飞机结构与系统飞机机身结构
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
飞机结构与系统(上篇)m11精华版
第1章飞机结构1.1飞机结构的基本概念1.飞机结构基本元件及结构件1)结构基本元件：杆件、梁元件、板件。
①与横截面尺寸相比长度尺寸比较大的元件称为杆件。
②梁元件有两种类型：a.外形与杆件相似，但具有比较强的弯曲或扭转刚度（闭合剖面的杆件），可以承受垂直梁轴线方向的载荷；b.具有比较强的剪切弯曲强度，机翼大梁（缘条和腹板组成）属于这种梁原件。
③厚度远小于平面内另外两个尺寸的元件称为板件。
2）飞机结构件及分类：杆系结构、平面薄壁结构、空间薄壁结构。
3）根据结构件失效后对飞机安全性造成的后果，结构件可分为主要结构项目和次要结构项目2.飞机结构适航项要求飞机结构必须具有足够的强度、刚度和稳定性，并且满足疲劳性能的要求，这样飞机结构才是适航的。
1）结构的强度：结构受力时抵抗损坏的能力。
CCAR-25部要求：用真实载荷情况对飞机结构进行静力试验以确定飞机结构强度是，飞机结构必须能承受极限载荷至少3s而不受破坏。
2) 结构的刚度：结构受力时抵抗变形的能力。
CCAR-25部规定飞机结构必须能够承受限制载荷（使用中预期的最大载荷）而无有害的永久变形。
在直到限制载荷的任何载荷作用下，变形不妨害安全飞行。
3）结构的稳定性：结构在载荷作用下保持原平衡状态的能力。
如果在载荷作用下，尽管此载荷在结构中引起的应力远小于破坏应力，结构已不能保持原平衡状态与载荷抗衡，就认为结构失稳。
4）结构的疲劳性能：结构在疲劳载荷作用下抵抗破坏的能力。
CCAR-25部规定必须表明飞机结构符合“结构的损伤容限和疲劳评定的要求”。
规定中要求飞机在整个使用寿命期间将避免由于疲劳、腐蚀或意外损伤而引起的灾难性破坏。
3.飞机结构疲劳设计为了保证飞机飞行的安全，必须对飞机结构进行疲劳设计，以确保飞机结构的抗疲劳性能。
1）安全寿命设计思想：一架机体结构不存在缺陷的新飞机从投入使用到出现可检裂纹这一段时间就是飞机结构的安全寿命。
2）损伤容限设计①概念：承认结构在使用前就带有初始缺陷，并认为有初始缺陷到形成临界裂纹的扩展寿命即是结构的总寿命。
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。
飞机结构和组成
飞行的主要组成部分及功用到目前为止，除了少数特殊形式的飞机外，大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成：1. 机翼——机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行，同时也起到一定的稳定和操作作用。
在机翼上一般安装有副翼和襟翼，操纵副翼可使飞机滚转，放下襟翼可使升力增大。
机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。
不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。
2. 机身——机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备，将飞机的其他部件如：机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。
3. 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。
水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成，有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。
垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。
尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。
4.起落装置——飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成，作用是起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。
5.动力装置——动力装置主要用来产生拉力和推力，使飞机前进。
其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。
现在飞机动力装置应用较广泛的有：航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。
除了发动机本身，动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。
飞机上除了这五个主要部分外，根据飞机操作和执行任务的需要，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。
二、飞机的升力和阻力飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。
在了解飞机升力和阻力的产生之前，我们还要认识空气流动的特性，即空气流动的基本规律。
流动的空气就是气流，一种流体，这里我们要引用两个流体定理：连续性定理和伯努利定理：流体的连续性定理：当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。
