第13讲—机身结构(1)

机身结构1 机身的结构类型1)构架式机身隔框立柱图1.225构架式机身2)半硬壳式机身(2)桁条式机身。

ill'亦质慕皮(1)桁梁式机身。

图1.226桁梁式机身2 机身主要构件机身主要部件包括蒙皮、桁条、桁梁和隔框。

1) 蒙皮机身蒙皮的作用与机翼蒙皮的作用一样，用来维持机身外形；同时蒙皮与支撑它的构件一起承受和传递局部气动载荷和弯矩。

2) 桁条和桁梁桁条和桁梁都是机身结构的纵向构件 3) 龙骨梁龙骨梁是机身的一个主要纵向部件，它由上、下两个受压的弦杆和一个带有加强筋的承剪腹板结构件组成。

龙骨梁位于中央翼下方、两主轮舱之间的机身中心线上，如图1.229所示。

3)硬壳式机身桁条式机身结构图1.227 ■罐皮隔梃-图1.228硬壳式机身阻力揑杆连播到孙梁中删严捲头/也机纵轴缄惦流也皮茧捽框一龙骨陀支傑枇一刖图1.229机身龙骨梁4)隔框机身隔框可分为普通隔框和加强隔框两种。

(1)普通隔框。

(a)(b)图1.230普通隔框(2)加强隔框。

图1.231壁板板式加强隔框5)机身上骨架元件与蒙皮的连接机身蒙皮同骨架元件的连接有两种方式：第一种：蒙皮只与桁条相连，如图1.232(a)所示；第二种，蒙皮既与框相连，又与桁条相连，如图1.232(b)所示。

(a)⑹(c)图1.232蒙皮与骨架元件的连接方式1—蒙皮；2—桁条；3—框；4—补偿片(a)(b)图1.233框与桁条的连接1—蒙皮；2—桁条；3—框；4—弯边；5—角片3 增压密封现代飞机大都在空气稀薄的高空中飞行，为了保证空勤人员和旅客在高空飞行时的正常工作条件和生理要求，以及保证仪表、设备可靠地工作，都采用了增压气密座舱。

图1.234所示为波音B737飞机的增压气密座舱区域。

STA｛站位)^TA17K1016ISTAS'fASTASTASiA227.S294.5540663727匚二|增压区墜非增压区图1.234B737飞机增压区增压气密舱内需要密封的地方有：各骨架构件与蒙皮的对接处(铆接和螺栓连接);蒙皮与壁板之间；飞机和发动机操纵系统的拉杆和钢索在座舱内增压区和非增压区交界面的进出口处；飞机液压系统、引气系统、空调系统的导管、电缆束进出口；座舱盖口和应急出口；舱口和窗口等。

小开口加强 小开口 ---- 口框（刚框、围框）式加强。 这类开口，对机身纵向构件一般没有影响，为传剪，一般在 开口周围加上一圈截面具有抗弯能力的口框（可以是组合式，也 可以是整体刚框）
小开口刚框受力分析
1）利用对称原理： 结构对称，载荷为反对称时，在对称轴处只有反对称 内力Q, 而M, N=0 2）根据分离体平衡图，可求出
2） 受轴力口盖：
（1）口盖既能受剪、又能受轴力，所以 口盖上一般布置有加强型材(方向与 原有长桁方向、位置一致)，它完全 能替代原结构受力。 受剪口盖上也可能布置有加强型材，但其作用主要是保证 口盖刚度，型材方向可能与长桁不一致
（2）连接：不仅要有连接基体蒙皮与口盖板的螺栓，
而且应有直接把承受轴向力的构件连接的螺栓。
（一）开口 大、中、小（相对部件尺寸而言） 对机身：D 对机翼：B
小开口：可能在两长桁之间，不打断长桁，或只打断 个别长桁；
中开口： 可能打断几根长桁； 大开口：可能整个翼箱宽度壁板或很大比例宽度的壁板 被开口。
（二）口盖： 1. 受力口盖 受剪口盖； 受轴力口盖。 1） 受剪口盖： （1）口盖本身能受剪（有足够的强度、刚度)； （2）且在连接处应能把剪力扩散成分布剪流 , 一般用为数较多的托板螺帽、螺栓连； （3）它能取代原有基体受剪。
三．基体结构受剪时 如蒙皮受Mt qt，梁腹板受Q qQ 时开口区的加强。 传力路线有何变化？ 即研究开口对传力的影响 需加什么构件？ 原有元件受力情况变化？ 启发问题：在受力分析中我们曾用的几种方法？ （1） 传力路线：一个个分离体画，作用M,Q,N三种内力 ---把小开口的分析结果和方法延伸一下。 （2） 直接用数值解 （3） 用加自身平衡力系的方法，使两种典型情况的叠加符合 实际情况，考虑开口后相当于那一块蒙皮上剪流应为0。

