能力),因此飞机结构的精确度不易保证;还有,飞机零件的数量特别多,装配工作量大—-大型飞机的零件有几万个之多,而铆钉的数量就可达几十万,所以装配特别费时。
一般说来,飞机结构应满足以下基本要求:气动外形要求。
当结构与气动外形有关时,结构设计应使结构构造的外形能满足规定的外形准确度要求和表面质量要求。
这些要求主要与气动阻力和升力特性有关。
为了保证飞机在气动上具有原定的良好稳定性与操纵性,机翼、尾翼与机身不容许有过大的变形。
有足够的强度、刚度且重量要轻.结构设计应保证结构在承受各种规定的载荷状态下,具有足够的强度(所谓强度,是指结构或材料抵抗破坏的能力),不产生不能容许的残余变形;具有足够的刚度(所谓刚度,是指结构或材料抵抗变形的能力)与采取其他措施以避免出现不能容许的气动弹性问题与振动问题;具有足够的寿命等。
即要求飞机构造满足一定的刚度与强度要求,但刚度、强度太大又会导致结构重量过重,而重量太轻又会导致刚度、强度不够。
因而应该在满足设计要求所规定的刚度、强度的前提下,重量应该最轻,以便多载人员、货物、油料,以提高飞行性能.因而,应选择强度高而重量轻的材料来制造飞机的构件。
抗疲劳破坏能力强。
飞机有许多结构常处于交变载荷的作用下,容易产生疲劳破坏。
因而结构应该有较好的抗疲劳破坏能力才能保证飞行安全。
高的可靠性和生存力。
在规定的时间和规定的条件下,结构能完成规定功能的能力称为结构的可靠性。
飞机的可靠性是无故障性、维修性、耐久性和储存性的综合指标。
飞机的生存力是指被武器击中后,能够继续飞行的能力(两架“受伤”程度相同的飞机,如果一架还能继续飞行,而另一架不能继续飞行了,则前者较后者的生存力强)。