现代飞机结构与总体设计ppt课件
❖ 通常垂直尾翼后缘设有方向舵，某些高速飞机，
没有独立的方向舵，整个垂尾跟着操纵而偏转， 称为全动垂尾。
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水平尾翼
飞机的结构
❖ 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。
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什么是飞机设计
❖飞机设计是指设计人员应用气动、结构、 动力、材料、工艺等学科知识通过分析综 合和创造思维，将设计要求转化为一组能 完整描述飞机的参数的过程
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什么是飞机设计
❖飞机研制过程 —五个阶段的划分方式
▪ 论证阶段 —研究设计新飞机的可行性
▪ 方案阶段 —设计出可行的飞机总体技术方案
▪ 工程研制阶段 —进行详细设计，提供图纸试制原型机
飞机结构与总体设计
蔡波
通航产品部
主要内容
❖1.现代飞机结构 ❖2.飞机总体设计
2
航空发展历程
➢第一次有动力飞行
❖ 自从1903年12月17号，莱特兄弟的“飞行者”一号离开地 面的那刻起，人类已经开始把目光投向天空，此后的一百多 年来，这片领域已经发生了翻天覆地的变化。
3
航空发展历程
4
航空发展历程
也有三、四或六叶的。
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飞机的结构
发动机的分类
二 涡轮喷气发动机： ❖ 又称空气涡轮喷气发动机，简称“涡喷” ❖ 以空气为氧化剂，靠喷管高速喷出的燃气产生反
作用推力的燃气涡轮航空发动机，。 ❖ 组成：压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。推力用
牛或千克表示。
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飞机的结构
发动机的分类
三 涡轮螺旋桨发动机： ❖从涡喷发动机派生而来 ❖涡轮螺旋桨发动机是一种由螺旋桨提供拉力和喷气
飞机的基本结构
文字来表达事物的内涵。
升降舵
29
第四部分 起落架
PART FOUR
30
四、起落架
起落架是飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时用于支
撑飞机重力，承受相应载荷的装置。
输入题
这个页面适合放置对立 关系的两个事物，内部 的数据同样可以编辑为 文字来表达事物的内涵。
垂直尾翼
垂直安定面：
78 1、提供飞机横向静稳定性；
2、提供飞机横向动稳定性
%
-52 方向舵：
是对飞机进行偏航操纵
%
垂直安定面输入题 方向舵
28
三、尾 翼
2. 尾翼的组成 水平尾翼
水平安定面
输入题
水平安定面：
78 使飞机在俯仰方向上（即
飞机抬头或低头）具有静稳定 %
性。
-52 这个升页面降适舵合放：置对立
13 20
第三部分 尾 翼
PART THREE
25
三、尾 翼
1. 尾翼的功用
输入题
保证飞机三个轴的方向稳定性和操作性
78 控制飞机的俯仰、偏航和倾斜% 以改变其飞行姿态
尾翼是飞行控制系统的重要组成部分
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-52%
05
餐厅、厨房 驾驶舱
进出口 过道
客舱
洗手间
06
一、机 身
2. 机身的作用 连接机翼、尾翼、起落架及其它部件为一整体。 装载人员、货物。 安装飞机设备
07
一、机 身
3. 机身的结构形式 —机身结构由蒙皮、纵向和横向骨架组成
冷知识科普：图解直升飞机的结构及原理
冷知识科普：图解直升飞机的结构及原理一、机身结构图二、机身机体用来支持和固定直升机部件、系统，把它们连接成一个整体，并用来装载人员、物资和设备，使直升机满足既定技术要求。
机体是直升机的重要部件。
下图为 UH—60A直升机的机身分段图。
机体外形对直升机飞行性能、操纵性和稳定性有重要影响。
在使用过程中，机体除承受各种装载传来的负荷外，还承受动部件、武器发射和货物吊装传来的动负荷。
这些载荷是通过接头传来的。
为了装卸货物及安装设备，机身上要设计很多舱门和开口，这样就使机体结构复杂化。
旋翼、尾桨传给机体的交变载荷，引起机身结构振动，影响乘员的舒适性及结构的疲劳寿命。
因此，在设计机身结构时，必须采取措施来降低直升机机体的振动水平。
军用直升机机体结构应该有耐弹击损伤和抗坠撞的能力。
近年来，复合材料日益广泛地应用于机身结构，与铝合金相比较，它的比强度、比刚度高，可以大大减轻结构重量，而且破损安全性能好，成型工艺简单，所以受到人们的普遍重视。
例如波音360直升机由于采用了复合材料结构新技术以及先进气动、振动和飞行控制技术，可使巡航速度增加35％，有效载荷增加1296，生产效率提高50％。
三、发动机直升机的动力装置发动机直升机的动力装置大体上分为两类，即航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机。
在直升机发展初期，均采用技术上比较成熟的航空活塞式发动机作为直升机的动力装置。
但由于其振动大，功率质量比和功率体积比小、控制复杂等许多问题，人们就利用已经发展起来的涡轮喷气技术寻求性能优良的直升机动力装置，从而研制成功直升机用涡轮铀发动机。
