飞机结构的相关知识

1、精品文档第一节预备知识A：飞机阻力1有诱导阻力、压差阻力、干扰阻力、摩擦阻力、高速有激波 阻力。机体表面维护不好、外形差、光洁度差、密封性不好 将使阻力增大，升力减少，失速提前，机动性变坏。B：飞机载荷1有飞行载荷、地面载荷和座舱增压载荷，受气动力、重力和 地面反作用力。飞行载荷大小取决于飞机的重量、飞行性 能、气动外形、起落架减震特性、座舱增压及飞机操纵等。 飞行载荷主要由机体和起落架结构承受。飞机受五种应力： 拉伸应力、压缩应力、扭矩、剪切应力、弯曲应力。C：飞机飞行载荷1平飞载荷a小速度大迎角平飞，机翼上蒙皮受吸力，下蒙皮受压力。同 时速度过小，机翼气流严重分离，影响垂尾，造成低速抖 动

2、。b大速度小迎角平飞，机翼上下蒙皮均受吸力，前缘受压，蒙 皮刚度不足将发生翼型鼓胀与前缘下陷，导致气动性能恶 化。同时速度过大，会产生激波分离，影响垂尾，造成高速 抖动。2曲线飞行载荷：升力不仅克服重力，还要提供曲线飞行的向 心力。包括水平面和垂直面的曲线飞行。3突风载荷：飞行中遇不稳定气流产生的附加气动力。a水平突风（顺风或逆风），作用力不大，但起飞和着陆时， 不可忽视顺风产生负升力增量可能导致飞机下俯着地。b垂直突风：向上突风，要改出，防止迎角过大失速。向下突 风，防止低空下俯着地。垂直突风使飞机受力较大，附加升 力与飞行速度、突风大小成正比。由此风切变和突风减载系 统相应出现。D：着陆接

3、地时飞机的载荷：水平分速，着陆滑跑中消失，水 平受力不大。垂直分速，地面撞击很短时间消失，故垂直受 力较大，起落架受很大的撞击力，飞机产生大的负加速度和 垂直向下的惯性力，前三点式起落架，撞击力对重心的力矩 使重心前后的受力不一样。E：机翼载荷1分布载荷：空气动力（阻力只在前缘蒙皮局部刚度设计时考 虑，主要是升力）。结构质量力，与升力方向相反。2集中载荷：部件质量力，与升力方向相反。3地面机翼接头受力方向相反，上下蒙皮受拉压相反，交变载 荷。4机翼在以上力作用下产生剪切、弯曲、扭转变形，对应剖面 内力有剪力、弯矩、与扭矩，机翼内力分布与结构特点如 下：a在气动力、结构质量力作用下，机翼剖面内的

4、剪力、弯矩、 及扭矩众翼尖到翼根逐渐增大，机翼外形则从翼尖到翼根逐 渐变宽、增厚，内部结构逐渐增强。b在有集中力作用的剖面，剪力、扭矩发生突变，弯矩发生转 折，机翼结构在集中力作用的位置须根据载荷的大小及作用 形式进行加强。c在机翼上安装设备、部件及燃料等，飞行中可减少翼根最大 剪力、弯矩和扭矩值，相当于减小机翼载荷，故称之为卸载作用。F：副翼（襟副翼、内外混合副;升降副翼）1飞行扰流板随副翼升起，使压力中心不致过分后移，可减少 机翼扭转变形。2内外副翼，M数一定时，外副翼锁定，防止大速度巡航飞 行时，气动力引起机翼结构扭转变形过大而导致副翼反操 纵。3副翼结构主要受分布气动力，与机翼相比有以

5、下特点:精品文档a副翼为梁式且翼型薄，后缘夹层重量轻，强、刚度小易变 形。b副翼以转动接头连于机翼后缘，机翼弯曲变形使转动轴线变 弯可能引起卡阻，故一般飞机采用分段副翼双接头。c飞行速度过大，副翼偏转同时机翼发生显著扭转变形，迎角 改变产生的附加升力预副翼偏转产生的附加升力相反，可能 导致飞机与操纵反向滚转，出现反操纵现象。G：机身载荷1飞行中机身受气动力、座舱增压载荷与集中力作用，机身承 受装载及部件传给的集中力为主，水平和垂直方向的载荷都 较大。2机身对称载荷：作用于机身纵向对称面两边相等的载荷。包 括垂直平面曲线飞行时机、尾翼传给的载荷和三点、两点正 常接地时起落架传给的载荷。此时机身产

