第三章 飞机机身

#:机身蒙皮总的剪应力： 总=剪 扭
3.4 机体开口部位的受力分析
#:机体开口: 按尺寸分 大、中、小开口 （是相对大小，即所在部位基准尺寸） 开口形状分 圆、椭圆、矩形→ 取决于使用要求与基体结构受力状态。
#：补偿：（1）直接补偿开口 （2）间接补偿开口
3.4.1 直接补偿开口 (受力舱口盖 周缘加强构件)
→越靠近机翼接头处截面→弯矩↑↑→最大弯矩在机翼接头附近的框缘 ②不对称载荷→剪力和弯矩+扭矩→将集中载荷（+加强构件 ）→分布载荷（剪流 ） ③载荷与框平面有角度→分解为→平面内＆垂直平面的分力
→作用于隔框平面内的分力→隔框承受； →与隔框平面垂直的分力→与隔框相连的纵向构件或纵向加强件来承受。
3.3.2 机身截面的应力近似计算--（计算方法与机翼相似）
#3：弯矩传递 *1：加强隔框→蒙皮→A-A截
面→相反的剪流→力矩 →顺时针方向转动→上 下大梁（上下壁板）→纵 向反作用剪流→反向的力 偶来阻止蒙皮旋转→轴向 拉压力 *2：剪力、弯矩、扭矩最终 →在机翼、机身结合的 主接头处，与机翼传来 的升力及其力矩相平衡
#4： 加强隔框的受力 *1：加强隔框承受的集中载荷大致可分为三种形式： ①作用于隔框平面的对称载荷（对称集中力和对称力矩） ②作用于隔框平面的不对称载荷 ③作用方向与隔框平面有夹角的载荷。 *2：载荷的作用形式不同→受力和变形也不同→结构加强措施也不相同。 ① 集中力作用处→弯矩↑→隔框内外凸缘→轴向力＆支柱→腹板的抗压能力↑
#1：受力舱口盖 #1-1: →受力+拆卸→ 维护注意 *：拆卸大舱口盖, 舱口附近的加强构件
需托住 → 安装时, 所有螺钉(螺栓)拧 到同一紧度 固定正常的舱口盖, 由于飞行中振动 →螺钉松动脱落→需定期检查与拧紧
#2：沿开口周缘安装加强构件 用在开口不大而又需经常拆卸的部位
3.4.2 间接补偿开口
#2：龙骨梁 龙骨梁是一个主要纵向机身部件。龙骨梁位于中央翼下方、两主轮舱之间的机身
中心线上，龙骨梁对于机身、机翼和起落架都是一个重要的支撑部件。由于龙骨梁 的存在，轮舱区域不需要蒙皮和桁条系统，机身侧边开口，便于在机身下部收放主 起落架。这个部位垂直方向的剪力由龙骨梁承受。
机 身 龙 骨 梁
#3：隔框→普通+加强 *1：普通隔框→形成和保持机身的外形＆提高蒙皮的稳定性以及承受局部空气动力 *2：加强隔框→除上述作用外+承受集中载荷。
#1：正应力的近似计算
#1-1.桁梁式机身 →弯矩引起的轴向力完全有大梁承受+正应力均匀分布 M弯=2NH梁 =N/F= M弯/2FH梁
#1-2：桁条式机身→弯矩引起的轴向力→壁板(蒙皮+桁条) →正应力分布→上下两壁板看成一个梁缘条→壁板中心间距为机身高度的2/3 →一块壁板的轴向力 N=M弯/(2H/3) ＆ F壁板=nf桁+ F蒙皮 → =N/F壁板= M弯/(2H F壁板/3) : 减缩系数 受拉 =1 受压 =30/b 1
3.3 机身结构的受力分析与应力近似计算 3.3.1 机身结构的受力分析
#1：垂直对称载荷的传递 *： 近似认为：作用在隔框
平面内的垂直载荷完全 传给了两侧蒙皮,也就是 说，传递垂直载荷时， 机身两侧蒙皮的作用相 当于翼梁腹板
#2：水平载荷的传递：加强隔框承受水平载荷时→隔框周缘要同时产生两个剪流，即 平衡p力的剪流q剪和平衡力矩M扭的剪流q扭。周缘各处总剪流的大小，就是这两 个剪流的代数和……….
