飞机结构设计第2章飞机的外载荷

飞机机翼载荷计算简介本文档旨在介绍飞机机翼载荷计算的方法和步骤。

载荷计算是飞机设计过程中的重要环节，它能确保机翼在不同飞行阶段和条件下的安全运行。

载荷种类飞机机翼所承受的载荷主要包括以下几种：1. 静载荷：包括重力、惯性力等。

2. 动载荷：主要指在飞行过程中由于气流或风荷载导致的荷载。

3. 疲劳载荷：由于不断的飞行循环，机翼会受到循环荷载的作用。

载荷计算方法飞机机翼载荷的计算通常分为以下几个步骤：1. 飞机重量计算：首先需要计算飞机的重量，包括空机重量、燃油重量、载客及货物重量等。

2. 集中载荷计算：根据飞机设计要求和运营需求，确定机翼所受的集中载荷，如起落架重量、引擎重量等。

3. 分布载荷计算：根据飞行阶段和条件，计算机翼所受的不同位置的分布载荷，如气流力、风荷载等。

4. 结构载荷计算：根据机翼结构设计要求，计算机翼所受的结构载荷，如弯曲力、剪切力等。

5. 疲劳载荷计算：根据机翼使用寿命和循环次数要求，计算机翼所受的疲劳载荷。

注意事项在进行机翼载荷计算时，需要注意以下几点：- 计算所使用的载荷数据应为可靠的数据，不能引用无法确认的内容。

- 选择适当的计算方法和模型，确保计算精度和可靠性。

- 定期检查和评估机翼的结构状态，防止疲劳破坏和结构失效。

- 遵循相关的飞机设计规范和法规要求，确保机翼的安全性和合规性。

结论飞机机翼载荷计算是飞机设计中的重要环节，它能保证机翼在不同飞行条件下的安全运行。

通过合理选择计算方法和模型，并注意相关的注意事项，可以确保机翼承受的载荷在安全范围内。

飞机结构设计•相关推荐飞机结构设计飞机结构设计南京航空航天大学飞机设计技术研究所2005.9一、本课程的特点注重基础理论概念的实用化、感性化以及工程化注重综合运用知识概念权衡复杂问题分析，抓住主要矛盾寻找解决问题途径的基本设计理念大量工程结构实例的剖析注重培养自行分析、动手设计的主观能力以及工程实用化的实践能力具体要求：注意定性分析，要求概念清楚；实践性强，要求常去机库观察实物；理性推理较差，要求认真上课。

二、基本内容和基本要求内容：飞机的外载荷；飞机结构分析与设计基础不同类型飞机结构的分析；飞机结构的传力分析；飞机结构主要元构件设计原则；内容要求：①掌握飞机结构分析和设计的基本手段——传力分析；②能够正确解释飞机结构元件的布置；③能够正确地分析和设计飞机结构的主要元件。

第1章绪论飞机结构设计将飞机构思变为飞机的技术过程；成功的结构设计离不开科学性与创造性；结构设计有其自身的原理和规律，不存在唯一正确答案，需要不断的探索和完善。

1.1 飞机结构设计在飞机设计中的位置飞机功用及技术要求空-空：军用空-地：截击、强击、轰炸. 战术技术要求运输：客运民用货运使用技术要求运动，……技术要求技术要求：Vmax，升限，航程/作战半径，起飞着陆距离，载重/起飞重量，机动性指标（加速，最小盘旋，爬升），使用寿命；非定量要求：全天候，机场要求，维护要求；趋势：V ，Hmax ，载重，航程；苏-30阵风F－117第四代战斗机(俄罗斯称之为第五代战斗机)更着重强调同时具备隐身技术、超音速巡航、过失速机动和推力矢量控制、近距起落和良好的维修性等性能。

由于各种飞机的用途和设计要求不同，会带来飞机气动布局和结构设计上的差别；飞机设计的基本概念、设计原理和设计方法是一致的；本课程将对典型结构型式进行分析的基础上，将主要介绍飞机设计的基本概念、设计原理和方法。

