第二章 飞机外载荷与设计规范
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[交通运输]第2章 飞机的外载荷
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过载系数的实用意义
知道了过载系数ny→P=ny﹒G（CG处）
→各点Psj，Psj=ny﹒Gj 它是飞机设计中很重要的一个原始 参数，与飞行状态机动性密切相关 ny可由过载表测量获得
2.2 不同飞行条件下的过载
2.2.1 水平面内的定常直线飞行 2.2.2 垂直平面内的曲线飞行 2.2.3 水平面内的曲线飞行(正常布局) 2.2.4 最大过载ny max 2.2.5 非质心处质量的过载 2.2.6 突风过载 2.2.7 着陆过载
图2.4 飞行员承 受过载的能力与 过载方向和时Байду номын сангаас 的关系
图2.5 抗过载服系统
1-发动机引来的压缩空 气;2-气滤;3-调压器;4通信号灯;胶囊
图2.6高过载座舱内 的座椅
1-可倾斜座椅;2-后 撑弹簧筒
综合考虑这些因素，飞机设计中一般选取： 一类飞机：如歼击机、强击机，ny=-3~9 二类飞机：可部分完成机动飞行：如战 术轰炸机、多用途飞机，ny=-2~4 三类飞机：不作机动飞行的飞机：如战 略轰炸机、运输机，ny=-1~3
V2 cos gR
2
V2 θ =0° n y 1 gR 8.865
如限制ny≤8，则
V2 1 8 gR
V2 R 1123 .64m 7g
例：飞机以过载ny=-3作曲线飞行，同时使飞机重 心以角加速度αz=3.92rad/s2转动，转动方向如图所 示。若发动机重量GE=1000kg，其重心到全机重心 距离L=3m，发动机绕本身重心的质量惯性矩 Izo=120kg∙s2∙m，求：
V2 n y cos gR
当=0时,ny→max,
nmax
飞机的外载荷共35页文档
若 n y一max定，v 一定，则运动半径就规定了；太小，则结构 承载发生问题；
若 n y一max定，r 一定，则速度就要限制。 ③ 由此看来，对结构设计是一个重要的无量纲过载。
2 过载的概念 过载定义：除质量力外，作用在飞机某方向上的所有 外力的合力与当时飞机重量的比值，称为该方向上的过载。 Note ：
③ 由着陆时的载荷(地面给予的外载荷)与重量之比
的过载定义,即设:
ny
Plg Polg
GNy Yt G
④ 这个过载不允许过大,一般ny=3-4 (因为与飞行时对结构 与人的作用不同)
着陆或滑时的情况多样,还可能发生nx,或nz.
4 飞机设计时最大过载的选取 ① 影响选择最大过载的因素: i. 过载实际反映了飞机的机动性能,因此越大越好,但对运输机
ny nyt nyr
i表示转动轴线上的任意位置
3 其他飞行姿态的过载
着陆时的过载
① 这里的过载定义与空中飞行情况不同。 当空中匀速飞行时, ny=1 表示Y/G=1, 地面滑行或停止态时, 再以升力来定义已毫无意义,应以地面的支撑载荷与重量之 比来定义,即ny=1=Plg/G. Note: i. 这两种情况下的ny=1,但飞机结构的承载方式却完全不同,匀速 平飞是一种分布载荷作用,而着陆主要是以集中力形式作用 于起落架上,通过起落架作用于机身。 ii. 工程上,常称 平飞时ny=1为平飞的1g； 停机时 ny=1 为停机的1g.
或客机则没有太大必要。 Ⅱ. 过载又反映了对结构的载荷作用, 过载越大,表明飞机
结构的承载越大,要有足够的刚、强度，则结构重量大。
Ⅲ. 过载的载荷作用，不仅对结构有作用，而且对机载设备及 乘员有载荷作用。过载越大，对他们的作用越强，要视他 们的承受能力而定。
若 n y一max定，r 一定，则速度就要限制。 ③ 由此看来，对结构设计是一个重要的无量纲过载。
2 过载的概念 过载定义：除质量力外，作用在飞机某方向上的所有 外力的合力与当时飞机重量的比值，称为该方向上的过载。 Note ：
③ 由着陆时的载荷(地面给予的外载荷)与重量之比
的过载定义,即设:
ny
Plg Polg
GNy Yt G
④ 这个过载不允许过大,一般ny=3-4 (因为与飞行时对结构 与人的作用不同)
着陆或滑时的情况多样,还可能发生nx,或nz.
