飛機的外載荷教學.ppt

第一章 飛機的外載荷,1.1 飛機的載荷,外載荷：飛機在起飛、飛行、著陸及地面停放等過程中， 作用在飛機上的外力,外載荷：空氣動力、慣性力以及飛機在著陸、 地面滑行和停機時地面的反作用力,飛機做等速直線水平飛行時，作用在飛機上的外載荷有：升力Y0、阻力X0、重力G和推(拉)力P0,Y0 G P0 X0,水平飛行,G(重力）,Y(升力）,飛機在等速直線水平飛行時的外載荷,什么是飛機的外載荷？著陸時，作用在飛機上的外載荷有哪些？,飛機在起飛、飛行、著陸及地面停放等過程中，作用在飛機上的外力稱為飛機的外載荷。著陸時，作用在飛機上的外載荷包括重力，升力，及地面的反作用力。,飛機飛行時，作用在飛機上的外載荷有哪些？做等速直線水平飛行時，各力之間的關(guān)系？,飛機飛行時，作用在飛機上的外載荷有：升力、重力、推力和阻力。Y=G;P=X。抬頭力矩等于低頭力矩。,1.2 飛機的過載,1.2.1 飛機重心的過載 一、過載的基本概念 在曲線飛行中，作用于飛機上的升力經(jīng)常不等于飛機的重量。為了衡量飛機在某一飛行狀態(tài)下受外載荷的嚴重程度，引出過載(或稱載荷因數(shù))這一概念。,二、過載的定義,作用在飛機某方向的除重力之外的外載荷與飛機重量的比值，稱為該方向的飛機重心過載，用n表示。 飛機在Y軸方向的過載，等于飛機升力（Y）與飛機重量的比值，即,飛機在X軸方向的過載等于發(fā)動機推力P與飛機阻力X之差與飛機重量的比值，即,飛機在Z軸方向的過載等于飛機側(cè)向力（Z）與 飛機重量的比值，即,飛機在飛行中，Y軸方向的過載 往往較大，它是飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要指標之一，飛機的結(jié)構(gòu)強度主要取決于Y方向的過載。而其它兩個方向的過載（ ）較小，它們對飛機結(jié)構(gòu)強度的影響也較小。,，,什么是飛機的重心過載？什么是飛機升力方向的過載？,作用在飛機某方向的除重力之外的外載荷與飛機重量的比值，稱為該方向的飛機重心過載。飛機在升力方向的過載等于飛機升力與飛機重量的比值.,三、過載的大小,在不同的飛行狀態(tài)下，飛機重心過載的大小往往不一樣。過載可能大于1、小于1、等于1、等于零甚至是負值，這決定于曲線飛行時升力的大小和方向。 飛機平飛時，升力等于飛機的重量， 等于1； 曲線飛行時，升力經(jīng)常不等于1。 飛行員柔和推桿使飛機由平飛進入下滑的過程中，升力比飛機重量稍小一些， 就小于1； 當飛機平飛時遇到強大的垂直向下的突風或在垂直平面內(nèi)做機動飛行時，駕駛員推桿過猛，升力就會變成負值， 也就變?yōu)樨撝担?當飛機以無升力迎角垂直俯沖時，載荷因數(shù)就等于零。,的正、負號與升力的正、負號一致，而升力的正、負號取決于升力與飛機Y軸（立軸）的關(guān)系。如果升力的方向與Y軸相同，則取正號；反之則取負號。,飛機的重心過載可能大于1，也可能小于1，或等于零，甚至是負值，這取決于飛行時升力的大小和方向。,飛行中飛機重心處Y方向過載是否一定等于1，為什么？,當駕駛員猛推桿使飛機進入下滑時，為什么飛機Y方向的過載可能為負值？,駕駛員猛推桿可能使飛機的迎角減小過大，產(chǎn)生負的升力。,四、過載的意義,過載表示飛機的外載荷（除重力外）與飛機 重力的關(guān)系。這種關(guān)系用倍數(shù)來表示，是一個相對值。,1.2.2 飛機各部位的局部過載,在研究飛機各部件的載荷時，只知道飛機的過載是不夠的，還必須知道部件的過載。部件過載是該部件在某一飛行狀態(tài)中的質(zhì)量力與其本身重量的比值。當飛機沒有對重心的角加速度時，部件的過載等于飛機的過載；當飛機有對重心的角加速度時，飛機重心以外各部件的過載，等于飛機的過載加上或減去一個附加過載。,前面在研究飛機過載時，是把整架飛機當作一個質(zhì)點來看待的，因此，計算得到的過載是指飛機重心處的過載。