飞机结构设计4.5。

机结构1.1.概述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。

图1-错误！未指定顺序。

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，就会被显着地吸起或压下，产生明显的鼓胀或下陷现象，影响飞机的空气动力性能。

1.2.2.飞机在垂直平面内作曲线飞行时的受载情况飞机在垂直平面内作曲线飞行的受载情况如图1-2所示。

这时，作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θ)就是飞机图1-错误！未指定顺序。

飞机在水平转弯时的受载1.2.4. 飞机过载在曲线飞行中，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。

飞机结构的设计和优化一、飞机结构的概述飞机是一种靠空气支撑的飞行器，设计和制造一架安全可靠的飞机的首要任务是确保其结构的安全性和强度。

由于飞机的空间复杂性和多变的运动状态，对其结构设计和优化提出了更高的要求，使得现代飞机结构设计已与传统航空工程设计存在较大差别。

二、飞机结构设计的基本原则1.安全性优先在飞机结构设计中，不管是材料、加工、还是结构设计、构建等环节，都必须始终以安全为前提。

一旦发现设计中存在不符合要求的结构缺陷，必须及时修正，同时采取相应的措施，以保障人员安全。

2.材料选择要符合需要为了使飞机结构能够具备轻量化、高强度等性能，设计者在材料选择上必须考虑多方面的因素。

例如，全金属结构相对钢材结构优势显著，但导热性能强，易在夏季挤出氧化物，因此在材料选择时应选择耐高温、不易腐蚀的合金，以便在未来的飞行中发挥最佳效果。

3.设计合理性在飞机结构设计过程中，设计人员要深入了解飞机的空气动力学和机械结构性能，并尽可能地遵循简洁、清晰的设计原则。

在材料选择、构造设计和优化等环节上采用与极高标准，更加科学和合理的工程思维。

4.节省空间随着现代飞机的改进，越来越多的零件和设备将被设计在飞机结构中，这就要求设计人员采取更加紧凑、合理的设计思路，以便在有限空间内充分利用结构中的每个零件。

三、飞机结构设计的流程1.确定设计要求已知飞机的任务以及其运行和使用的特定环境，在设计过程中，需要对图纸、技术规范、标准和设计大纲等进行细致的分析和研究，以便进一步确定设计要求。

2.制定设计方案在目标要求的基础上，设计人员制定针对设计参数的具体方案，并根据系统优化的原则来选择最佳方案。

同时，对已有的方案进行评估，并对其先进性和可靠性进行检验，以便不断提高方案的完善性。

3.进行分析和检验制定初步方案之后，飞机结构设计人员必须在理论和实践两个方面进行分析和检验。

其中，理论方面的分析包括材料强度、承载能力，不同工况下的应力状态分析等；而实践方面的检验则包括材料强度、机械性能和可靠性等方面的现场测试和实验。

航空行业的飞机结构设计资料航空行业一直以来都扮演着重要的角色，飞机的结构设计是航空行业中至关重要的一环。

本文将介绍航空行业中的飞机结构设计资料，包括设计原则、相关参数和常见材料等。

一、设计原则在航空行业中，飞机的结构设计旨在确保安全、可靠并且具有良好的性能。

以下是一些常见的设计原则：1. 强度与刚度：飞机必须具备足够的强度和刚度，以应对各种外部力和飞行过程中的振动、变形等。

结构设计师需要考虑受力分布、材料强度以及合理的设计模型，以确保飞机的结构能够承受各种载荷。

2. 轻量化：航空行业对于飞机的重量要求较高，因为较轻的飞机可以减少燃料消耗并提高飞行性能。

因此，结构设计师需要在保证强度和刚度的前提下，尽可能减少飞机的重量。

3. 耐久性：飞机通常需要在恶劣的环境条件下运行，如高温、低温、湿度等。

结构设计师需要选择能够在不同环境下保持性能稳定的材料，并采取相应的设计措施以确保飞机的耐久性。

二、相关参数在飞机结构设计中，有一些关键的参数会对设计产生重要影响，包括但不限于以下几个方面：1. 翼展：翼展是指飞机两侧翼展的长度，它会直接影响飞机的横向稳定性和机动性能。

结构设计师需要根据飞机的类型和用途确定合理的翼展大小。

2. 翼型：翼型是指飞机翼面的形状。

翼型的选择会对飞机的升力、阻力和稳定性产生重要影响。

结构设计师需要根据飞机的要求选择适合的翼型，并优化其设计。

3. 腹部曲率：腹部曲率是指飞机机身底部的曲率形状。

腹部曲率的设计会影响飞机的升力和阻力分布，进而影响飞机的飞行性能。

结构设计师需要考虑腹部曲率的合理性和优化设计。

三、常见材料航空行业中，常用的飞机结构材料包括金属和复合材料两大类。

1. 金属材料：金属材料常用于飞机的结构骨架和连接件，具有良好的强度和刚度。

常见的金属材料包括铝合金、钛合金和高强度钢等。

2. 复合材料：复合材料由纤维增强材料和基础树脂组成，具有优异的强度和重量比。

复合材料在飞机结构设计中的应用越来越广泛，常见的有碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料等。

