机翼尾翼的结构分析详解
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飞机尾翼原理
飞机尾翼原理是飞机起飞、飞行和着陆过程中的重要组成部分。
尾翼由垂直安定面和水平升降舵组成。
尾翼的主要功能是控制飞机的稳定性和操纵性。
通过改变尾翼的姿态,可以调整飞机的姿态和飞行方向。
垂直安定面使飞机保持稳定的航向,防止飞机偏离飞行路径。
水平升降舵则用于控制飞机的上升、下降和俯仰。
尾翼的工作原理是基于气动力学的。
当飞机飞行时,空气流经尾翼表面,产生了升力和阻力。
通过调整尾翼的姿态角度,可以改变这些力的大小和方向。
例如,将尾翼向上倾斜可以产生向下的升力,使飞机向下倾斜。
将尾翼向下倾斜则产生向上的升力,使飞机上升。
此外,尾翼还可以通过改变两个部分的协调运动来改变飞机的横滚和俯仰。
例如,当水平升降舵向上抬起,而垂直安定面向右倾斜,飞机将向右滚动。
当水平升降舵向上抬起,而垂直安定面向前倾斜,飞机将向上升。
总的来说,飞机尾翼通过调整姿态角度来产生气动力,控制飞机的稳定性和操纵性。
正确使用尾翼可以使飞机保持平稳的飞行和安全的着陆。
尾翼航天航空飞机的机翼是必不可少的组成部件,它负责给飞机提供升力让飞机能够在天空翱翔,没了机翼的飞机就不叫飞机了。
相比之下,位于机尾的尾翼,虽然飞机飞翔并不靠它实现,但没了尾翼的飞机依旧无法自由翱翔。
因此尾翼和机翼在功能上同等重要。
那么今天的内容,就和大家一起聊聊飞机尾翼的组成和功能。
飞机的尾翼由水平尾翼(平尾)和垂直尾翼(垂尾)两部分组成。
先来说说水平尾翼。
平尾由水平安定面和升降舵两部分组成,其中前面面积较大的翼面叫做水平安定面,后面面积稍小的翼面叫做升降舵(如下图)。
它俩的主要功能是控制飞机的俯仰角度,确保飞机处于最佳飞行姿态。
一般情况下,飞机的重心和机翼受到的升力中心并不会重合,重心位于升力中心的前面,因此这两个力会对飞机产生力矩使飞机低头。
而飞机的水平尾翼其实是一个倒置的小机翼,它在飞行时能产生向下的升力,为飞机提供一个反向的力矩,使飞机能够保持水平飞行。
假设一架飞机如果在飞行时突然失去了平尾,就会一头栽向地面。
水平安定面可上下小幅度偏转,它的作用面积大,升力也大,反应时间较慢,它的主要作用是配平飞机,通俗点说就是提供一个和重力相反的力矩,使飞机在飞行时具有水平静稳定性。
每次飞行前,签派员会根据航班的机型、旅客数量、货物装载情况、载油量等因素计算出飞机的重心位置以及所需要的载重平衡,然后飞行员会根据签派计算好的载重平衡数据,通过转动驾驶舱内的配平手轮,来把水平安定面调整到合适的角度,确保飞机配平。
正确的载重平衡对飞行安全至关重要,不正确的配平会影响驾驶杆的杆力,严重时会造成飞机起飞擦尾、抬轮时间过早过晚、爬升率降低甚至是失速坠毁。
2013年4月29日,美国国家货运航空的一架波音747全货机由阿富汗巴格拉姆空军基地飞往阿联酋阿勒马克图姆国际机场,飞机内装载了5辆重型装甲车。
由于装卸人员未按规定对这5辆重型装甲车进行正确的固定,导致装甲车在飞机起飞过程中后移,使飞机失去了原有的载重平衡。
更要命的是,失去了固定的装甲车撞坏了位于机尾的两套液压系统和千斤顶螺杆,使飞机平尾失效,最终导致了飞机在起飞不久后便失控坠毁,机上七名机组员全部罹难。
