第2章 飞机结构的外载和典型构造

ny P lg P o lg G N y Yl G
④
这个过载不允许过大,一般ny=3~4 (因为与飞行时对结构 与人的作用不 同) 着陆或滑时的情况多样,还可能发生nx,或nz.
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
7、飞机设计时最大载荷系数的选取 ① 影响选择最大载荷系数的因素:
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
4、垂直突风 (在航迹运动坐标系中分析)
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
（1）计算突风引起的升力变化:
Y KC y SQ
u v0
2 H v0
C y C y
q
1 2
Y KC y
H uv0 u 1 2 H v0 S KC S y v0 2 2
2.3 复杂载荷情况
⑤ 地面滑行载荷：指地面滑行飞机颠簸所受到的载荷，与飞 机跑道的质量、飞机的重量等有关； ⑥ 发动机动力装臵的热反复载荷； ⑦ 地-空-地循环载荷：飞行地面滑行时的1g载荷变化到空中 飞行的1g载荷，这种均值载荷的变化也是疲劳载荷；
p ⑧ 其他：机翼尾流对尾翼的周期性作用
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n yt Y Y Y Y w te tm G G G G
x
Ytm
Niy
Ⅱ.绕中心转动的载荷系数(质量力分析法)
n yr N iy Gi mi ai m x 1 Ytm L i z i xi Gi Gi g Iz
xi
Niy
i表示转动轴线上的任意位置
n y n yt n yr
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Note:
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
ii. 工程上,常称平飞时 ny=1 为平飞的 1g (g是以重力为单位)； 停机时 ny=1 为停机的1g
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
② 着陆时载荷分析:从着陆前到完全着陆瞬间,飞机y向 速度从-Vy减至零, 故此时的减速度为:
n x (T X ) / G N x G sin 1 dv sin G g dt
⑥ nz= 0（飞机展向变速平移难）；az一般较小，在大机动
飞行中可能出现。
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
2、 实用意义
① 作为飞机结构设计时重要原始载荷系数；
② n 的大小实际反映了飞机的机动性能； ③ 结合n 和已知的气动力分布，可获得实际作 用于结构上载荷的大小，从而进行设计与校验。 ④ 可通过在飞机重心处安装加速度计来获取。
a 0 ( v y ) t vy t
所以，减速度 a 指向机体坐标系 y 的正向，故此时的惯性 力(作用于地面)的方向是向下的。 由动平衡分析:
P lg G N y Yl
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
③ 由着陆时的载荷(地面给予的外载荷)与重量之比 的过载定义,即设:
i. 载荷系数实际反映了飞机的机动性能,因此越大越好,但 对运输机 或客机则没有太大必要。 Ⅱ. 载荷系数又反映了对结构的载荷作用, 载荷系数越大,表 明飞机 结构的承载越大,要有足够的刚、强度，则结构重量大。
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
Ⅲ. 载荷系数的载荷作用，不仅对结构有作用，而且 对机载设备及乘员有载荷作用。载荷系数越大，对 他们的作用越强，要视他们的承受能力而定。 Ⅳ. 飞行时的载荷系数（除突风干扰外），一般来自 于发动机的推力，载荷系数大，结构要重，发动机 的加力性能要好，即剩余推力要大。
惯性力：质量乘以加速度的负值 质量力：飞机重力G（mg）和惯 性力N(-ma)均与飞机质 量m有关，故统称为质量力。
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2.1
飞机的外载荷
达朗倍尔动静分析（刚体动平衡）
Fx 0 T X max N x T X Nx
Fy 0
Yw Yt m( g a y ) G N y
从飞行原理上可以知道：
加力飞行； 匀速平直飞行； 停机、滑跑状态。
发动机推力 气动力、 质量力（惯性力） 支持力
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飞机的外载荷
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飞机的外载荷
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飞机的外载：
飞机的外载荷
重力（G)、升力（Y)、
阻力（X）、推力（P）、起落架载荷。
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2.3 复杂载荷情况