1.1.1飞机研制过程技术要求飞机设计过程飞机制造过程试飞定型1．拟订技术要求通常可由飞机设计单位和订货单位协商后共同拟订出新飞机的战术技术要求或使用技术要求。

简述机翼外载荷的大小机翼外载荷是指施加在飞机机翼表面的各种力和力矩。

这些外载荷的大小是设计和运行飞机的重要参数，需要合理估计和控制。

机翼外载荷主要包括飞行气动载荷、结构载荷和操纵力载荷。

飞行气动载荷飞行气动载荷是由于空气动力学效应而产生的机翼外载荷。

它主要包括升力、阻力、侧力和俯仰力矩。

升力升力是机翼支持飞机重量的主要力量。

它的大小与机翼形状、迎角、飞行速度等因素有关。

一般来说，升力随着飞行速度的增加而增加，与机翼的迎角密切相关。

阻力阻力是飞机飞行时需要克服的阻碍前进的力量。

它的大小与机翼形状、迎角、飞行速度等因素有关。

一般来说，阻力随着飞行速度的增加而增加。

侧力侧力是作用在飞机机翼侧面的力量，它的大小与飞机的横向稳定性和操纵性有关。

俯仰力矩俯仰力矩是指作用在飞机机翼上的使飞机产生俯仰运动的力矩。

它的大小与飞机的重心位置、机翼的形状和迎角等因素有关。

结构载荷结构载荷是由飞机自身重量和外部载荷施加在机翼上的载荷。

它的大小与飞机的重量、外载荷的位置和重量分布、机翼的结构强度等因素有关。

飞机自身重量飞机自身重量是指飞机的构件、设备、燃料等各部分的重量总和。

这部分载荷主要通过飞机的结构进行传递。

外部载荷外部载荷是指飞机上的货物、油料、武器装备等外部附加负载。

这部分载荷主要通过机翼进行支持和传递。

操纵力载荷操纵力载荷是由于飞行员操纵操作所施加在机翼上的载荷。

它的大小与飞行员操纵杆的力量和动作有关。

飞行员通过操纵杆控制飞机的姿态和航向。

机翼外载荷的大小估计估计机翼外载荷的大小是飞机设计和运行过程中的重要任务之一。

一般采用飞行试验、数值模拟和模型试验等方法。

飞行试验是最直接的方法，通过在真实飞行中测量机翼上的载荷，来估计机翼外载荷的大小。

数值模拟方法基于计算流体力学和结构力学的理论和方法，通过数值模拟飞机飞行过程中的气动效应和结构响应，来估计机翼外载荷的大小。

模型试验方法是通过制作飞机的缩比模型，并在气动试验台上进行模拟飞行试验，来估计机翼外载荷的大小。

第一章 飞机结构1.1 概 述 1.2 飞机载荷 1.3 载荷、变形和应力的概念 1.4 机翼结构 1.5 机身结构1.6 尾翼和副翼1.7 机体开口部位的构造和受力分析1.8 定位编码系统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。

1.2.飞机载荷飞行中，作用于飞机上的载荷主要有飞机重力，升力，阻力和发动机推力（或拉力）。

飞行状态改变或受到不稳定气流的影响时，飞机的升力会发生很大变化。

飞机着陆接地时，飞机除了承受上述载荷外，还要承受地面撞击力，其中以地面撞击力最大。

飞机承受的各种载荷中，以升力和地面撞击力对飞机结构的影响最大。

1.2.1.平飞中的受载情况飞机在等速直线平飞时，它所受的力有：飞机重力G、升力Y、阻力X和发动机推力P。

为了简便起见，假定这四个力都通过飞机的重心，而且推力与阻力的方向相反。

则作用在飞机上的力的平衡条件为：升力等于飞机的重力，推力等于飞机的阻力。

即：Y = GP = X图1 - 1 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。

第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载案例飞机在飞行过程中承载了各种主要载荷，包括重力载荷、升力载荷、推力载荷、阻力载荷和惯性载荷。