实践证明，涡轮轴发动机较活塞式发动机更能适合直升机的飞行特点。
当今世界上，除部分小型直升机还在使用活塞式发动机外，涡轮轴发动机已成为直升机动力装置的主要形式。
航空涡轮轴发动机：航空涡轮轴发动机，或简称为涡铀发动机，是一种输出轴功率的涡轮喷气发动机。
法国是最先研制涡轴发动机的国家。
50年代初，透博梅卡公司研制成一种只有一级离心式叶轮压气机、两级涡轮的单转于、输出轴功率的直升机用发动机，功率达到了206kW(280hp)，成为世界上第一台直升机用航空涡轮轴发动机，定名为“阿都斯特—l”(Artouste—1)。
32飞机的基本结构机体
? 襟翼
? 增升作用
4.翼尖
扰流板
作用:增大阻力，减小速度，减小升力。
B、机翼在机身的位置
1.机翼安装方式
上单翼飞机 中单翼飞机 下单翼飞机
上单翼
? 优点
? 干扰阻力小 ? 向下视野好 ? 发动机离地高 ? 侧向稳定性好
? 缺点
? 起落架安置
上单翼＋下反角
飞机几部分 翼尾起动身 形状知多少 功用再细论
作 业：
1.飞机和机体各由哪几部分组成？ 2. 机翼有什么组成？其结构如何？ 3.机翼的安装位置有哪几种？ 4.起落架的构造形式和配置有哪几种？ 5.水平尾翼和垂直尾翼各有什么作用？ 6. 扰 流 板的功用是什么？
2.起落架的组成：起落架舱、收放装置、减震 装置、制动装置。
3.起落架配置
? 前三点式 ? 后三点式 ? 自行车式
起落架
前三点
后三点
前三点式起落架的特点：
? 着陆简单且安全可靠； ? 具有良好的方向稳定性； ? 侧风着陆较安全；?? ? 允许强烈制动，着陆滑跑距离较短；
?? ? 驾驶员视界较好，发动机喷气对跑道影
桁梁式机身
桁条式机身
大型民用客机的机身结构大多是以桁条 式为基础，增加承载能力很强的地板结构。
4.机 身 分 段
二、机 翼
A、机 翼的组成
翼尖 前缘
翼根
后缘
1.翼根
? 机翼和机身结 合部分
? 机翼受力最大 的部位（结构 强度最强）
2.前 缘
缝翼
增升装置
襟翼
增升装置
3.后缘
? 副翼
4.起落架的构造形式
主要有三种： ?构 架 式 ?支 柱 式 ?摇 臂 式
飞行操纵飞机结构与系统(1).ppt
钢索预紧
ΔT
M铰
+ΔT’ T0 T0 -ΔT’
M铰
固有缺陷——弹性间隙
弹性间隙
❖ 钢索承受拉力时，容易伸长；由于操纵系统的弹性变形而产生的 “间隙”称为弹性间隙
❖ 危害：弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性
❖ 解决措施：钢索预紧
常见故障——断丝（滑轮、导向器部位）
D
舵回路 A
舵回路 B
舵回路 C
舵回路 D
助力器
❖ 余度系统的工作特点
对组成系统的各个部分具有故障监控、信号表决的能力
一旦系统或系统中某部分出现故障后，必须具有故障隔离的能力。 即在发生故障时，系统应具有第一次故障能工作，第二次故障还 能工作的能力
当系统中出现一个或数个故障时，它具有重新组织余下的完好部 分，使系统具有故障安全或双故障安全的能力，即在性能指标稍 有降低情况下，系统仍能继续承担任务
液压助力 电助力
飞行操纵系统组成
操纵系统
主操纵系统
辅助操纵系统 警告系统
副翼 升降舵 方向舵
前缘襟翼缝翼 后缘襟翼 扰流板
水平安定面
失速警告 起飞警告
简单机械操纵系统
❖ 简单机械操纵系统是一种人力操纵系统， 由于其构造简单，工作可靠，使用了30余 年，才出现助力操纵系统
❖ 简单机械操纵系统现在仍广泛应用于低速 飞机和一些运输机上
❖ 光传操纵系统
操纵信号为在光缆中的光信号。
飞行操纵系统分类——驱动方式
❖ 简单机械操纵系统
简单机械操纵系统依靠驾驶员体力克服铰链力 矩驱动舵面运动，又被称为简单机械操纵系统。
❖软式操纵系统 ❖硬式操纵系统 ❖简单机械操纵系统构造比较简单，主要由驾驶杆、脚
飞机的结构与分类
知识角
空中客车A380是欧洲空中客车公司研发的 双层四发动机巨型客机.它是全球载客量最高的 客机,当采用最高密度座位安排时,可承载893名 乘客.在三级舱配置下（头等舱-商务车-经济舱） 可承载555名乘客.该型号的原型机于2004年首 次亮相.首架A380客机于2005年1月18日在图卢 兹厂房举行出厂典礼,并于4月27日试飞成功.
飞机的基本结构
飞机主要由机翼、机身、 尾翼、起落装置和动力装置 五个部分组成.
飞机除五个主要部分外, 还根据飞机操作和执行任务 的需要,装有各种仪表、通信 设备、领航设备、安全设备、 服务设施等其他设备设施.
PART ONE
02 民航运输 机的分类
民航运输机的分类
1、按用途：民用飞机、军用飞机. 2、按座位数：大型飞机（＞200）、中型飞机（100—200）、 小型飞机（＜100） 3、按机身直径：宽体客机（＞3.75m）、窄体客机（＜3.75m） 4、按发动机分：涡轮喷气式飞机、涡轮风扇式飞机、涡轮螺旋 桨式飞机. 5、按飞行速度：低速飞机、亚声速飞机、超声速飞机. 6、按任务性质：客机和货机.
A380客机打破波音747统领近37年的世界 载客量最高的民用飞机记录.不过,载重量最大的 民用飞机仍是苏联乌克兰托洛夫制的安-225梦 想式运输机.
Airbus A380
机身的功能
在我们的记忆里,飞机的机身是筒状的,是载人或装货物用 的.
那么,机身为什么设计成筒状呢 在进行机身设计时我们要 考虑三方面的因素：一是要载人载物,二是起到连接飞机其他部 位的作用,三是在空气中受到的阻力必须尽量小.从空气学的角 度出发,机身的形状必须是长筒形.为了减少阻力,机身前端要缩 小；为了防止在起飞抬头时机尾擦地,机尾就要向上翘起并且缩 小.