飛行器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、飛設(shè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告（襟翼篇）第 頁(yè)共9頁(yè)3.6m，合適的應(yīng)該設(shè)置五個(gè)鉸支點(diǎn)，在材料力學(xué)上來說就是有三度靜不定,為了簡(jiǎn)化計(jì)算，本次采用三點(diǎn)鉸支，將靜不定飛行器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告襟翼的常見結(jié)構(gòu)襟翼主要分為前緣襟翼和后緣襟翼，前緣襟翼主要用于起降和大機(jī)動(dòng)飛行的前緣機(jī)動(dòng)襟翼。常用的后緣襟翼有簡(jiǎn)單襟翼、單縫襟翼、雙縫襟翼、三縫襟翼、富勒襟翼和吹氣襟翼等。襟翼結(jié)構(gòu)主要有單梁、 雙梁和三梁與小間距多肋組合的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)抗聲疲勞能力強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用。襟翼載荷分析和建模一一彎矩和剪力分析襟翼相當(dāng)于機(jī)翼 后緣的一個(gè)多支點(diǎn)梁。 作為機(jī)翼的一部分，它 同樣承受著剪力、彎矩 和扭矩。真實(shí)的襟翼上 載荷是相當(dāng)復(fù)雜的，在 此不

2、妨作如下簡(jiǎn)化：認(rèn) 為彎矩和剪力由襟翼 主梁完全承擔(dān)。而扭矩 則由襟翼截面閉室全 部承擔(dān)。不妨把襟翼再 進(jìn)一步簡(jiǎn)化：認(rèn)為它內(nèi) 部只有一根梁，那么： 計(jì)算剪力和彎矩時(shí)，梁 腹板將完全承擔(dān)剪力部分，而上下緣條完全承擔(dān)彎矩帶來的正應(yīng)力。襟翼展長(zhǎng)為度降為一度。襟翼的運(yùn)動(dòng)方式為便于簡(jiǎn)便計(jì)算，選取固定鉸鏈單縫襟翼作用在襟翼上的分布載荷現(xiàn)設(shè)單位面積氣動(dòng)載荷的峰值為p，則氣動(dòng)分布載荷對(duì)整個(gè)襟翼的向上（z軸負(fù)方向）的載荷為:b a_Pb4 bax + 衛(wèi)(a + b) dx a又，Z = RizR2zR3z =右a 勺上D D有 Rz = I* I _ R2z _ R3z 2丿現(xiàn)在可以從材料力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，分析襟

3、 翼這根“多支點(diǎn)梁”的內(nèi)力一一剪力和彎矩。這是個(gè)一度靜不定的梁：解除 B約束，得 到靜定的相當(dāng)系統(tǒng)。根據(jù)B撓度為零這個(gè)位移 條件，我們可以求出 Riz、R2z、R3z的值：R2Z =11.0625m- 0.6875q2由 Fz 二 2R1z R2Z - Z span 二 0分析襟翼的內(nèi)力，畫出剪力彎矩圖：這些將是選擇腹板厚度和緣條寬度的依 據(jù)。襟翼載荷分析和建模 剪流分析進(jìn)一步簡(jiǎn)化襟翼截面：認(rèn)為襟翼只有一根梁。則襟翼截面將只有兩個(gè)閉室。由飛行器結(jié) 構(gòu)力學(xué)可知：如果前緣閉室的面積和扭轉(zhuǎn)剛度足夠大，作用在襟翼上的絕大部分扭矩將由前緣閉室承擔(dān)。下面，我們將按照單閉室結(jié)構(gòu)，用工程梁理論計(jì)算襟翼剖面上的

4、剪流：首先，得把截面氣動(dòng)載荷簡(jiǎn)化成集中力，并找到它的作用點(diǎn)，這也是襟翼剪力在截面上 的作用點(diǎn)。在截面x軸上取一點(diǎn)X0,對(duì)這點(diǎn)取矩：得到集中力的作用點(diǎn)x=bb -a3把主梁布置在1/3弦長(zhǎng)處。為保證前緣閉室的剛度，我們假設(shè)前緣蒙皮和主梁腹板都足夠厚。（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，小飛機(jī)的襟翼的蒙皮3mm厚即可）。計(jì)算剪流時(shí)可能還會(huì)遇上同時(shí)使用不同材料的問題。進(jìn)一步簡(jiǎn)化襟翼模型：1、認(rèn)為襟翼是全鋁合金結(jié)構(gòu)的。 主梁由一塊鋁 板彎邊得到。故各部件的減縮系數(shù) 都等于1,放 心計(jì)算！2、認(rèn)為只有主梁承受正應(yīng)力，簡(jiǎn)化Sx的計(jì)算。3、按照結(jié)構(gòu)力學(xué)課程講義重新定義坐標(biāo)系，并忽略腹板高度與襟翼最大高度（也就是前緣直徑） 之間的差

