飞机结构与系统
飞机结构与系统(第三章飞机翼面结构)
一些力学基本概念
按外力是否随时间变化分为：静载荷和动载荷。
静载荷：载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持不变或变动很不显著，称为静载荷。 动载荷：载荷随时间变化，可分为交变载荷和冲击载荷。
一些力学基本概念
内力、截面法和应力的概念 内力： 由于变形引起的物体内部的附加力。 物体受外力作用后，由于变形，其内部各点均会发生相对位移，因而产生相互作用力。
一些力学基本概念
材料力学中对变形固体的三个基本假设：
1.连续性假设：
2.均匀性假设：
3.小变形假设：
一些力学基本概念
外力及其分类：
外力是外部物体对构件的作用力，包括外加载荷和约束反力。 按外力的作用方式分为：表面力和体积力。 表面力：作用于物体表面的力，又可分为分 布力和集中力 体积力：连续分布于物体内部各点上的力。如物体的重力和惯性力。
机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
3）机翼总体内力：
剪力 Q：Qn, Qh； 弯矩 M：Mn, Mh； 扭矩 Mt ；
机翼的外载特点
机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
机翼的外载特点
3）机翼总体内力：
由于阻力相对升力很小，其引起的剪力、弯矩常常可以忽略。
机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
翼面结构典型构件及受力特点
翼面结构的典型构件
机翼结构： 蒙皮 纵向骨架： 翼梁（缘条、腹板） 纵墙 桁条 横向骨架： 翼肋（普通肋、加强肋）
翼面结构典型构件及受力特点
机翼结构： 蒙皮 纵向骨架： 翼梁（缘条、腹板） 纵墙 桁条 横向骨架： 翼肋（普通肋、加强肋）
翼面结构的典型构件 机翼典型结构构件剖面
三、机翼的外载特点
飞机各个系统的组成及原理
一、外部机身机翼结构系统二、液压系统三、起落架系统四、飞机飞行操纵系统五、座舱环境控制系统六、飞机燃油系统七、飞机防火系统一、外部机身机翼结构系统1、外部机身机翼结构系统组成：机身机翼尾翼2、它们各自的特点和工作原理1)机身机身主要用来装载人员、货物、燃油、武器和机载设备，并通过它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。
在轻型飞机和歼击机、强击机上，还常将发动机装在机身内。
2)机翼机翼是飞机上用来产生升力的主要部件，一般分为左右两个面。
机翼通常有平直翼、后掠翼、三角翼等。
机翼前后缘都保持基本平直的称平直翼，机翼前缘和后缘都向后掠称后掠翼，机翼平面形状成三角形的称三角翼，前一种适用于低速飞机，后两种适用于高速飞机。
近来先进飞机还采用了边条机翼、前掠机翼等平面形状。
左右机翼后缘各设一个副翼，飞行员利用副翼进行滚转操纵。
即飞行员向左压杆时，左机翼上的副翼向上偏转，左机翼升力下降；右机翼上的副翼下偏，右机翼升力增加，在两个机翼升力差作用下飞机向左滚转。
为了降低起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞和着陆滑跑距离，左右机翼后缘还装有襟翼。
襟翼平时处于收上位置，起飞着陆时放下。
3)尾翼尾翼分垂直尾翼和水平尾翼两部分。
1.垂直尾翼垂直尾翼垂直安装在机身尾部，主要功能为保持飞机的方向平衡和操纵。
通常垂直尾翼后缘设有方向舵。
飞行员利用方向舵进行方向操纵。
当飞行员右蹬舵时，方向舵右偏，相对气流吹在垂尾上，使垂尾产生一个向左的侧力，此侧力相对于飞机重心产生一个使飞机机头右偏的力矩，从而使机头右偏。
同样，蹬左舵时，方向舵左偏，机头左偏。
某些高速飞机，没有独立的方向舵，整个垂尾跟着脚蹬操纵而偏转，称为全动垂尾。
2.水平尾翼水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持俯仰平衡和俯仰操纵。
低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行俯仰操纵。
即飞行员拉杆时，升降舵上偏，相对气流吹向水平尾翼时，水平尾翼产生附加的负升力(向下的升力)，此力对飞机重心产生一个使机头上仰的力矩，从而使飞机抬头。
飞机结构与系统(第九章 座舱环境控制系统)