6、生剪切和弯曲变 形，主要是弯曲变形。3机身不对称载荷：作用于机身纵向对称面两边不相等的载 荷。飞机转弯或滚转时机、尾翼传给的载荷，飞机侧滑接地 或单轮接地时起落架传给的载荷，此时机身产生剪切、弯 曲、扭转变形，主要是扭转变形。4交变的增压载荷：舱内外压差使舱壁，轴向伸长、周向扩 大，裂纹一般沿机身轴线方向，故使用中应严格控制外表面蒙 皮的轴向损伤。5着陆接地机身载荷要加上起落架撞击力及所引起的附加惯性 力。6风挡模糊、脱层与破损后潮气进入夹层有关，应加强夹层玻 璃的密封检查，保持良好的透明度。H：尾翼形式1根据机翼与发动机位置、气动性与结构受力等要求，尾翼配 置形式不同。客机尾翼配置一般有正常

7、尾翼、后掠尾翼、高 平尾翼。2大型客机方向舵由上下两块组成，目的是减少垂直安定面变 形引起的偏转卡阻。3大型客机升降舵为左右各一块，目的是减小变形提高俯仰操 纵效率。4尾翼尺寸较小的飞机和超音速飞机，为提高俯仰操作性和局 部激波产生时的俯仰效率而采用全动平尾，同时起升降舵和 安定面作用。I：机身、机翼、舱门、维护口盖等开口及各自连接接头受力 特殊较大要进行加强。使用中机体各部件要产生变形、疲 劳、磨损、腐蚀、受力不正常等现象，导致机体结构强度、 刚度减弱，所以要正确的维护和使用。J：机体结构失效故障1机身80%的故障是受气压脉动载荷作用的高负荷件和热构 件产生的裂纹。包括尾部的喷管及空调进、排

8、气管，靠发动 机的热防护板，驾驶舱盖连接部位，舱门密封带，风挡玻璃 裂纹与失去透明性，机、尾翼与机身接头裂纹等。2机翼大部分故障是靠翼尖、起落架、发动机部位的蒙皮、 肋板、接头等裂纹，燃油箱漏油，铆钉松动及蒙皮变形等。3尾翼典型故障是安定面上的疲劳裂纹，舵面铰链接头裂纹 等。4构件破坏形式：受拉构件出现断裂，受剪壁板曲皱、裂纹， 受压构件失去稳定性，受冲击载荷的构件断裂，受交变载荷 的构件多产生疲劳裂纹，严重时结构失效。K机体结构设计强刚度准则过程1强度设计准则：静强度准则。2气动性强刚度规范，限制最大飞行速度，防止机、尾翼的颤 振。颤振主要是刚度不够。3疲劳安全寿命设计：承受交变载荷不发生可

9、检裂纹。4破损安全设计准则和破损安全要求，保证结构能在疲劳破损 或单个主要构件明显损坏后不发生灾难性事故。精品文档5经济寿命损伤容限设计，确保飞机结构到维修已不经济为 止的使用寿命期内受严重的疲劳、腐蚀或意外损伤未测出 前，剩余结构能承受适当载荷而不破坏或过量变形。6可靠性设计，提高飞机结构的安全可靠性与经济性。a飞行性能：过载、速度、坡度爬升、下降等是飞机结构在使 用寿命内安全工作的保证。b飞机结构变形过大不仅气动性能恶化，而且可能失稳破坏， 故刚度要求有：（1）由飞机结构的弹性变形范围，规定翼面的最大绕度及扭 转角等，以防止气动性变坏与副翼反逆。（2）操纵效率要求有关结构的变形不导致操纵与

