1 1、以双梁式直机翼为例，说明气动载荷是如何传递的。(18分) （1）蒙皮把气动载荷分别传给长桁和翼肋：蒙皮受气动吸力时，桁条和翼肋通过铆钉受拉对蒙皮提供支反力；蒙皮受气动压力时，蒙皮直接压在桁条和翼肋上，根据作用力与反作用力的原理，蒙皮把外载传递给了翼肋和长桁。 （2）长桁把自身承受的初始气动载荷传给翼肋 桁条与翼肋直接用角片（或间接通过蒙皮）相连，此时载荷方向垂直于长桁轴线，翼肋向长桁提供支持。此时，桁条可以看成支持在翼肋上的多点连续梁，长桁把气动载荷传递给了翼肋。至此，作用在蒙皮上的气动载荷直接或由长桁间接地全部传给了翼肋。 （3）翼肋把气动载荷转换成了垂直载荷和力矩，并相应的传到了梁腹板和组成封闭翼盒的各元件上 （4）翼梁将剪流往根部传递 由于梁腹板的抗弯能力比梁的缘条小的多，可略去其承弯能力，因而腹板以平板受剪的形式平衡，并将剪流往根部传递。最后在根部有机翼—机身对接接头提供垂直方向的支反力来平衡。 （5）蒙皮、腹板承受扭矩。机翼的第三个总体内力扭矩以蒙皮和腹板受剪的形式，向根部传递，总扭矩到机翼根部应通过加强肋将一圈剪流转换成适合于机翼—机身对接接头承受的一对集中力，再通过接头传给机身。 2、说明双梁式直机翼的普通翼肋的作用。(10分) （1）用以承受蒙皮传来的局部气动载荷 （2）把局部气动载荷转换成适合于主受力盒段各组成元件受力特性的载荷形式 （3）然后把它们传到这些主要元件上，向机翼根部传递，并进而通过对接接头传给机身 3、比较分析机翼各典型受力型式的结构受力特点。(20分) （1）梁式机翼：翼梁是主要受力构件，梁式机翼便于开口而不致破坏原来的主要传力路线；机翼、机身通过几个集中接头连接，所以连接简单、方便；主要依靠翼梁承受弯矩 （2）单块式机翼： 上、下壁板为主要受力构件。这种机翼比梁式机翼的刚度特性好。同时，由于结构分散受力，能更好的利用剖面高度，在某些情况下材料利用率较高，重量可能较轻，缺点是不便于大开口。 （3）多腹板式机翼：主要由上、下蒙皮承受弯矩，与梁式、单块式机翼相比，材料分散性更大。一般来说，多腹板式机翼的刚度大，材料利用率也更好些，然而也存在类似单块式机翼的缺点 4、以桁条式机身后段上的一个垂直集中力Pz为例，分析说明载荷是如何传给机身结构，又是如何在机身结构中传递的？(10分) 桁条式机身的一个加强隔框和水平尾翼的接头相连接，该加强隔框受到由接头传来的Pz力，该框受到Pz力后，要有向上移动的趋势，对此桁条起不了直接的限制作用，而由蒙皮通过沿框缘的连接铆钉给隔框以支反剪流q。q的分布与机身的受力型式，更明确地说，是和该框平面处机身壳体上受正应力面积的分布有关。对桁条式机身，假设只有桁条承受正应力，而蒙皮只受剪切时，剪流沿周缘按阶梯形分布。若蒙皮也受正应力，则在两桁条间的剪流值将不是等值，而成曲线分布。又因为蒙皮与桁条连接，蒙皮因剪流q受剪时将由桁条提供轴向支反剪流平衡，也即蒙皮上的剪流q将在桁条上产生拉、压的轴向力。 作用在框平面内的集中力：（1）由加强框承受该集中载荷（2）加强框将集中力扩散，以剪流的形式传给蒙皮。（3）剪流在蒙皮中向机身中段传递时，其剪切内力通过蒙皮连续向前传递；而弯曲内力则通过桁条的轴向拉、压力向前传递。 5、阐述飞机起落架减震机构中油气式减震器工作原理。(12分)
342第二十届（2004）全国直升机年会论文
M22小型无人直升机的设计特点
陈 铭 胡继忠
（北京航空航天大学 航空科学与工程学院）
摘要：本文论述了共轴式直升机M22总体设计中的几个问题，包括总体参数选择、气动布局、双
旋翼之间的气动干扰问题。经过试验和改进,使该机的气动性能、稳定性和操纵性达到要求。
关键词：共轴式直升机；总体设计；试验；总体参数
一、直升机型式和总体参数选择
随着我国国民经济的发展，越来越多的部门需要一种载荷在10～20公斤，可垂直
起降，成本低，可在空中悬停及进行中低速飞行的飞行平台。这种飞行平台的主要用途
有：空中摄影；空中巡查输电线路；对地测绘；对地监视；实时图像传输等。另外，这
种飞行平台也应具有体积小，便于运输，便于使用维护的特点。
M22直升机的设计考虑了上述需要。对该机要求有：垂直上升和中速飞行性能好，
动升限在2000～3000米；最大飞行速度120公里/小时，直升机重量轻、尺寸小、可用
一辆轻型车运输。根据这些要求，
在直升机型式选择上，采用了共轴
式双旋翼方案。这种型式直升机的
特点是：悬停和中速飞行效率高；
结构紧凑、尺寸小；由于没有尾桨，
不存在来自尾桨的故障。
1.1桨盘载荷选取