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座舱增压系统
二、增压控制原理 通过控制座舱供气量和排气量，控制座舱压力及其变化 规律。为保持压力控制与温度控制相互独立，飞机座舱压力 控制一般都采用保持供气量不变，而改变排气量的方法。
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座舱增压系统
三、主要控制参数 1. 座舱高度 一般不超过8000ft（2400m）。 2. 座舱高度变化率 爬升过程不超过500ft/min;下降 时不超过350ft/min。 3. 座舱余压 一般不超过8.6～9.1psi
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座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施
2. 气密座舱（增压座舱） 3）气密座舱环境参数 • 座舱高度 座舱内空气的绝对压力值所对应的标准气压高度； – 一般要求飞机在最大设计巡航高度，必须能保持 大约2400m的座舱高度； – 现代一些大中型飞机，座舱高度达到10000ft（ 3050m）时告警。
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气源系统
B737-800
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气源系统
典型飞机气源系统 高（中压）引气 引气活门 （PRSOV、调压关断阀） • 调压 • 关断 • 限制下游温度
预冷器控制 （737NG－ 199~229度）
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空调系统
控制通往座舱空气的流量、调节温度、排除空气中过多的 水分，最后将空调空气分配到座舱的各个出气口。 • 冷却系统 • 冲压空气系统 • 温度控制系统 • 再循环系统 • 分配系统
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座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响
3. 大气物理特性对人体生理的影响 2）大气压力变化速度 • 飞机急剧上升或下降时 人体脏室内压力来不及与座舱压力平衡，引起 组织器官膨胀或压缩。 • 爆炸减压 座舱高空突然失密，座舱内外压力迅速平衡， 产生气浪冲击，导致高空缺氧、低温、低压。
起落架系统--飞机结构与系统-图文
减
充
气体反抗压缩变形能
滑行时飞机颠簸严 重；
油气减震装置油气量充灌标
❖ 油量充灌标准
准
减震支柱完全压缩时，油液与充气 口平齐；
❖ 气压充灌标准
按照起落架充气勤务曲线进行充气 ；
油气减震装置的维护
❖ 减震器充灌程序：
顶起飞机，伸出减震支柱；
放气，取下充气活门；
灌入规定油液，直到与充油口上部齐平；
❖ 紧固并锁定试验前安装的设备
安124运输机起落架
起落架结构形式
构架式起落架
❖ 构造较简单，重量较轻
承力构架中减震支柱及其它杆件相互铰 接，只承受轴向力，不承受弯矩
❖ 起落架外形尺寸大，很难收入飞机内部
撑杆
减震支柱 机轮
支柱套筒起落架
❖ 结构特点：减震支柱由套筒、活塞杆构成 ❖ 形式：张臂式、撑杆式 ❖ 优点：体积小，易收放 ❖ 缺点：不能很好地吸收水平撞击载荷
过程是介于等温和
绝热过程间的多变
过程；
P2
0 V1
V2 V
减震器工作特性分析
❖ 气体工作特性 ：
减震器工作过程中 ，气体压缩、膨胀 过程是介于等温和 绝热过程间的多变 过程；
气体压力与减震器 压缩量的关系曲线 如右图所示：
P Pmax
0
Smax S
减震器工作特性分析
❖ 液体工作特性 P
：
液体通过阻尼孔时 ，产生与减震器压 缩、膨胀方向相反 的的阻尼力，该阻 尼力与压缩量的关 系如右图所示：
❖ 经若干压缩和伸张行程，全部撞击 动能被耗散，飞机很快平稳下来！
飞机减震过程的能量转换
❖ 压缩行程
飞机接地前的位能 飞机接地撞击动能
飞机结构与系统
飞机结构与系统一、引言飞机结构与系统是飞机设计与制造中至关重要的一部分。
它涵盖了飞机的设计、材料选择、结构安全性、机载系统等多个方面。
本文将介绍飞机结构与系统的基本概念、主要组成部分以及设计原则。
