飞机的外载荷文档资料

中飞行的1g载荷，这种均值载荷的变化也是疲劳载荷； ➢ 其他：机翼尾流对尾翼的周期性作用
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t
1 疲劳载荷 ➢疲劳载荷破坏的一般特点 •多次反复载荷作用下产生的破坏； •低应力脆断； •疲劳破坏对材料特性、构件的形状、尺寸、表面状态、使用 条件、外载环境等都十分敏感； •疲劳破坏具有局部性，而不涉及到整个结构的所有构件。
1 载荷的参照坐标系：机体坐标系
2 基本载荷形态及分析
飞机的外载： 重力（G)、升力（Y)、阻力（X）、推力（P）、起落架载荷。
惯性力：质量乘以加速度的负值 质量力：飞机重力G（mg）和惯
性力N(-ma)均与飞机质 量m有关，故统称为质量力。
二 典型飞行情况和过载
1 俯冲拉起:对称面内作曲线机动飞行情况（纵向飞行） 飞机的升力使飞机保持向心曲线运动。
2 疲劳载荷谱 ➢ 疲劳载荷是飞机设计中最重要的考虑因素，是定寿的基本
依据。 ➢ 载荷谱的谱型
1）等幅谱 2）程序块谱 3）飞－续－飞谱（典型任务剖面谱、任务段－任务段谱、
基本机动飞行谱） ➢ 载荷的时间历程分类
1）单机载荷时间历程，主要用于单机寿命监控。 2）机群载荷谱（设计使用载荷谱用于新设计飞机的研制阶
⑥ nz= 0（飞机展向变速平移难）；nz一般较小，在大机动飞 行中可能出现。
2 过载的概念
过载的实用意义 ① 作为飞机结构设计时重要原始过载； ② n 的大小实际反映了飞机的机动性能； ③ 结合n 和已知的气动力分布，可获得实际作用于结构 上载荷的大小，从而进行设计与校验。 ④ 可通过在飞机重心处安装加速度计来获取。
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 ：
一 作用在飞机上的外力
飞机作为运载工具要求反复使用，可能经历各样的复杂载 荷历程。最主要、最基本的有哪些？ 对结构的影响作用是什 么？这是设计师们关心的基本问题；其次是不同载荷形态与 主要载荷的差异以及这些载荷的变化规律（包括大气气象规 律的统计）。
1. 思维要点： ①主要载荷形式；② 主要载荷分类； ③ 作用于结构如 何分析。
pG S
3 其他飞行姿态的过载
飞机转动(升降)时的过载(刚体运动分析)
① 运动分析: 旋转+平移
② 载荷分析:当平尾产生机动载荷时,飞机产生平移与旋转； 该载荷克服了飞机原有的平飞状态,使飞机在上述两个运动 中产生加速度。从动平衡角度,平尾机动载荷与它克服的惯 性力及力矩相平衡。
3 其他飞行姿态的过载
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
1 cos
705 ~800 ， ny4~6
3 其他飞行姿态的过载
垂直突风 (在航迹运动坐标系中分析)
（1）计算突风引起的升力变化:
YKCySQ
u v0
Cy Cy
q
1 2
Hv02
（2）计算过载
YK yC v u 01 2H v0 2SK yC H 2 u0v S
ny Y0 G Y1K yCH 2u p0v
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.