4 飞机设计时最大过载的选取 ① 影响选择最大过载的因素: i. 过载实际反映了飞机的机动性能,因此越大越好,但对运输机
ny nyt nyr
i表示转动轴线上的任意位置
3 其他飞行姿态的过载
着陆时的过载
① 这里的过载定义与空中飞行情况不同。 当空中匀速飞行时, ny=1 表示Y/G=1, 地面滑行或停止态时, 再以升力来定义已毫无意义,应以地面的支撑载荷与重量之 比来定义,即ny=1=Plg/G. Note: i. 这两种情况下的ny=1,但飞机结构的承载方式却完全不同,匀速 平飞是一种分布载荷作用,而着陆主要是以集中力形式作用 于起落架上,通过起落架作用于机身。 ii. 工程上,常称 平飞时ny=1为平飞的1g； 停机时 ny=1 为停机的1g.
或客机则没有太大必要。 Ⅱ. 过载又反映了对结构的载荷作用, 过载越大,表明飞机
结构的承载越大,要有足够的刚、强度，则结构重量大。
Ⅲ. 过载的载荷作用，不仅对结构有作用，而且对机载设备及 乘员有载荷作用。过载越大，对他们的作用越强，要视他 们的承受能力而定。
飞机结构设计(第2章)2012讲解
2020/10/1
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2.2 典型飞行姿态和载荷系数
1-弹簧，2-重块，3-指针，4-阻尼器
过载表
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2.2 典型飞行姿态和载荷系数
二、其他飞行姿态的载荷系数计算:
1. 进入俯冲情况：
Y
G
cos
ma y
G g
v2 r
ny
cos
v2 gr
视v与r的不同情况，ny可能为正， 也可能为负，还有可能为零
一、等速直线平飞时的受载情况：
升力Y
阻力X
发动机推力T
等速直线平飞
飞机的重力G
Y G TX
Y G 1
（牛顿第一定律）
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2.1 飞机结构的主要载荷
飞机的外载图像演示
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2.1 飞机结构的主要载荷
二、俯冲后拉起时的受载情况：
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俯冲拉起
12
2.1 飞机结构的主要载荷
17
2.2 典型飞行姿态和载荷系数
④ 飞机中的某集中质量GI=mig，作用在结构上的质量力 为： Pi nGi 或分量 Piy nyGi
⑤ 当飞机沿x方向有变速运动时，x向惯性力：
Nx
ma
G g
dv dt
若俯冲拉起中的曲线运动中，切向是加速运动，则：
nx
(T
X)/G
Nx
G sin
G
1 g
dv sin
dt
⑥ nz= 0（飞机展向变速平移难）；az一般较小，在大机 动飞行中可能出现。
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2.2 典型飞行姿态和载荷系数
第二部分 飞机飞行中的主要载荷及过载
r58m3
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
例2 如图所示，飞机俯冲后拉起。求：
（1）当V=1000km/h， r=1000m，θ=45º、30º、0º时的过载ny各 为多少？
（2）如果最大允许过载系数nymax=8，在同样的拉起速度下，允 许的拉起圆弧半径r为多大？
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
俯冲后拉起
ny
cos
V2
gr
结论： 若飞机的速度V，航迹的曲率半径r一定，
则θ=0(最低处)时过载最大；
若飞机的姿态、位置θ一定， 则速度V越大，半径r越小，（机动性越好，猛烈拉起），
过载越大（飞机受力越严重）。
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
例3 如图所示，飞机进行俯冲，已知此时θ=45º，r=1000m，测得飞机的ny=0， 求此时飞机的飞行速度。
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
例3 如图所示，飞机进行俯冲，已知此时θ=45º，r=1000m，测得飞机的ny=0， 求此时飞机的飞行速度。 解：
nyco sV g2r co4s 59.8V 12 10 00
