机身结构元件的设计与布置汇总,推荐文档

1、6 2 机身结构元件的设计与布置 本节主要介绍半硬壳机身结构元件的布置与设计。 半硬壳式机身尺寸最 大、受力也最严重的结构件是由蒙皮和桁条 （ 或桁梁 ） 组成的壁板构成的 加筋筒状盒段结构。 它承受几乎所有的总体内力垂直平面和水平面 内的弯矩、剪力以及机身的扭矩、轴力 （ 如发动机推力 ） ；还有外部气动 压力、内部增压座舱压力等所引起的一切载荷。盒段内以一定的间隔配 置机身隔框， 以防机身压屈并维持其剖面形状。除蒙皮或桁条 （或桁梁 ） 破坏外，这类加筋筒状盒段结构还有三种可能的失稳失效形式： （1）蒙皮失稳。薄蒙皮在较低的压应力和剪应力下就会出现屈曲。如果 设计要求规定蒙皮在受载时不能屈

2、曲， 那么蒙皮必须较厚， 或布置较密 的桁条， 这有可能导致结构效串降低 机身的舱内增压能使蒙皮失稳问 题有一定的改善。 考虑到蒙皮屈曲后仍能以张力场形式承受、 传递剪切 载荷此时机身结构内的应力会重新分配 ） ，因此在某些情况下设汁规范 规定，低于百分之几十的限制裁荷 （即使用载荷 ）或极限载荷 （即设计载 荷） 下才不允许出现屈曲。但应注意到蒙皮以张力场梁受剪时，桁条和 框缘条会有附加的轴向载荷和弯曲载荷 （2）壁板失稳。这是指两框之间的一段壁板 （ 蒙皮和桁条组成的加筋板 ） 失稳。该段壁板的长度即框距 . （3）总体失稳。它所造成的破坏超出两个或两个以上隔框间距。一般半 硬壳式机身不允

3、许出现总体失稳。 当壁板出现失稳时， 各隔框的刚度可 以支持住长桁，但当框的刚度不足时，就会发生总体失稳破坏。此时增 加桁条效果不大， 而增加框的刚度却可产生较大影响 以下对机身的典 型结构元件设计作一介绍， 对于桁条和桁梁剖面形状的确定等与机翼相 似，不再赘述。 一、机身蒙皮设计 机身蒙皮是机身盒段结构中的重要受力元件， 其重量约占机身结构重量 的25%30%。它承受并传递机身中的剪力 Qy, Qz和扭矩Mx的剪流。 在桁条式机身中， 蒙皮较厚时它还承受一部分弯矩引起的轴向力。 旅客 机气密增压座舱部位的蒙皮还承受内外压力差造成的周向 （环向） 和轴 向的张应力。因此,机身蒙皮上的载荷一般是

4、多种应力的组合但由于 机身剖面尺寸大,所以相对载荷较小,其厚度一般比机翼蒙皮薄。机身 蒙皮的设计和布置包括以下内容：确定材料、厚度,合理的分块和厚度 分布以及损伤容限设计措施。 机身蒙皮材料一般采用铝合金。 对损伤容 限设计的关键件、 危险部位应采用断裂、 疲劳性能好的材料, 如 IY12, 2024 T4等.对于Ma3的飞机，在受热影响较大的部位采用钛合金或 不锈钢板材。 在某些情况下, 也有用厚铝板经化学铣切等方法直接加工 成带纵、横筋条的整体壁板, 如歼 8 飞机的中机身上壁扳 （又是受力口 盖） .蒙皮厚度首先要考虑载荷的大小。由于一般机身中部受力大,两 端受力小,故中部的蒙皮比两端的

5、厚。 但设计时必须同时考虑工艺制造、 供货来源、生产成本等因素, 通常不可能完全按载荷分布做成任意厚度 或分成很多小块： 小块蒙皮不但会增加连接工艺上的困难和工作量,还 会增加连接接头而使重量增加。由于板材厚度都有一定规格；同一厚度 蒙皮其尺寸大小还受所供应的板材和蒙皮成型设备大小的限制：但考虑 到有时机身蒙皮厚度差一级就可能会使重量差几十甚至上百公斤，因此 设计时必须综合考虑各方面因素后合理布置蒙皮的厚度和分块，在合理 的情况下面积尽可能大，以减少接头。分块蒙皮连接时其纵向对接缝在 亚音速飞机（如大型运输机）上可通过长桁单搭接，这种连接简便，又不 会在气动力方面造成严重损失；也可另用对接板连

6、接。垂直于气流方向 的周向连接缝则采用齐平的对接接头， 用对接加强板实现，以避免明显 增加气动阻力。根据统计，一般当机身弯矩由纵向构件；桁条、桁粱承 受，而蒙皮仅受剪应力时，蒙皮厚度可取 0. 81 mm当蒙皮同时受正 应力时约为1.0 2.0 mm在歼一7、歼一8飞机的中机身上有取到2.5 3. 5mm表6. 1,表6. 2分别列出了国内外战斗机、运输机的蒙皮厚 度和材料。图6. 3为某亚音速轰炸机机身蒙皮厚度的分布图. 阴乩d某康塔钦机身製良爭度分布创 1玄蜒甲山一罪弾赠口 ft 6.1一些ift斗机机舟嗪皮比较 机型 机身豪筈材料 量血郢就/nitn F-4 F- 14 2024 TS

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