主要教学内容： 1、机身的外载荷、力图和结构形式 2、机身结构的受力分析、应力近似计算 3、机体开口部位的补偿和受力特点
重点：机身外载荷特点、结构形式、主要受力构件；机身结构的受力分 析、应力近似计算、机体开口部位的补偿和受力特点。
难点： 同上
3.1 机身的外载荷和力图
#：机身→装载机组人员、乘客、货物和设备等。 →整个机体的中枢部件→机翼、尾翼、起落架和动力装置等→完整飞机。
3.1.1 机身的外载荷→通常分为：对称和不对称载荷
① 空气动力→分布力 ＆圆形截面→自相平衡
② 机翼、尾翼、起落架等结构பைடு நூலகம்定接头
#1: 外载荷 ③ 机身内部装载和部件的质量力
集中力
④ 机身本身结构力→分布力 →就近折算到集中力
⑤旅客机自身的 2 特点. ①分布的地板载荷 ②座舱增压载荷
#2：外载荷的 两个特点
*2-2：单块式：→翼梁缘条（缘条截面积↑） #3：扭矩的传递
本章小结
本章主要内容包括： 机身的功用、外载荷和力图、结构 形式、 机身主要受力构件与受力分析、结构强度的应力近似 计算以及机体开口部位的补偿与受力分析。重点关注（1）机 身外载荷及其特点、结构特性、主要受力构件、力的传递之 间的关联性（2）机身截面应力的近似估算和开口部位的补偿 与受力。
2 1 ： 前 起 落 架 舱
#-
#2-2：主起落架与空调舱增压 边界结构
#2-3：增压气密舱内密封 ①密封的地方→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的进出口处、飞机动力 系统(液压系统和高压气动系统)和空调系统的导管、电缆束、座舱盖 口和应急出口、舱口和窗口等。 ② 通常采用密封胶、密封胶带和密封腻子进行密封。 ③在铆接缝处→一般采用双排铆钉或者多排铆钉，同时采用干涉配合铆接方式连接。 →如果采用螺栓连接，应采用干涉配合螺栓连接。 →在机身内、外表面上，在空气可能通过纵向和横向对接处泄漏的地方，应涂上 专门的密封胶。
#2：半硬壳式 机身 #2-1：桁梁式机身→几根较强的大梁、弱的桁条、较薄的蒙皮和隔框等组成 ….
#2-2：桁条式机身 →纵向没有桁梁，桁条较密、较强＆蒙皮 较厚、较强……
#3：硬壳式 机身
*：硬壳式机身→采用框架、 隔框、蒙皮形成机身的外 形→蒙皮承受主要应力＆ 没有纵向加强件→蒙皮必 须足够强→刚性↑。
#2：剪应力的近似计算
#2-1. 由剪力Q引起的剪应力 剪 → 两侧蒙皮承受+剪应力均布
(1)桁梁式: 剪=Q/2H梁
H梁 :两侧蒙皮高度
(2)桁条式: 剪=Q/(2*2H /3)=Q/(4H /3) 2H/3: 两侧蒙皮高度
2. 由扭矩引起的剪应力 剪机身合围框
扭= M扭 /2F围 (勃立特公式)
①主要作用是集中载荷→分析机身受载主要考虑集中力 ② 侧向作用于机身的载荷→机身严重受扭
3.1.2 机身的力图
#1：机身在对称载荷作用下 Q、M弯
*：与机身对称面对称的载荷→对称载荷 ①飞机平飞和在垂直平面内作曲线飞行 ②飞机着落机轮对称接地时 ※:通常机身与机翼接头→ Q、M弯最大
#2：机身在非对称载荷作用下的扭矩
*：与机身对称面不对称的载荷→非对称载荷 ①水平尾翼的不对称载荷 ②垂直尾翼的侧向水平载荷 ③一个主轮先接地时的撞击载荷 ④急转弯或侧滑→侧向惯性力 →机身不仅要受到剪切、弯曲作用，而且还要受到
扭转作用。
3.2 机身的结构形式 3.2.1 机身的结构
#1：构架式机身→早期低速飞机→木布结构的机身……..
#:一些大开口( 常打开, 如起落架等), 难以直接补偿.
#:补偿的方法: ① 左右两侧设置加强桁条或梁 ②开口两端设置加强隔框或加强翼肋
3.4.3 开口受力分析（以金属蒙皮机翼为例）
#：机翼在两个翼梁和翼肋1、翼肋2上下表面开口 #1：剪力的传递：翼梁腹板 #2：弯矩的传递：*2-1：梁式→翼梁
第3章飞机机身
3.1 机身的外载荷和力图 3.2 机身的结构形式 3.3 机身结构的受力分析与应力近似计算 3.4 机体开口部位的受力分析
第3章飞机机身
教学的基本要求： 理解机身的功用、外载荷、力图、结构形式、受力构件；理解机身结构
中力的传递、应力近似计算；对飞机机体开口部位的补偿和受力有一定理解
→主要问题→重量较大＆机 身开口较困难。
※：现代飞机机身的结构型式主要是半硬壳式。 *1：为了利用它们的优点，避免其缺点，许多飞机机身采用了桁梁式和桁条式组
成的复合式结构。
*2：一般在前机身，因为开口较多，总体载荷较小，多采用桁梁式，而机身中段、 后段，因为总体载荷较大，采用桁条式。
3.2.2 机身的主要构件
#1：机身主要部件包括: 蒙皮、桁条、桁梁 和隔框。 机身结构各元件的 功用相应地与机翼 结构中的蒙皮、桁 条和翼肋的功用基 本相同。
#1-1：蒙皮→≈机翼蒙皮→维形＆→传递局部气动载荷和弯矩。 #1-2：桁条和桁梁→纵向构件→轴向力+支持蒙皮 ＆ 桁梁承载↑↑。
#-
1 3 ： 飞 机 地 板 结 构
整 体 式 加 强 隔 框
3.2.3 增压座舱结构
#1：增压客舱结构→机身结构的一部分→受增压载荷作用＆参与机身的总体受力 *1：民用客机的增压座舱→圆筒形或接近圆筒形 →前压力隔框位于驾驶舱区域内→隔框常采用平面加强框 →后压力隔框位于机身和尾部的连接处，大型飞机的后压力隔框通常是球面加强框
#2：飞机增压座舱结构布局