在总体参数选择中，首先要考
虑的是桨盘载荷的问题。考虑该直
升机主要作业在悬停和经济巡航速
度范围内，因此，桨盘载荷对这一速度范围的需用功
率影响较大[1]，减小桨盘载荷可以大大减小旋翼需用功率，提高直升机的气动效率。对
于共轴双旋翼直升机，由于存在上下旋翼的气动干扰，上下旋翼的诱导速度均大于单旋
翼情况，而诱导干扰大小与桨盘载荷有关，因此，
减小桨盘载荷对于共轴双旋翼直升机图1 2000年M22参加珠海国际 343更具有重要意义。
与单旋翼带尾桨直升机不同的是，单旋翼直升机增加旋翼直径导致直升机尾梁长度
增加，对于机身的尺寸和重量影响较大。共轴双旋翼直升机的机身可以在旋翼桨盘的投
影面积之内，增加旋翼直径可不影响机身的几何尺寸。因此，共轴式直升机的尺寸和重
南京航空航天大学硕士学位论文
I 摘 要
现代飞机机翼结构的受力型式可分为梁式、单块式和多腹板式。结构选型是机翼结构设计
的首要环节，它是否合理直接影响机翼结构重量。目前已有定性结论指出相对载荷和有效高度
比是机翼结构选型的两个重要依据，但由于操纵面、机身-机翼连接、发动机舱、吊挂、起落架
位置等因素对结构性能的影响无法进行定量描述，所以结构型式的确定目前尚无普遍可以适用
的定量方法，在很大程度上还是在原型机的基础上依赖于以往的设计经验。
为了部分取代结构选型中的经验成分，本文对机翼结构型式和相关参数进行了统计分析，
得到了一些经验公式，探讨了不同机翼结构型式和相对厚度、相对载荷之间存在的内在关系，
这样在结构初步设计阶段只要少数几个参数，即可对机翼受力型式作出初步的确定。
本文提出了一个新的几何参数：参与区系数，它作为机翼结构选型的一个辅助参考。同时
提出了一个新的设计参数：参与区重量因子，表征了因连接等原因引起机翼传力过程中出现的
参与区对结构增重的影响。并将参与区系数结合厚度与载荷关系进行统计分析，对机翼结构选
型提供了一个辅助的参考，具有一定的工程应用价值。
本文同时提出了机翼结构优化的具体研究方法，探讨了PCL程序参数化建模、单元处理、
惯性矩等效、分步优化等技术。通过算例完成了波音707飞机和S.211飞机机翼在不同受力型
式下的结构优化设计，计算得到了其参与区重量因子的具体数值, 并探讨了参与区的影响范围。
关键词：机翼结构型式，相对厚度，相对载荷，参与区系数，结构优化 机翼结构选型方法研究
II Abstract
Spar structure, stressed-skin structure and multi-spar structure are the basic types of modern
wing configuration. Configuration selection is the first step of wing structural design, and it affects
飞机总体设计报告
（110座级支线客机概念设计）
学院：航空宇航学院
一、设计要求：
1.有效载荷
–全经济舱布置110人（每人重75kg）
–每人行李总重：20kg
2.飞行性能指标
–巡航速度：M
–飞行高度：35000英尺－39000英尺
–航程：2300（km），45分钟待机，5％燃油备份
–备用油规则：5%任务飞行用油+ 1,500英尺待机30分钟用油+ 200海里备降用油。
–起飞场长：小于1700（m）
–着陆场长：小于1550（m）
–进场速度：小于220 （km/h）
二、飞机构型的确定
1.设计要求相近的飞机资料
2.飞机布局形式 飞机型号 有效载荷（t） 起飞重量(kg) 巡航速度(km/h) 航程(km)
CRJ-900 860 2778
ARJ21 923 3700
BAe146 2554
SSJ-100 45 878 4590 参考机型：庞巴迪航宇集团CRJ-900
中国商用飞机有限公司ARJ21
英国航宇公司BAe146
加加林航空制造集团SSJ-100
1）尾翼（正常式“T”型单垂尾）
避免发动机尾喷流达到平尾上。
避免机翼下洗气流的影响
“失速”警告（安全因素）
外形美观（市场因素）
2）机翼（采用下单翼）
便于安装起落架，且不挡住发动机进气。
可以布置中央翼，减轻机翼结构重量。
3）发动机（尾吊双发涡轮风扇发动机）
飞机的驾驶比较容易，噪音小，符合易操纵性和舒适性的要求。
4）起落架 前三点型式，主起落架安装在机翼上
5）飞机草图
三、机身外形的主要参数
1.通道：单通道
经济舱：5*22=110
另外布置厨房、厕所及安全门
2.机身横截面及当量直径