第五章 机身结构分析与设计 §5.1 机身的功用与设计要求
一、机身的功用 把机翼、尾翼、 把机翼、尾翼、起落架等部件连接在一 起，形成一架完整的飞机 机身用途 安置空勤组人员、旅客，装载燃油、 安置空勤组人员、旅客，装载燃油、武 器、设备和货物等
根据飞机用途不同， 根据飞机用途不同，机身中装载和内部布置也不一样 见下图所示） （见下图所示）
§5.2 机身的外载荷与内力特点
一、外载特点 机身主要用于装载和连接各部件， 机身主要用于装载和连接各部件，因此其主要外载有 装载力： 装载力：各装载及机身结构本身都会产生质 量力，其中尤以装载的质量力影响更大。 量力，其中尤以装载的质量力影响更大。 其他部件的力：主要指在飞行或起飞、着陆 其他部件的力：主要指在飞行或起飞、 滑跑中机翼、尾翼或起落架等传来的力。 滑跑中机翼、尾翼或起落架等传来的力。 增压载荷： 增压载荷：在机身增压舱部分自身平衡而不 影响机身的总体载荷， 影响机身的总体载荷，是增压舱段的重要设 计载荷之一。 计载荷之一。 空气动力：由于机身基本上为对称流线体， 空气动力：由于机身基本上为对称流线体， 故机身上除局部地区局部气动载荷较大外， 故机身上除局部地区局部气动载荷较大外， 分布气动力对机身总体内力基本没有影响。 分布气动力对机身总体内力基本没有影响。
桁梁式机身
剪力的传递： 加强框——蒙皮与框的连接铆钉 蒙皮与框的连接铆钉——机身蒙皮 剪力的传递： 加强框 蒙皮与框的连接铆钉 机身蒙皮 剪力的分布： 剪流沿X轴向按阶梯形分布 剪力的分布： 剪流沿 轴向按阶梯形分布 弯矩的传递和弯矩的分布： 弯矩的传递和弯矩的分布： 由以上的分析可知：在框平面内作用有集中力时， 由以上的分析可知：在框平面内作用有集中力时， 由加强框承受该集中载荷； ①由加强框承受该集中载荷； 框将集中力扩散，以剪流形式传给蒙皮； ②框将集中力扩散，以剪流形式传给蒙皮； ③剪流在蒙皮中向机身支承处（此处是向前）传递时，其 剪流在蒙皮中向机身支承处（此处是向前）传递时， 剪切内力Q通过蒙皮连续向前传递 而弯矩内力M则以 通过蒙皮连续向前传递； 剪切内力 通过蒙皮连续向前传递；而弯矩内力 则以 桁条的轴向拉、压力形式向前传递。 桁条的轴向拉、压力形式向前传递。 2、桁梁式机身 剪力的传递： 加强框——蒙皮与框的连接铆钉 蒙皮与框的连接铆钉——机身蒙皮 剪力的传递： 加强框 蒙皮与框的连接铆钉 机身蒙皮 剪力的分布： 剪力的分布：见下页中的图 弯矩的传递和弯矩的分布： 弯矩的传递和弯矩的分布：见下页中的图

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1.1.2机翼
• 机翼可以安装在机身的上，中 或较低部分，分别称为高翼， 中翼，低翼设计。机翼的数量 也可以不同。
high-, mid-, low-wing
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Biplane
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上中下三种单翼机的优缺点
1.机翼与机身的干扰阻力
— 中小，上次，下大
2.机身内部容积利用
—上下好
3.起落架安装
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1.2.1.3水平面内曲线飞行载荷
升力
垂直分量平衡重力 水平分量提供向心力
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水平平面内曲线飞行
水平转弯时
YCOSγ=G 或 Y=G/COS γ
如坡度为60度时， Y=2G
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水平平面内曲线飞行
坡度越大，所需升力就越大！飞机就越容易失 速或损坏！
坡度的限制因素：发动机推力；飞机临界迎角； 飞机结构强度和刚度。
• 使用限制：nn使用<n设计
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1.2.2.3各种状态的飞机过载
• 几种典型状态下的过载
– 平飞
n 1
ncos – 垂直平面内曲线飞行
v2 gR
n – 水平平面内曲线飞行
1
cos
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飞机过载
平飞遭遇垂直突风
semi-cantilever
full cantilever
34
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半悬臂式 SEMI CANTILEVER
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35
机翼的平面形状
椭圆形 矩形
梯形 后掠翼 三角翼
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平直翼
构造简单 广泛用于亚音速飞机
轰五 37 37
后掠翼与三角翼