飞机尾翼图1.248尾翼的组成1 安定面的构造图1.249水平安定面结构1—玻璃纤维蜂窝结构;2—升降舵铰链;3—内侧升降舵;4—玻璃纤维蜂窝结构后缘;5—水平安定面中央段;6—蒙皮接合板;7—铰接翼肋;8—固定后缘;9—铝合金梁和翼肋;10—可拆卸板;11—铝蜂窝结构;12—加强条;13—铰链;14—翼肋;15—后梁;16—蒙皮板件;17—前梁;18—作动筒接头;19—开式接近孔;20—可拆卸前缘;21—辅助梁;22—钣金件翼肋;23—水平安定面外侧段2 舵面的构造和连接图1.250某型飞机升降舵构造1—翼肋;2—加强片;3—蜂窝夹芯;4—升降舵调整片;5—梁;6—配重;7—带齿加强片;8—接近舱口盖;9—后缘3 舵面与安定面连接1.2.4 飞机结构装配1 机翼与机身连接1) 有中央翼的机翼连接(1) 机翼和机身框各自独立结构的连接。
(2) 中央翼梁与机身对接框为整体结构时的连接。
图1.251机翼与机身隔框独立时的连接形式图1.252中央翼梁与机身隔框为一整体时的连接形式2) 无中央翼的机翼连接(1) 集中式连接。
图1.253集中式连接(a) 铰接接头;(b) 固接接头(2) 分散式对接。
①梳状型材接头围框对接。
图1.254梳状型材接头围框对接②多个单接头围框对接。
2 尾翼与机身连接3 起落架连接1) 前起落架连接图1.255为某型飞机前起落架与机身连接处机身的结构布置。
它是由相互连接的两个纵梁、梁两端的两个加强框以及加强板组成的。
纵梁由上下冲压缘条、腹板、垂直支柱、斜向型材和垂直型材组成。
纵梁通过型材固定在机身加强隔框上。
纵梁上固定有前起落架支柱和撑杆的固定接头。
图1.255前起落架与机身连接2) 主起落架连接主起落架通常安装在机翼靠近翼根的部位。
位于机翼的主起落架是通过其减震支柱上的前/后轴颈、侧撑杆和阻力撑杆与机翼和机身相连接,如图1.256所示。
飞机尾翼结构教学资料1尾翼结构概述尾翼用于保证飞机的纵向和航向的平衡与安定性,以及实施对飞机的纵向、俯仰和航向的操纵。
—般常规飞机的尾翼由水平尾翼和垂直尾翼两部分组成。
水平尾翼由水平安定面和升降舵组成;垂直尾翼由垂直安定面和方向舵组成。
升降舵和方向舵统称为舵面。
从本质上说尾翼的直接功用也是产生升力,因而尾翼的设计要求和构造与机翼十分类似,通常都是由骨架和蒙皮构成,但它们的表面尺寸—般较小,厚度较薄,在构造形式上有—些特点。
随着飞机的不断发展,为了改善跨声速和超声速飞行器在高速飞行中的纵向操纵性,如今许多超音速飞机(尤其是高性能的战斗机,如俄罗斯的苏-27、美国的F-15“鹰”战斗机等)都将水平尾翼设计成可偏转的整体,称为全动平尾。
(a)晋通尾翼布局 (b)T形尾布局图1-31 尾翼的典型布局2安定面的结构特点及布局安定面的结构和翼面基本相同,受力特性也相同。
但安定面不同于机翼结构设计的特点是安定而内很少有装载,故安定面完全可以按受力要求进行结构设计。
安定面的结构布局及承力系统的安排是否合适,对结构效率有重要影响。
同时尾翼的气动布局形式不同,安定面的结构布局与承力系统安排也有所不同。
普通尾翼与T形尾翼的典型布局如图1-31所示。
安定面常采用的结构布局形式有梁式、单块式、多墙式、整体式、全蜂窝式或混合式等。
轻型飞机的安定而大多采用双梁式(后梁为主)或一粱(后)一墙(前)式结构。
现代速度较高的飞机一般采用双梁(或多梁)、壁板和多肋的单块式结构。
使用多梁的目的是增大结构刚度,提高防颤振特性,例如,波音-747和波音-767的水平安定面和垂直安定而都是双梁加—辅助前梁(前墙)的双闭室结构。
现代的高速运输机还有采用由数根梁、密排翼肋和变厚度蒙皮组成的结构,其翼面不用桁条,这种形式的制造成本低、抗扭刚度高,尤其对防颤振有较好的效果。
这种设计已用于波音-707和波音-727的水平安定面上。
安定面通常将后梁设计成主梁,且在悬挂接头处布置有加强肋,如图1-32所示。