一、飞机研制技术要求（1）战术技术要求军用飞机（2）使用技术要求（民用飞机)它包括飞机最大速度、升限、航程、起飞着陆滑跑距离、载重量、机动性(对战斗机)等指标和能否全天候飞行，对机场以及对飞机本身的维修性、保障性等方面的要求。

二、飞机的研制过程四个阶段：1．拟订技术要求2．飞机设计过程3．飞机制造过程4．飞机的试飞、定型过程三、飞机的技术要求是飞机设计的基本依据四、飞机设计一般分为两大部分：总体设计结构设计五、飞机结构设计是飞机设计的主要阶段“结构”是指“能承受和传递载荷的系统”——即“受力结构”。

六、安全系数：安全系数定义为设计载荷与使用载荷之比也就是设计载荷系数与使用载荷系数之比。

其物理意义就是实际使用载荷要增大到多少倍结构才破坏，这个倍数就是安全系数。

七、结构的外载以及对结构受力特性的：飞机结构必须保证在所受外载下有足够的强度、刚度、寿命和高可靠性，因此首先必须确定结构的外载。

飞机各部件所受的外载由飞机的机种、总重、外形尺寸、使用要求等条件根据飞机强度规范算出。

根据外载就能对结构提出受力特性的要求。

例如是静载还是动载，是否需要考虑疲劳寿命或经济寿命以及热应力、热刚度和振动等。

结构特性还包括对某些结构，如机翼、尾翼等，要求有足够的总体刚度和局部刚度；有时还须考虑气动弹性问题。

八、飞机结构设计的基本要求1．空气动力要求和设计一体化的要求2．结构完整性及最小重量要求3．使用维修要求4．工艺要求5．经济性要求九、结构完整性：是指关系到飞机安全使用、使用费用和功能的机体结构的强度、刚度、损伤容限及耐久性(或疲劳安全寿命)等飞机所要求的结构特性的总称。

十、全寿命周期费用(LCC) (也称全寿命成本) 主要是指飞机的概念设计、方案论证、全面研制、生产、使用与保障五个阶段直到退役或报废期间所付出的一切费用之和。

十一、现代军机和旅客机的新机设计，规范规定都必须按损伤容限／耐久性或按损伤容限／疲劳安全寿命设计。

飞机结构设计准则结合案例上次说到机身结构设计过程中的材料选择、基础结构形式、紧固件的排布要点，这次要分享设计过程中需要考虑的通路、通风和排水以及腐蚀防护方面的知识。

首先是通路设计。

结构设计过程中，要考虑为主要结构提供尽可能开畅的检查通路，避免封闭式结构。

作为主要结构部位，对整的一个机身来讲，承受着最主要的力，所以日常维护中需要着重关注，因为其出现问题后，所带来的损失往往是巨大的。

其次对机身结构内的系统支架、驱动件、电缆等部件也要有足够的检查和维修通路。

我们日常在坐飞机过程中的体会是航班一降落，乘务员清理干净座舱内的环境以后，紧接着就又起飞了，好像并没有检查什么！其实这一部分的工作往往是机务在做，机务不和乘客直接打交道，而对各个系统的检查，是每次起飞之间都要开展的科目，试问如果没有良好的通路，那这一项检查岂不是在短时间内实现不了？有些时候可以靠机器动物去做这项工作，而检查的地方往往就是人所不能触及的地方，然后数据传回，人再通过软件进行分析，以此往复的工作量是巨大的，所以良好的通路的重要性不言而喻。

第三方面就是重要部位的紧固件应是可检的，而且具有更换的通路。

因为零部件之间的力的传递都是通过紧固件来实现的，那么其收到交变载荷的频率就很高，一些关键部位尤甚。

其次是通风和排水设计。

虽然说机身的整体结构结构是密封的，为了考虑机舱内的压力不给人类造成不舒适感，但其实这样的密封结构并不能做到百分之一百，人们在坐飞机的过程中感觉适中的原因是飞机的环控系统在起作用。

而且为了保证座舱内的氧气的供应，通风肯定是必须的，而风力的来源就来自于机身外，通过环控系统的冷却或增温来实现环境温度达到舒适状态的目标，由此大气环境中的水汽就免不了会进入到机舱内，且在日常停机过程中机舱门的开合也会引起机身内外之间的空气交流。

故因此通风和排水这两方面的考虑在机身结构设计中必不可少。

在机身结构内潮湿水汽易于集聚的区域，应尽可能多地提供通风措施，使机内的湿气尽快排出机外。