例1 飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。若开始 退出俯冲的高度为H1=2000m，开始转入水平飞行的高度为 H2=1000m，此时飞行速度V=720km/h，求： （1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数ny； （2）如果最大允许过载系数nymax=8，保持r不变，则Vmax为多少？ 保持V不变，则rmin为多少？
第二部分
飞机飞行载荷与设计规范
包括： 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载 第三章 飞机设计规范简介
飞机飞行中的主要载荷及过载案例
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
俯冲后拉起
ny
cos
V2 gr
结论： 若飞机的速度V，航迹的曲率半径r一定，
则θ=0(最低处)时过载最大；
若飞机的姿态、位置θ一定， 则速度V越大，半径r越小，（机动性越好，猛烈拉起），
过载越大（飞机受力越严重）。
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
第二部分
飞机飞行载荷与设计规范
包括： 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载 第三章 飞机设计规范简介
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
飞机的外载荷：
飞行、起飞、着陆、地面停机等过程中， 作用在飞机上的外力总称。
飞机飞行载荷
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
飞机地面载荷
飞机着陆、滑跑、停放时受到的地面反作用力
垂直俯冲
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
等速水平盘旋
ny
Y G
1
cos
坡度：β（倾斜角）
运输机：25~40度 战斗机：80度
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
坡度受到多种因素限制 （不能任意加大坡度）：
➢ 机动性----由（3）得，β大则大V小r； ➢ 结构强度----由（4）得，β大则ny大； ➢ 发动机功率---由（1）得β大则Y大，升力公式
例1 飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。若开始 退出俯冲的高度为H1=2000m，开始转入水平飞行的高度为 H2=1000m，此时飞行速度V=720km/h，求： （1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数ny； （2）如果最大允许过载系数nymax=8，保持r不变，则Vmax为多少？ 保持V不变，则rmin为多少？
俯冲后拉起
ny
cos
V2 gr
结论： 若飞机的速度V，航迹的曲率半径r一定，
则θ=0(最低处)时过载最大；
若飞机的姿态、位置θ一定， 则速度V越大，半径r越小，（机动性越好，猛烈拉起），
过载越大（飞机受力越严重）。
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
第二部分
飞机飞行载荷与设计规范
包括： 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载 第三章 飞机设计规范简介
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
飞机的外载荷：
飞行、起飞、着陆、地面停机等过程中， 作用在飞机上的外力总称。
飞机飞行载荷
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
飞机地面载荷
飞机着陆、滑跑、停放时受到的地面反作用力
垂直俯冲
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
等速水平盘旋
ny
Y G
1
cos
坡度：β（倾斜角）
运输机：25~40度 战斗机：80度
第二部分 第二章 飞机飞行中的主要载荷及过载
坡度受到多种因素限制 （不能任意加大坡度）：