二、飞机结构的基本概念1.主要组成部分–机身：飞机的主体结构，通常包括机头、机尾和机翼的连接部分。
–机翼：产生升力的关键部件，通常由主翼和副翼组成。
–尾翼：控制飞机姿态的部件，通常由水平尾翼和垂直尾翼组成。
–起落架：支撑飞机在地面行驶和起降的部件。
–发动机支架：固定安装发动机的结构。
2.结构材料–金属材料：如铝合金、钛合金等，常用于飞机的结构部件。
–复合材料：如碳纤维、玻璃纤维等，具有较高的强度和轻质化特性，广泛应用于现代飞机。
–纺织品：如织物、缝合线等，用于飞机内饰和安全带等部件。
三、飞机系统的主要组成部分1.动力系统–发动机：提供飞机所需的推力，通常有涡轮喷气发动机和涡桨发动机等类型。
–燃油系统：负责存储和供应燃油。
–冷却系统：确保发动机和其他关键部件的温度控制。
2.控制系统–飞行控制系统：包括飞行操纵系统、自动驾驶系统等，用于控制飞机的姿态和操纵。
–电气控制系统：用于飞机各个系统的电力供应和控制。
–液压控制系统：用于操纵和控制飞机的液压系统。
3.气源系统–压气机：用于提供机载气源，供应给相关系统使用。
4.辅助系统–环境控制系统：负责飞机的空调、供氧等工作。
–消防系统：用于应对可能发生的火灾事故。
–导航系统：用于飞机的导航和定位。
–通信系统：用于飞机与地面的通信。
四、飞机结构与系统的设计原则1.安全性：飞机结构与系统的设计必须满足航空器运行的安全要求，保证在各种工况下的结构安全和系统可靠性。
2.结构轻量化：采用轻质材料和合理的结构设计，以降低飞机自重，提高机载有效载荷和航程。
3.系统模块化：将飞机系统划分为独立的模块，并通过标准化接口进行连接，以方便维护和升级。
4.节能环保：优化动力系统和控制系统设计，降低燃料消耗和排放。
飞机结构与系统(看几遍,背背就过)
飞机的外载荷飞行时，作用在飞机上的外载荷主要有：重力、升力、阻力和推力分类：1.飞机水平直线飞行时的外载荷2.飞机做机动飞行时的外载荷（垂直平面、水平平面）3.飞机受突风作用时的外载荷（垂直突风、水平突风）飞机的重心过载过载：作用在飞机某方向的除重力之外的外载荷与飞机重量的比值，称为飞机在该方向的飞机重心过载。
飞机的结构强度主要取决于y轴方向的过载n y=Y/G过载的意义通过过载值可求出飞机所受的实际载荷大小与其作用方向，便于设计飞机结构，检验其强度、刚度是否满足要求。
标志着飞机总体受外载荷的严重程度。
过载与速压最大使用过载：设计飞机时所规定的最大使用过载值，称为最大使用过载。
●飞机在飞行中的过载值n y表示了飞机受力的大小。
通常把飞机在飞行中出现的过载值ny称为使用过载。
●最大使用过载是在设计飞机时所规定的，它主要由飞机的机动飞行能力、飞机员的生理限制和飞行中因气流不稳定而可能受到的外载荷等因素确定的。
在某一个特定的高度，由于发动机的推力有限，所以所能达到的速度有限，因此所能达到的速压也就有限。
使用限制速压：通常规定某一高度H0上对应的最大q值为使用限制速压。
最大允许速压：飞机在下滑终了时容许获得的最大速压，称为最大允许速压（强度限制速压）。
最大允许速压比使用限制速压更加重要。
飞机飞行中不能超过规定的速压值，否则，飞机会由于强度、刚度不足而使蒙皮产生过大的变形或者撕离骨架，有时还可能引起副翼反效，机翼、尾翼颤振现象。
速压和过载的意义过载的大小——飞机总体受力外载荷的严重程度速压的大小——飞机表面所承受的局部气动载荷的严重程度●因此，由最大使用过载和最大允许速压所确定的飞机强度和刚度，反映了飞机结构的承载能力。
飞行包线一系列飞行点的连线。
以包络线的形式表示允许航空器飞行的速度、高度范围。
同一翼型，机翼的迎角与升力系数一一对应。
要确定飞机的严重受载情况，就要同时考虑过载ny、速压q和升力系数Cy的大小。
飞机结构与系统(飞行操纵系统)课件
04
飞行操纵系统维护与检修
飞行操纵系统日常维护
01
02
03
每日检查
检查飞行操纵系统外观， 确保没明显损坏或异常情 况。
清洁润滑
飞行操纵系统进行清洁润 滑，保持其良好工作状态 。
校准
飞行操纵系统进行校准， 确保其准确性可靠性。
飞行操纵系统定期检修
定期检查
按照规定周期飞行操纵系 统进行检查，包括内部结 构元件。
飞行管理系统
飞行管理系统现代飞行操纵系统核心组 成部它集成导航、气象、通讯等多种功 能，能够飞行员提供全面飞行信息支持
。
飞行管理系统通过接收处理自各种传感 器数据，飞行员提供实时飞行计划、航 向、速度、高度等信息，帮助飞行员更