飞机是一种反复使用的运载工具或作战武器。 服役期内会遇到各种载荷。 设计中，不仅应掌握典型设计状态中的极限 载荷及其对结构作用的分析方法，（以作为飞机 结构极限能力的设计依据）；还应把握这些载荷 的变化规律，作用次数等统计规律，因为这些虽 未达到极限状态，但长期作用仍对结构有破坏作 用，这就是通常所说的疲劳载荷。
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2.3 复杂载荷情况
一、疲劳载荷
飞机遇到载荷长期反复变化地作用，这种作用会导致结构 的“疲劳” 破坏，因此这种载荷历程一般称为“疲劳”载荷。 类 型： 1.突风载荷：大气紊流的作用，是民机、运输机的重要疲劳 载荷，大气紊流的强度以及作用的次数统计； 2.机动载荷：飞机机动（变速）飞行中升力变化载荷，是军机的 主要疲劳载荷，机动飞行的种类,飞行次数等； 3.增压载荷：气密压舱一个飞行起落中，压力的变化，增压载 荷的变化规律，作用次数等统计； 4. 着陆撞击载荷：一个起落一次撞击，撞击载荷的强度； 2018/9/19 34
动平衡关系：（机体坐标系y向）
,表现了运动的变速特征（曲线运动） 即：
G v2 Y G cos N y G cos g r Y v2 cos G gr
升力等于G乘上一个系数，该系数称为载荷系数。
ny
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Y v2 cos G gr
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
三、其他飞行姿态的过载 1、进入俯冲状态：
G v2 v2 Y G cos n y cos g r gr
（可能为负，说明升力不总是正的）
2、垂直俯冲状态：
T X (G N x ) N x G nx G G G
① 运动分析: 旋转+平移 ② 载荷分析:当平尾产生机动载荷时,飞机产生平移与旋转；该 载荷克服了飞机原有的平飞状态,使飞机在上述两个运动中产 生加速度。从动平衡角度,平尾机动载荷与它克服的惯性力及 力矩相平衡。
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
y
Ⅰ.平移速度载荷系数(质点)(外载分析法)
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
④飞机中的某集中质量 GI=mig ，作用在结构上的质量力为：
Pi nGi 或分量 Piy n y Gi
⑤当飞机沿x方向有变速运动时，x向惯性力：
N x m a G dv g dt
若俯冲拉起中的曲线运动中，切向是加速运动，则：
Ⅴ. 载荷系数的选择影响因素众多，要依据技术性能 要求综合确定,并不是越大越好。
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
② 人对过载的反映： ②说明人在短时间承受较大 过载尚可，特别是正过载。较 长时间承受过载能力很差，特 别是负过载。 战斗机的过载一般为-3~8 民机则无必要。 ③ 提高人抗过载的能力：抗过 载服。 ④ 规范中的过载系数可供选择 (飞行包线上给定）。
关心的基本问题；其次是不同载荷形态与主要载荷的差异以及这些载荷
的变化规律（包括大气气象规律的统计）。
1. 思维要点：
主要载荷形式；② 主要载荷分类； ③ 作用于结构如何分析。
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2.1
飞机的外载荷
2. 载荷的参照坐标系：机体坐标系
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3.
飞机的外载荷
基本载荷形态及分析
①
这里的过载定义与空中飞行情况不同。 当空中匀速飞行时, ny=1 表示 Y/G=1 地面滑行或停止态时,再以升力来定义已毫无意义, 应以地面的支撑载荷与重量之比来定义, 即 ny=1=Plg/G i. 这两种情况下的ny=1,但飞机结构的承载方式却 完全不同,匀速平飞是一种分布载荷作用,而着陆 主要是以集中力形式作用于起落 架上,通过起落 架作用于机身。
Note:
① 表示单位长度上的重力 ② 集中装载物(发动机,机载设备) ③ 要注意装载物较长的情况,当作集中点误差太大,则应
I z0Gi
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L
x 2 dx
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2.2典型飞行姿态和载荷系数
6、着陆时态和载荷系数
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2.3 复杂载荷情况
2、鸟撞载荷 鸟撞试验， 2km 以下最大飞行速度飞行时风档承 受1.8kg鸟撞。 3、冰雹载荷 防冰、破冰措施，考虑承受冰雹撞击（密度、直 径、速度等） 4、噪声：声压场测量


预测声载荷大小、分布、作用时间，声振结构疲劳分 析 动力装臵噪音：螺旋桨、压气机、喷气的噪音 空气动力噪音：附面层压力波动、尾流、激波振荡 武器发射噪音：机炮、导弹、火箭发射
mz 0
Ywc Yt (d c) I x z
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2.1
飞机的外载荷
飞机的外载图像演示
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