➢ 机动性----由（3）得，β大则大V小r； ➢ 结构强度----由（4）得，β大则ny大； ➢ 发动机功率---由（1）得β大则Y大，升力公式
例1 飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。若开始 退出俯冲的高度为H1=2000m，开始转入水平飞行的高度为 H2=1000m，此时飞行速度V=720km/h，求： （1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数ny； （2）如果最大允许过载系数nymax=8，保持r不变，则Vmax为多少？ 保持V不变，则rmin为多少？
第03讲—外 载 荷(1)
式中
升力系数增量； Cy—升力系数增量； 升力系数增量 Cyα—升力线斜率； 升力线斜率； 升力线斜率 p = G/S —翼载荷； 翼载荷； 翼载荷
迎角增量； α —迎角增量； 迎角增量 飞行高度H上的空气密度 ρH —飞行高度 上的空气密度； 飞行高度 上的空气密度；
飞机原平飞升力； 垂直突风速度； Y0 —飞机原平飞升力； u —垂直突风速度； 飞机原平飞升力 垂直突风速度
6
飞机在空中飞行时的受力情况
速度坐标系下 的外载荷
飞机的运动方程为
F cos( α + ) D = G sinθ + maτ L + F sin( α + ) = G cosθ + man
α为迎角；φ为发动机推力 和飞行器轴线夹角；θ为航迹角, 为迎角； 为发动机推力F和飞行器轴线夹角 和飞行器轴线夹角； 为航迹角,
14
六、等速水平盘旋情况
这是飞机机动性能的主要项目之一， 这是飞机机动性能的主要项目之一，此 时的受载特点为
Y cos β = G
ny = Y 1 = G cos β
盘旋倾斜角β 越大， ny 越大。当大坡 越大， 越大。 度盘旋β =75°~80° 时， ny = 4~6。 ° ° 。 盘旋时水平方向的过载为
除重力之外的总外力的 y向 分量（ 分量（即升力Y ）与飞机重 力 G 之比，就是 y 向过载系 之比， 它可能为正， 数ny，它可能为正，也可能 为负， 为负，这取决于该方向的外 力情况。 力情况。
y
ny
z
nz
x
图3-7 飞机主轴方向过载系数
12
2. 过载系数的物理意义
过载系数表示了飞机实际的外力与飞机重力的 Y = ny 关系。它是用倍数的概念来表示的，是一个相对值。 关系。它是用倍数的概念来表示的，是一个相对值。 G 另一方面， 另一方面，过载系数又表示飞机实际的质量力的 情况。以俯冲拉起机动飞行为例，实际y向质量力 情况。以俯冲拉起机动飞行为例，实际 向质量力 的多少倍， (Gcosθ + Ny) 是G的多少倍，这个倍数就是 y，即 θ 的多少倍 这个倍数就是n
飞机结构的外载和设计规范
2016/12/26
Aircraft Structure
飞机结构设计的原始条件
1、飞机结构的外载特征以及对结构承载的要求 ① 外载的形式 ( 集中的、分布的、冲击型的、周期 型、热的等)； ② 外载的历程特征(不同的飞行，载荷的变化规律) ； ③ 外载对结构的作用效应（抖振、颤振）； ④ 结构承载的强度、刚度要求； ⑤ 结构寿命要求；损伤容限要求； 2、飞机结构的协调关系 3、结构的使用条件 4、生产条件
四、着陆时的载荷系数
② 着陆时载荷分析: 从着陆前到完全着陆瞬间,飞机y向速度从-Vy减至零, 故此时 的减速度为:
a
0 ( v y ) t
vy t
所以，减速度a指向机体坐标系 y的正向，故此时的惯性力 (作用于地面)的方向是向下的。 由动平衡分析:
Plg G N y Yl
1. 机体坐标系
载荷的参照坐标系：机体坐标系
2. 飞机结构的主要载荷
飞行中的载荷 升力Y、阻力X、发动机推力T、飞机 重力G c.g. 重心（center of gravity） c 升力中心到重心的距离 Yt为平尾的负向载荷
地面运动过程中的载荷 机重力G，地面作用在前、主起落架 上的地面支反力Pn,Pm和摩擦力Pf
① 影响选择最大载荷系数的因素:
I. 载荷系数实际反映了飞机的机动性能,因此越大 越好,但对运输机或客机则没有太大必要。 Ⅱ. 载荷系数又反映了对结构的载荷作用, 载荷系 数越大,表明飞机结构的承载越大,要有足够的刚 、强度，则结构重量大。
五、飞机设计时最大载荷系数的选取
