飞行器设计课程设计报告

1、飞设课程设计报告（襟翼篇）第 页共9页3.6m，合适的应该设置五个铰支点，在材料力学上来说就是有三度静不定,为了简化计算，本次采用三点铰支，将静不定飞行器设计课程设计报告襟翼的常见结构襟翼主要分为前缘襟翼和后缘襟翼，前缘襟翼主要用于起降和大机动飞行的前缘机动襟翼。常用的后缘襟翼有简单襟翼、单缝襟翼、双缝襟翼、三缝襟翼、富勒襟翼和吹气襟翼等。襟翼结构主要有单梁、 双梁和三梁与小间距多肋组合的结构，这种结构抗声疲劳能力强，被广泛应用。襟翼载荷分析和建模一一弯矩和剪力分析襟翼相当于机翼 后缘的一个多支点梁。 作为机翼的一部分，它 同样承受着剪力、弯矩 和扭矩。真实的襟翼上 载荷是相当复杂的，在 此不

2、妨作如下简化：认 为弯矩和剪力由襟翼 主梁完全承担。而扭矩 则由襟翼截面闭室全 部承担。不妨把襟翼再 进一步简化：认为它内 部只有一根梁，那么： 计算剪力和弯矩时，梁 腹板将完全承担剪力部分，而上下缘条完全承担弯矩带来的正应力。襟翼展长为度降为一度。襟翼的运动方式为便于简便计算，选取固定铰链单缝襟翼作用在襟翼上的分布载荷现设单位面积气动载荷的峰值为p，则气动分布载荷对整个襟翼的向上（z轴负方向）的载荷为:b a_Pb4 bax + 卫(a + b) dx a又，Z = RizR2zR3z =右a 勺上D D有 Rz = I* I _ R2z _ R3z 2丿现在可以从材料力学的观点出发，分析襟

3、 翼这根“多支点梁”的内力一一剪力和弯矩。这是个一度静不定的梁：解除 B约束，得 到静定的相当系统。根据B挠度为零这个位移 条件，我们可以求出 Riz、R2z、R3z的值：R2Z =11.0625m- 0.6875q2由 Fz 二 2R1z R2Z - Z span 二 0分析襟翼的内力，画出剪力弯矩图：这些将是选择腹板厚度和缘条宽度的依 据。襟翼载荷分析和建模 剪流分析进一步简化襟翼截面：认为襟翼只有一根梁。则襟翼截面将只有两个闭室。由飞行器结 构力学可知：如果前缘闭室的面积和扭转刚度足够大，作用在襟翼上的绝大部分扭矩将由前缘闭室承担。下面，我们将按照单闭室结构，用工程梁理论计算襟翼剖面上的

4、剪流：首先，得把截面气动载荷简化成集中力，并找到它的作用点，这也是襟翼剪力在截面上 的作用点。在截面x轴上取一点X0,对这点取矩：得到集中力的作用点x=bb -a3把主梁布置在1/3弦长处。为保证前缘闭室的刚度，我们假设前缘蒙皮和主梁腹板都足够厚。（根据经验，小飞机的襟翼的蒙皮3mm厚即可）。计算剪流时可能还会遇上同时使用不同材料的问题。进一步简化襟翼模型：1、认为襟翼是全铝合金结构的。 主梁由一块铝 板弯边得到。故各部件的减缩系数 都等于1,放 心计算！2、认为只有主梁承受正应力，简化Sx的计算。3、按照结构力学课程讲义重新定义坐标系，并忽略腹板高度与襟翼最大高度（也就是前缘直径） 之间的差

5、别。简化后的截面图见下面。q = qQqoQ* qQ - -k jSx:J oxSx,1= ,Sx,2=S于是：qQ,蒙皮qQ腹板Q=d =0Mt TqQpds* q。其中 Mt =Qy(e-3Q chord2(丁1 =2吕闭室川 +2dord _d4 i 32丿综上所述：q =qQ qo,前缘蒙皮的剪流为Qq前蒙二Q(e-d2)nd2Q chord2()_d/2d3丿 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document cchord+ 2d -d /2 i HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3丿主梁腹板上的剪流

6、为:Q(e-d2)q腹板.2ndc .+ 2d 4Q chord d /2chord,3 d/2构造形式初定由前面载荷计算的假设，我们大致 知道了所要设计的襟翼的轮廓。襟翼 上的气动载荷与机翼上的相比，是相 当小的。小飞机的襟翼一般采用单梁 式结构，采用较强的前缘闭室，后缘 采用铝蜂窝结构。这样的襟翼工艺性 较好，配重可以布置于前缘闭室中， 且后部较轻，有利于配平。右图是襟 翼形式的初定：前缘蒙皮做得比后闭 室蒙皮稍厚一些，后闭室仅起维形作 用。各个部分都由铆钉铆接。现在给襟翼添加细节:还有一个问题，就是襟翼前缘的中部还有一个悬挂接头。这里的蒙皮存在开口区不能传 递剪流的问题。我们在主梁后面布