當飛機繞重心有角加速度 (抬頭為正)時，飛機各部位的過載值就會發(fā)生改變。,在飛機縱軸上，A、B分別為飛機重心前、后兩點。試問，當飛機繞Z軸轉(zhuǎn)動抬頭瞬間，這兩處Y方向過載與重心過載的關(guān)系？,這兩處Y方向過載等于重心過載加上附加過載；A處過載大于重心過載，B處過載小于重心過載。,當飛機繞重心有一個抬頭的角加速度 時，在機身上某一點 處，就會產(chǎn)生一個線加速度：,這個附加的線加速度 將產(chǎn)生一個附加的過載 ，即,式中 g-重力加速度。 因此，在 點處的局部過載 為,飛機各部位的局部過載沿飛機長度是按直線規(guī)律變化的。部件距離飛機的重心越遠，或飛機繞重心轉(zhuǎn)動的角加速度越大，該部件的附加過載也越大。只有當飛機繞重心的角加速度為零時，飛機上沿縱向各點處的過載才相等，都等于飛機重心處的過載。,當飛機繞Z軸加速轉(zhuǎn)動時，為什么距重心越遠產(chǎn)生的Y方向附加過載值越大？,重心外各點的附加線加速度等于角加速度與此點到重心距離的乘積，距離越遠，附加線加速度越大，附加過載就越大。,1.2.3 飛機著陸時的過載,飛機著陸接地時的速度可分解為水平分速和垂直分速。由于水平分速是在著陸滑跑過程中逐漸消失的，因此飛機沿水平方向的受力不大；垂直分速是在飛機與地面相對撞擊后很短的時間內(nèi)消失的，故飛機沿垂直方向的撞擊力較大。飛機著陸接地時承受的載荷，主要就是作用于起落架的垂直撞擊力。飛機接地時垂直方向的過載，為作用于起落架上的垂直撞擊力與飛機重量的比值。,飛機著陸時，由于飛機的垂直下降速度在很短的時間內(nèi)降為零，出現(xiàn)很大的負加速度，這將引起著陸過載。 飛機著陸過載：起落架的實際著陸外載荷與 飛機停放在地面時起落架的 停機載荷之比，即：,如果飛機沒有繞重心的角加速度，則部件的過載就等于飛機重心的過載；否則，還要加上由角加速度引起的附加過載。 例如：前三點式起落架飛機以兩個主輪接地時，作用于起落架的載荷對飛機重心的力矩，要使飛機產(chǎn)生機頭下俯的角加速度。這時，飛機重心后面的部件，其過載等于飛機重心過載加上一個附加過載；而飛機重心前面的部件，則應(yīng)減去一個附加過載。,飛機雙輪接地時 Y方向的過載,?,角加速度,G,P,前三點式飛機以兩主輪接地著陸時，沿機身縱向各點的Y方向過載值的分布情況。,各點的Y方向過載值等于重心過載與附加過載之和。各點的Y方向過載值沿機身縱向呈線性分布，重心前各點的Y方向過載值小于重心過載，重心后各點的Y方向過載值大于重心過載。,1.3 飛機最大使用過載和最大允許速壓,1.3.1 飛機的最大使用過載,過載ny越大，說明作用在飛機上的升力Y也越大。所以，飛機在飛行中的過載值ny就表示了飛機受力的大小。通常把飛機在飛行中出現(xiàn)的過載值ny稱為使用過載，用ny,ser表示。設(shè)計飛機時所規(guī)定的最大使用過載值，稱為最大使用過載，用ny,ser,max表示。,各種飛機的最大使用過載，主要是由飛機的機動飛行能力，飛行員生理上的限制，以及在飛行中因氣流不穩(wěn)定而可能受到的外載荷等因素確定的。 對于不能做特技飛行的飛機，例如大型運輸機，其最大使用過載通常是由飛機在不穩(wěn)定氣流中飛行時可能產(chǎn)生的過載來確定的。大型運輸機的最大使用正過載大約為34，最大使用負過載為1.52.5。 一架飛機的最大使用過載規(guī)定得越大，飛機結(jié)構(gòu)承受外載荷的能力就越強。,1.3.2 飛機的最大允許速壓,物理量q稱為速壓。,飛機平飛時，可以根據(jù)飛機在不同高度時的需用推力和發(fā)動機的可用推力之間的關(guān)系，確定出各個高度上的最大平飛速度VH,max，飛機在各個高度上的最大速壓為：,在飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通常規(guī)