好掌握飞行状态决策。
飞行管理系统还可根据气象条件飞行计 划，飞行员提供最佳飞行轨迹发动机管
安全标准与规范
参考相关安全标准规范，如国际民航组织（ICAO）美国联邦航空局（FAA）等发布相关指南标准，飞行操纵系统进 行安全性评估。些标准规范评估提供指导参考框架。
安全改进措施
根据安全性评估结果，制定并实施相应安全改进措施，提高飞行操纵系统安全性可靠性。些措施可能包 括硬件升级、软件修复、操作程序改进等各方面。
飞行操纵系统历史与发展
历史
早期飞机采简单机械式操纵系统，通过钢索、连杆等机械部件实现飞行员翼面舵面直接控制。随着技术发展，液 压式操纵系统电传式操纵系统逐渐取代机械式操纵系统。电传式操纵系统目前最先进飞行操纵系统，具更高可靠 性灵活性。
发展
未飞行操纵系统将朝着更加智能化、自主化协同化方向发展。智能化能够提高系统自主决策能力容错能力；自主 化能够减轻飞行员工作负担提高飞行安全性；协同化则能够实现飞行员与无机之间效协作，提高整体作战效能。
《飞机结构与系统》课件
尾翼结构
01
尾翼是飞机的重要部件之一，其主要功能是提供方向控制和稳定性。
02
尾翼通常由垂直安定面、水平安定面和升降舵等组成，其结构设计需 要考虑到气动性能、强度和刚度等多个因素。
03
尾翼的形状和尺寸需要根据飞机的总体设计要求进行选择和优化，以 确保尾翼能够满足气动性能和结构性能的要求。
04
尾翼的结构设计还需要考虑到制造工艺和维修要求，以确保尾翼易于 制造、维修和使用。
飞机结构的设计要求
强度和刚度
满足飞行过程中的各种载荷要 求，保证飞机的安全性和稳定
性。
耐腐蚀性
能够承受各种环境因素，如大 气、水和化学物质等的影响。
重量和成本
尽可能减轻重量并降低成本， 以提高飞机的经济性和市场竞 争力。
可维护性和安全性
便于维护和检修，同时保证乘 客和机组人员的安全。
02
飞机机体结构
05
飞机安全性与可靠性
飞机安全性设计
安全性设计原则
应急设施设计
确保飞机在正常和异常情况下都能保 障乘员安全，遵循国际民航组织的安 全标准和建议。
为应对紧急情况，飞机上应配备紧急 出口、救生设施和氧气面罩等，以确 保乘员在紧急情况下能够迅速撤离。
结构安全设计
对飞机结构进行详细分析，确保其能 够承受飞行过程中的各种载荷和应力 ，防止因结构失效而引发安全事故。
机身结构
机身是飞机的主体结构，其主 要功能是装载乘客、货物和燃 料等，并承受飞机的各种载荷
。
机身通常由筒体、框架、蒙皮 等组成，其结构设计需要考虑 到强度、刚度和疲劳等多个因
素。
机身的形状和尺寸需要根据飞 机的总体设计要求进行选择和 优化，以确保机身能够满足气 动性能和结构性能的要求。
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飞机结构与系统
飞机结构和系统是构成飞机的重要组成部分，它们确保飞机的安全性、可靠性和性能。
以下是飞机结构和系统的主要内容：
1.飞机结构：飞机结构由机身、机翼、机尾、机舱等组成。
它们承受飞机自身的重量、飞行载荷和外界环境的影响，
提供良好的气动特性和结构强度。
飞机结构通常由金属、
复合材料等耐用材料构成，包括框架、蒙皮、加强结构和
连接件。
2.动力系统：飞机的动力系统包括发动机、燃油系统和推进
系统。
发动机负责提供推力，推动飞机前进。
燃油系统负
责存储和供给燃料，以支持发动机的工作。
推进系统则包
括推进器、涡轮风扇等，以增加发动机的效率和推力。
3.操纵系统：操纵系统用于控制飞机的操纵面，包括副翼、
方向舵、升降舵和扰流板。
这些操纵面通过控制杆、脚踏
板和操纵系统传递驾驶员的输入，实现对飞机姿态、方向
和高度的控制。
4.电气系统：电气系统提供飞机所需的电力和电子设备工作
所需的电能。
它包括起动系统、发电机、电池、电路保护
和隔离设备，以及用于控制和监测飞机各个系统的电子设
备和航空电子仪器。
5.环控系统：环境控制系统负责维持飞机内部的温度、湿度、
压力和空气质量，在不同的气候条件下为乘客和机组人员
提供舒适的工作和生活环境。
它包括空调系统、机舱通风系统和氧气系统。
6.降落装置：降落装置用于起飞和降落阶段的着陆。
它通常
由起落架和轮胎组成，有时还包括减震装置、刹车系统和襟翼。
这些结构和系统在飞机设计和制造过程中密切相互关联，确保飞机的安全运行。
它们通过复杂的工程设计和测试，满足飞机性能、航空安全和乘客舒适度的要求。