7、置一对斜肋。斜肋与主梁构成一副三角架，可以传递扭矩。 我们给出开口区的草图：请注意，与第一张总体布置图相比，前闭室蒙皮后面多了一上一下 两块三角形带板。阴影区即为蜂窝夹层。斜肋与主梁，蒙皮带板都是铆接的。构件主要尺寸的确定襟翼主要承力部件是主梁（缘条 +腹板）和前缘闭室（蒙皮 +腹板）。在这一节，我们只 计算腹板、缘条和前缘蒙皮的尺寸。由于飞机设计手册关于结构设计的部分未给出具体的计 算公式，忽略铆钉孔对这些构件造成的削弱。1腹板：按照剪切破坏模式Qt h b在这，Q计算截面的剪力（见前面）h腹板高度b材料剪切强度极限按剪切失稳破坏模式，我们查到的公式边界条件与这里的不符，故忽略。CT K因为

8、前缘闭室可看作受纯剪切：按第三强度准则，有.b -2数据代入：Qmax - 9.9619NT S材料初选 LY-12M :有二 b =220 MPa， b b =110 MPab 222近似认为腹板高度 h d 0.054 = 0.036 m（36mm）33则 t腹板 - Qmax 二 0.0025mmh兀出于防止失稳考虑，实际上的腹板厚度t腹板-3mm，可见气动载荷对腹板的影响很小。2、前缘蒙皮：把第四组数据代入剪流计算公式，得腹板剪qmax =3326.916（SI）,蒙皮剪流 q =3142.443（SI）3326.916tb=110MPat33. 0.0302mmJ由于没有现成的失稳判

9、据，故根据经验取t=3mm。后闭室基本不参与传扭，仅从防失稳考虑，取t=2mm。3、主梁缘条的设计计算：B。则对主梁:认为弯矩全部由主梁角铝的两个弯边承受。设弯边的宽度为则,-maxmaxWz516 * F *spanWZ15chord * p * span232d * B *t腹板以第四组数据代入： =220MPa（LY-12M）二 B -1.4mm这样，缘条的宽度改由工艺性决定，取2mm。质量平衡及铰链位置计算质量平衡可以减少襟翼与翼面耦合颤振的可能性。通常襟翼铰链位置靠前，静力平衡要（为简化计算，忽略了斜肋）求在襟翼前缘加配重。下图我们重申一下襟翼的构成p =2700kg/mF面进行质量

10、估算:前缘闭室：前缘蒙皮：3mm前闭室肋X& 2mm主梁：角铝：3mm后闭室：后缘蒙皮2mm斜肋X2： 2mm 蜂窝夹层：p =40kg/m2楔形块除蜂窝夹层外，其余部件材料都是 LY-12,1前缘蒙皮:忽略中央铰链开口和补强斜肋用的带板，忽略后缘角。前缘蒙皮质量m前缘二卫2_2chord3*t前缘*span代入数据得：前缘 二 11.258kg2、前闭室肋:2肋面积Sd8chord di2单个肋的质量m肋=S *t肋 铝，代入数据 = S =0.0078712m , 口肋=0.0078718个肋共计0.336kg。3、主梁：不考虑两端吊耳，简化成如图结构。ldB就腹板2抗弯截面系数13丿腹板

11、2Wzd * B * t 腹板d3（d 2d d&十亍G广腹板皿“卩铝代入数据，m梁=4 0.054 0.003 3.6 2700 = 1.39968kg4、后闭室蒙皮： 共两块（一上一下），近似计算。2m后蒙二孑chord span t后蒙 冷吕3代入数据，2m后辆0.45 3.6 0.002 2700 = 5.832kg3上下两片共11.664kg5、蜂窝夹层：一般的铝蜂窝夹层密度从25kg/m3到6333kg/m 不等，在此取40 kg/m2dm蜂窝2chord3span 铝蜂窝代入数据m蜂窝二-0.054 - 0.45 1 3.6 40 = 0.7776kg3326、楔形块：未定，但为

12、了做重心计算，作如下假设：认为楔形块的弦向长度为襟翼弦长的1/6,也就是chord /6。那么，楔形块前端的高度:-d /6d ch o r d 1m楔二6 6 2代入数据，m 楔=3.2805kg绘制零件图和装配图首先确定铰链的位置，由第四组数据的计算结果：它可以在腹板前方 028mm的任何位 置。在此，我们把这个位置定在腹板前方25mm处。手头上的活还是个烂摊子：中央铰链接头和操纵摇臂的形式尚未确定；3mm厚的腹板对承担剪力和扭矩绰绰有余，但对于悬挂接头来说又显得过于单薄;由于与翼肋干涉，上文提 到的两个占1/4襟翼展 长的配重铅块又不得不 分成四块。先从襟翼剖面下手： 上文中的计算多是针对 前缘闭室和主梁的，配 重时又对后闭室作了很多设定。剖面图还是比较好画的。如下图，为固定配重，我们在前闭室中又布置了一个1mm厚的墙。这个墙刚度较差，对前缘闭室的内力影响较小。可以看见：主梁的缘条与两层蒙皮