10、传动机构的 卡阻。（3）机、尾翼颤振的临界速度下限应大于最大允许的飞行速 度。L受力构件的维护特点1蒙皮变形及预防a蒙皮鼓胀下陷：局部气动力大而蒙皮较薄或蒙皮在骨架上固 定较弱的部位，蒙皮将被吸起（鼓胀）或压下（下陷），使 蒙皮在截面内产生拉伸应力。若局部气动力过大或因维护、 修理不良，强度减弱，将产生显著鼓胀下陷，甚至永久变 形，使阻力增大。b蒙皮曲皱：蒙皮截面内压缩正应力或剪应力过大，蒙皮会失 稳而曲皱（斜波纹）现象。出现在受力大、薄弱、维护修理 不良（不安规定上下飞机而踩坏蒙皮，在飞机上乱放工具而 划伤蒙皮及拆装舱盖工作粗糙使舱盖不平整等）部位。c危害预防：蒙皮鼓胀下陷曲皱及其他不应有的

11、变形，会减 弱机体的承载能力，破坏飞机的气动力外形，阻力增大。机 翼两边变形不同，阻力升力不对称，使飞机倾斜偏转，破坏 飞机平衡。维护中保持蒙皮固定良好，防止蒙皮受到机械损精品文档.伤和腐蚀，使蒙皮有足够的强刚度，产生永久变形的蒙皮， 应及时修复。2铆钉、螺钉的松动及其预防a铆钉松动：多发生蒙皮受力大、构件变形大、撞击和振动激 烈及铆接质量差的部位。迹象：铆钉周围有黑圈或尾迹，铆 钉突出构件表面，铆钉发生卷边翘起。只能更换，不可重新 打紧。b螺钉松动：没拧紧，紧都不一致，受力不均匀，螺纹间摩擦 力小，构件振动，导致松动脱落。c危害：铆钉、螺钉传力过程中拉伸、剪切和挤压作用，由于 受力后构件变形

12、和飞机振动的影响，他们可能松动、脱落。 铆钉、螺钉松动脱落使飞机变得粗糙，蒙皮固定变差，易变 形，一部分松动脱落，将使其他受力增大，更易松动脱落， 气动力变差，雨水、尘土等易进入机体内部，引起内部构件 锈蚀。3构件的裂纹及其预防a裂纹多发生在受力大、产生应力较集中、撞击激烈和容易振 动的部位。b裂纹发生后，强度降低，受力后会进一步扩大。要加强检查 及时修复。4构件的腐蚀及预防a腐蚀类型：化学和电化学腐蚀。b影响腐蚀的因素（1）气候条件。（2）金属件的尺寸和形状。（3）外界物质：尘土灰尘；滑油、油脂和发动机废气残物； 盐质水分和碱蒸汽；酸性及其他腐蚀性溶液；焊剂沉积等。 c腐蚀控制d易腐蚀部位：

13、废气尾迹区、电瓶舱和电瓶通气口、舱底部区 域、起落架和轮舱、蓄水区、发动机迎风区和散热吹风管 道、襟翼和扰流板的收存穴、外表蒙皮、钢索等部位。e(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)腐蚀预防完善的清洁工作。定期润滑工作。检查腐蚀迹象、维护损伤和防蚀层损坏。对腐蚀现象立即处理，对受损表面漆层补漆。保持所有排水孔通畅无阻。对燃油箱的沉积槽放水。每日擦试暴露在外的关键敏感区域。风雨天气注意飞机的封严，杜绝雨水浸蚀；温暖晴日要 保持飞机良好的通风。停放飞机要充分用多种防护套罩。f腐蚀的清除和修理工作g危害：导致构件的各种性能变坏，气动外形变差。h腐蚀迹象：铝合金表面出现暗淡的灰白色斑状物质和

14、沙眼 等；美合金表面出现光亮的灰色斑状物质；钢铁表面出现黄 色或红褐色物质。M保持机体的气密性，密封不好，空气在飞机表面产生涡 流，机体内外空气串流等；导致飞行阻力增大。N机舱玻璃的维护特点1玻璃特点：透明度高、韧性大、硬度小、易划伤、温高强度 低、温低变脆、怕日光照射和某些液体的浸蚀。2产生的主要缺陷：吸收日光紫外线发黄；受有机液体浸蚀、 机械摩擦、高温后表面发雾，透明性变差；低温及受撞击和 机械划伤等情况，易裂纹；座舱增压、空气动力和温度变化 等原因要受拉伸作用，产生细微的、呈银色光泽的龟裂现 象，使强度降低。O机体修理中恢复强度的原则精品文档1等强度刚度原则2外形不变，保原气动力，重量小