这些载荷对飞机的结构和性能都有着重要影响。

同时，由于各种原因，飞机在飞行过程中可能会遭受过载，即超过了设计载荷的力的作用。

下面将分别介绍飞机飞行中的主要载荷和一些过载案例。

1.重力载荷：重力是指地球对飞机的作用力。

重力载荷主要通过机身结构承受，并从机身传递到翼面和机翼。

当飞机升空时，由于重力的作用，机翼需要产生升力来平衡重力。

重力载荷的大小与飞机的质量相关。

2.升力载荷：升力是指飞机在空中飞行时产生的垂直向上的力。

升力载荷主要通过机翼承载，并从机翼传递到机身结构。

升力的大小与飞机的速度、密度和机翼的形状等因素有关。

3.推力载荷：推力是指飞机发动机产生的向前的力。

推力载荷主要通过发动机座舱和机身传递到起落架和机翼。

推力的大小与发动机的功率相关。

4.阻力载荷：阻力是指飞机在飞行中受到的空气阻力。

阻力载荷主要通过机翼、机身和机尾传递到飞机结构。

阻力的大小与飞机的速度、气动外形和空气密度等因素有关。

阻力产生的载荷会导致飞机的速度下降或者加速度增加，从而加大其他载荷的作用。

5.惯性载荷：惯性载荷是指飞机在运动过程中由于加速度变化而产生的力。

惯性载荷主要通过飞机结构承受。

当飞机进行加速、减速、转弯和爬升等操作时，惯性力会对飞机产生作用，对飞机结构造成影响。

在飞行中，由于各种原因，飞机可能会遭遇过载，即承受超过设计载荷的力。

这种过载可能会导致飞机结构的损坏或破坏，从而造成事故。

以下是一些过载案例：1.气象引起的过载：飞机在恶劣气象条件下飞行，比如强风、大雨、雷暴等，可能会遭遇突然的气流变化，导致飞机遭受过载。

例如，飞机在下降过程中遭遇下行气流，可能会急剧下降并承受过大的载荷。

2.操纵失误引起的过载：飞行员在操纵飞机时的失误可能导致过载。

例如，飞行员在起降或者急转弯时过度操作飞机，导致飞机承受过大的载荷。

第二章习题答案2．飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。

若开始退出俯冲的高度H 1＝2000 m，开始转入水干飞行的高度H 2＝1000 m，此时飞行速度v＝720 km/h，(题图2.3)，求（1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数n y ；（2）如果最大允许过载系数为n ymax ＝8，则为保证攻击的突然性，可采用何种量级的大速度或大机动飞行状态?(即若r不变，V max 可达多少? 如果V不变，r min 可为多大?解答（1）（2）3．某飞机的战术、技术要求中规定：该机应能在高度H＝1000m处，以速度V=520Km/h和V’＝625km／h(加力状态)作盘旋半径不小于R＝690m和R’＝680m(加力状态)的正规盘旋(题图2.4)。

求；(1) 该机的最大盘旋角和盘旋过载系数ny(2) 此时机身下方全机重心处挂有炸弹，重G＝300kg，求此时作用在炸弹钩上的载荷大小及b方向(1kgf＝9.8N)。

解答：（1）①②由①与②得（非加力）（加力）（2）6．飞机处于俯冲状态，当它降到H＝2000m时(=0.103kg／m3。

)遇到上升气流的作用(题图。

已知飞机重量G=5000kg，机翼面积S=20 m2，。

此时的飞行速2.7)，求此时飞机的ny度V=540 km／h，航迹半径r=8.00m，y轴与铅垂线夹角600，上升气流速度u＝10 m／s ,突风缓和因子K=0.88。

解答：①② ===3 0.125KN③==G④＝-3作曲线飞行，同时绕飞机重心以角加速度 3.92rad／s2转动,转动方向7．飞机以过载ny＝1000kg，发动机重心到全机重心距离l＝3m，发动机绕本如(题图2.8)所示。

若发动机重量GE身重心的质量惯性矩I＝1200 N·m·s2，求Z0(1) 发动机重心处过载系数nyE(2) 若发动机悬挂在两个接头上，前(主)接头位于发动机重心处，后接头距发动机重心0.8m，求此时发动机作用于机身结构接头上的质量载荷(大小、方向)。