1 疲劳载荷
飞机遇到载荷长期反复变化地作用，这种作用会导致结构的“疲劳” 破坏，因此这种载荷历程一般称为“疲劳”载荷。结构疲劳导致缺 陷生长成裂纹并不断发展，最终导致断裂。 类 型： ➢ 突风载荷：大气紊流的作用，是民机、运输机的重要疲劳
载荷，大气紊流的强度以及作用的次数统计； ➢ 机动载荷：飞机机动（变速）飞行中升力变化载荷，是军机的
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2 过载的概念 过载的物理意义：
④飞机中的某集中质量GI=mig，作用在结构上的质量力为：
P i niG 或分 P i y 量 nyG i
⑤当飞机沿x方向有变速运动时，x向惯性力：
Nx
maGdv g dt
若俯冲拉起中的曲线运动中，切向是加速运动，则：
n x (T X )/G N x G G sin 1 gd d v tsin
四 飞机疲劳载荷谱
飞机是一种反复使用的运载工具或作战武器。服役期内 会遇到各种载荷。
设计中，不仅应掌握典型设计状态中的极限载荷及其 对结构作用的分析方法，（以作为飞机结构极限能力的设 计依据）；还应把握这些载荷的变化规律，作用次数等统 计规律，因为这些虽未达到极限状态，但长期作用仍对结 构有破坏作用，这就是通常所说的疲劳载荷（确定载荷随 时间的变化历程）。
3 其他飞行姿态的过载
着陆时的过载 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:
a0(vy) vy
t
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:
P lg GNy Yt
3 其他飞行姿态的过载
着陆时的过载
1 俯冲拉起 动平衡关系：（机体坐标系y向） ,表现了运动的变速特征（曲线运动）
即：
Y
GcosNy
GcosGv2 gr
Y cosv2
G
gr
升力等于G乘上一个系数，
该系数称为过载。
ny
Y cos
G
v2 gr
1 俯冲拉起
分析该曲线运动中， 的特性：
①
nymax
1v2 gr
0o
② n y与max 曲线航迹半径成反比，与切线运动速度的平方成正 比，这表明：
三 飞行包线、安全系数、设计载荷
1 飞机设计规范简介 ① 指定设计规范的意义：对飞机设计和研制给出全面要 求的指令性技术文件，是飞机设计员的工作依据. ② 政府与权威研究机构组织制定，也可与设计主管部门 共同制定。 ③ 设计规范不是统一的，而是针对不同的飞机类型制定 不同的设计规范，因为飞机的任务与技战术要求不同。
3 飞行包线及设计情况 i.依据飞机飞行性能、操纵性、稳定性以及技战术要求，结构强度
要求等综合确定的飞机飞行极限（ny—vdl图）。 ii. 典型飞行状况的飞行包线
Ⅲ. 典型飞行载荷工况： a)对称机动飞行下的使用载荷； b)急剧俯仰机动； c)襟翼放下拉起状态； d)滚转与滚转改出机动等。
4 安全系数 i. 安全系数是静强度安全设计的主要解决方法。
④ 设计规范与设计手册是飞机设计人员的基本工具。
2 飞机的分类及其相应的过载（结构设计规范）
① 按用途分：
歼击机（J）；强击机（Q）；歼击教练机（JJ）
多用途机（DY）；教练机（JL）；轰炸机（H）
大型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ输机（YH）
② 用机动性分
机动类（歼击机，强击机及相应的教练机） ny=-3-8
半机动类（战术轰炸机，多用途飞机） ny=-2-4、
P d P ef n eG n fd G P e
f nd Pd
ne
Pe
P e [P ]e []
4 安全系数
iii. 使用设计载荷的原因 a) 保证结构安全； b) 反映静不定结构的承载能力，充分发挥静不定结构的承载
能力，可使结构设计得更轻； c) 便于与破坏载荷的理论设计实验验证； d) f值选取的影响因素； e) 设计要求（结构不能有影响功能的永久变形，强度裕度）； f) 材料应力应变特征(控制在一定应力水平和应变条件下）； g) 工艺制造水平； h) 计算、试验误差（粗糙、准确程度）。
使用载荷：飞机在使用中预计各构件可能遇到的最大载荷 设计载荷：使用载荷乘以安全系数安全系数取法 ① 凡在规范中未作特殊说明之处，安全系数均为1.5； ② 当载荷的性质、大小和分布不能准确确定时，安全系数增大
到1.65、2或更大； ③ 对于主要的接头和耳片，由于特殊重要性，在上述安全系数
基础上，尚应乘以附加安全系数1.25 ii. 静强度设计准则：
飞机转动(升降)时的过载(刚体运动分析)
Ⅰ.平移速度过载(质点)(外载分析法)
y
nytG YY G wY G teY G tm
Niy
x
Ⅱ.绕中心转动的过载(质量力分析法)
xi
n yr N G iiy m G ia ii m iG i zx i g 1 Y tI m L zx i
Ytm
Niy
主要疲劳载荷，机动飞行的种类,飞行次数等； ➢ 增压载荷：气密压舱一个飞行起落中，压力的变化，增压载
荷的变化规律，作用次数等统计； ➢ 着陆撞击载荷：一个起落一次撞击，撞击载荷的强度；
1 疲劳载荷 ➢ 地面滑行载荷：指地面滑行飞机颠簸所受到的载荷，与飞
机跑道的质量、飞机的重量等有关； ➢ 发动机动力装置的热反复载荷； ➢ 地-空-地循环载荷：飞行地面滑行时的1g载荷变化到空