15、。3腐蚀控制等。P缺陷的类型：变形、摩擦、毛刺、腐蚀、裂纹、切伤、凹 痕、浸蚀、震痕、磨伤、擦伤、夹渣、裂痕、点蚀、刻痕、 色斑、墩粗。第二节飞机结构A：材料为铝、镁、金同合金，复合材料多用于次要结构和飞行 操纵面。1机身隔框、桁条、底部大梁、蒙皮、地板支撑梁用2024和 7075铝合金，雷达罩用玻璃钢蜂窝结构，APU尾锥和排气区 域用钛合金。2机翼中央段梁用7178铝合金、桁条为2024铝合金，机翼梁 用2024和7178铝合金，翼肋用7075铝合金，上蒙皮和桁条 用7150铝合金，下蒙皮和桁条用2324和2224铝合金。前缘 缝翼用2024铝合金，前缘襟翼用A356铝合金，后缘襟翼用 20

16、24铝合金和蜂窝结构，副翼用石墨环氧树脂蜂窝结构，扰 流板用铝粘接蜂窝结构，起落架梁用7175铝合金。3发动机吊架扭力盒用用7075和2024铝合金，防火墙用不锈 钢，风扇整流罩支撑梁蒙皮和前整流罩用石墨 环氧树脂复合 材料和凯夫勒，后整流罩用铝合金和铝蜂窝结构。4发动机进气整流罩用2024铝合金玻璃纤维和铝蜂窝结构， 风扇整流罩用凯夫勒、石墨环氧树脂和蜂窝结构，反推整流 罩用石墨环氧树脂和铝蜂窝结构，后缘整流罩用凯夫勒蜂窝 结构、上盖为不锈钢。5安定面梁、翼肋用7075铝合金，蒙皮为2024铝合金，后梁 后蒙皮为凯夫勒和蜂窝结构，升降舵梁和翼肋用 2024铝合 金、蒙皮用石墨环氧树脂，调整片

17、梁用2024铝合金、蒙皮用 石墨环氧树脂，安定面TRUSS用7075铝合金。精品文档.6垂尾梁和翼肋用7075铝合金，蒙皮用2024铝合金，后梁后 蒙皮用凯夫勒和蜂窝结构，腹鳍肋用2024铝合金，蒙皮用石 墨环氧树脂和蜂窝结构，方向舵梁和翼肋用2024铝合金，蒙 皮用石墨环氧树脂和蜂窝结构。B：机身1据原材料及内外表面采用各种涂层来防腐。2缝隙、边缘、接头处涂有防止气体和液体渗过结构的密封。3飞机内外部设有小孔，提供水和各液体的排泄通道，防止火 灾和腐蚀，下表面的漏水孔，内有膜片，高空内外压封住， 地面增压时，有气流出来。3地板梁对机身进行加强，后增压隔框后无地板，呈锥状。后 增压隔框形状对受压很有用，各舱室及开口有加强构件和腹 板，底部大梁（龙骨梁）对轮舱加强。4蒙皮在受力大的地方被加厚。变载荷设计原理，局部结构损 伤，不会危及整个机身。C机翼1机翼由左右中央翼盒组成。2起落架支撑梁连到机翼后梁后面外端，飞行操纵固定在前后 梁，上表面有涡流发生器，下表面翼尖通气油箱下面有一块 防漏板防溢油产生火灾。3蒙皮由展向桁条加强，翼梁由垂直腹板加强，翼盒由弦向翼 肋加强，中央翼盒由展向梁加强。4三大构件接头：机翼翼盒梁、翼根翼肋、中央翼盒梁。D吊架1固定到机翼前梁，左右发不可换。2通过保险销的支架连杆将扭力盒连到机翼结构，扭力盒下面