Ⅲ.载荷系数的载荷作用，不仅对结构有作用，而且对 机载设备及乘员有载荷作用。载荷系数越大，对他 们的作用越强，要视他们的承受能力而定。 Ⅳ.飞行时的载荷系数（除突风干扰外），一般来自于 发动机的推力，载荷系数大，结构要重，发动机的 加力性能要好，即剩余推力要大。 Ⅴ.载荷系数的选择影响因素众多，要依据技术性能要 求综合确定,并不是越大越好。
飞机的外载荷文档资料课件
总结词
详细描述
总结词
分析某型飞机外载荷防护失效的原因和后果，总结经验教训，提出改进措施。
详细描述
某型飞机在服役过程中出现了外载荷防护失效的问题，导致飞机结构损坏、性能下降等严重后果。通过对这一案例的分析，可以深入了解飞机外载荷防护失效的原因和影响因素，总结经验教训，提出有效的改进措施，提高飞机的安全性和可靠性。
总结词：外载荷的来源主要包括大气环境、飞行姿态和飞行动作等，作用机理涉及到空气动力学、材料力学等多个学科领域。
02
飞机外载荷分析
总结词
静态外载荷是指在飞机静止或低速运动时由外部因素产生的载荷，如重力、惯性力等。
详细描述
静态外载荷分析主要考虑飞机在不同姿态下的重力分布，以及飞机起飞、着陆和滑行过程中受到的地面反作用力。这种分析有助于确定飞机在不同状态下的静态稳定性。
05
飞机外载荷研究展望
A
B
C
D
加强实验验证和观测，提高外载荷研究的实际应用价值。
探索外载荷对飞机气动性能的影响，提高飞机性能和安全性。
深入研究外载荷对飞机结构和性能的影响机制，为飞机设计提供更准确的指导。
深化外载荷对飞机结构疲劳寿命影响的研究，提高飞机使用寿命和可靠性。
THANKS感谢观看 Nhomakorabea动态外载荷是指在飞机高速运动时由空气动力、惯性力等产生的载荷。
总结词
动态外载荷分析需要考虑飞机在飞行过程中受到的气动力、发动机推力、空气压缩性效应等，以及由此产生的振动和疲劳载荷。这种分析对于评估飞机结构的耐久性和安全性至关重要。
详细描述
总结词
风洞实验是通过人工控制气流来模拟飞机在真实环境中的飞行状态，以测量和分析外载荷的方法。
总结词
详细描述
总结词
分析某型飞机外载荷防护失效的原因和后果，总结经验教训，提出改进措施。
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某型飞机在服役过程中出现了外载荷防护失效的问题，导致飞机结构损坏、性能下降等严重后果。通过对这一案例的分析，可以深入了解飞机外载荷防护失效的原因和影响因素，总结经验教训，提出有效的改进措施，提高飞机的安全性和可靠性。
总结词：外载荷的来源主要包括大气环境、飞行姿态和飞行动作等，作用机理涉及到空气动力学、材料力学等多个学科领域。
02
飞机外载荷分析
总结词
静态外载荷是指在飞机静止或低速运动时由外部因素产生的载荷，如重力、惯性力等。
详细描述
静态外载荷分析主要考虑飞机在不同姿态下的重力分布，以及飞机起飞、着陆和滑行过程中受到的地面反作用力。这种分析有助于确定飞机在不同状态下的静态稳定性。
05
飞机外载荷研究展望
A
B
C
D
加强实验验证和观测，提高外载荷研究的实际应用价值。
探索外载荷对飞机气动性能的影响，提高飞机性能和安全性。
深入研究外载荷对飞机结构和性能的影响机制，为飞机设计提供更准确的指导。
深化外载荷对飞机结构疲劳寿命影响的研究，提高飞机使用寿命和可靠性。
THANKS感谢观看 Nhomakorabea动态外载荷是指在飞机高速运动时由空气动力、惯性力等产生的载荷。
总结词
动态外载荷分析需要考虑飞机在飞行过程中受到的气动力、发动机推力、空气压缩性效应等，以及由此产生的振动和疲劳载荷。这种分析对于评估飞机结构的耐久性和安全性至关重要。
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总结词
风洞实验是通过人工控制气流来模拟飞机在真实环境中的飞行状态，以测量和分析外载荷的方法。
总结词
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第二章飞机外载荷与设计规范
2.1飞行载荷设计规范及原始数据
2.1.1概述
2.1.2规范要求及原始数据（i、军用飞机飞行载荷计算原始数据；ii、民用飞机飞行载荷
计算原始数据。
）
2.2飞机部件的主要载荷
2.2.1气动力和惯性力
2.2.2飞机的一般受载情况
2.2.3飞机主要部件的受载情况（i机身机翼；ii、操作系统载荷）
2.3典型飞行姿态和载荷系数
2.3.1载荷系数
2.3.2主要飞行载荷情况的载荷计算（a、稳定俯仰机动；b、滚转机动；c、偏航机动；突风载荷。
）
2.4复杂载荷情况
2.4.1疲劳载荷
2.4.2鸟撞载荷和冰雹载荷
2.4.3噪音载荷
2.4.4瞬时响应载荷。