5、別。簡(jiǎn)化后的截面圖見下面。q = qQqoQ* qQ - -k jSx:J oxSx,1= ,Sx,2=S于是：qQ,蒙皮qQ腹板Q=d =0Mt TqQpds* q。其中 Mt =Qy(e-3Q chord2(丁1 =2呂閉室川 +2dord _d4 i 32丿綜上所述：q =qQ qo,前緣蒙皮的剪流為Qq前蒙二Q(e-d2)nd2Q chord2()_d/2d3丿 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document cchord+ 2d -d /2 i HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3丿主梁腹板上的剪流

6、為:Q(e-d2)q腹板.2ndc .+ 2d 4Q chord d /2chord,3 d/2構(gòu)造形式初定由前面載荷計(jì)算的假設(shè)，我們大致 知道了所要設(shè)計(jì)的襟翼的輪廓。襟翼 上的氣動(dòng)載荷與機(jī)翼上的相比，是相 當(dāng)小的。小飛機(jī)的襟翼一般采用單梁 式結(jié)構(gòu)，采用較強(qiáng)的前緣閉室，后緣 采用鋁蜂窩結(jié)構(gòu)。這樣的襟翼工藝性 較好，配重可以布置于前緣閉室中， 且后部較輕，有利于配平。右圖是襟 翼形式的初定：前緣蒙皮做得比后閉 室蒙皮稍厚一些，后閉室僅起維形作 用。各個(gè)部分都由鉚釘鉚接?，F(xiàn)在給襟翼添加細(xì)節(jié):還有一個(gè)問題，就是襟翼前緣的中部還有一個(gè)懸掛接頭。這里的蒙皮存在開口區(qū)不能傳 遞剪流的問題。我們?cè)谥髁汉竺娌?/p>

7、置一對(duì)斜肋。斜肋與主梁構(gòu)成一副三角架，可以傳遞扭矩。 我們給出開口區(qū)的草圖：請(qǐng)注意，與第一張總體布置圖相比，前閉室蒙皮后面多了一上一下 兩塊三角形帶板。陰影區(qū)即為蜂窩夾層。斜肋與主梁，蒙皮帶板都是鉚接的。構(gòu)件主要尺寸的確定襟翼主要承力部件是主梁（緣條 +腹板）和前緣閉室（蒙皮 +腹板）。在這一節(jié)，我們只 計(jì)算腹板、緣條和前緣蒙皮的尺寸。由于飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的部分未給出具體的計(jì) 算公式，忽略鉚釘孔對(duì)這些構(gòu)件造成的削弱。1腹板：按照剪切破壞模式Qt h b在這，Q計(jì)算截面的剪力（見前面）h腹板高度b材料剪切強(qiáng)度極限按剪切失穩(wěn)破壞模式，我們查到的公式邊界條件與這里的不符，故忽略。CT K因?yàn)?/p>

8、前緣閉室可看作受純剪切：按第三強(qiáng)度準(zhǔn)則，有.b -2數(shù)據(jù)代入：Qmax - 9.9619NT S材料初選 LY-12M :有二 b =220 MPa， b b =110 MPab 222近似認(rèn)為腹板高度 h d 0.054 = 0.036 m（36mm）33則 t腹板 - Qmax 二 0.0025mmh兀出于防止失穩(wěn)考慮，實(shí)際上的腹板厚度t腹板-3mm，可見氣動(dòng)載荷對(duì)腹板的影響很小。2、前緣蒙皮：把第四組數(shù)據(jù)代入剪流計(jì)算公式，得腹板剪qmax =3326.916（SI）,蒙皮剪流 q =3142.443（SI）3326.916tb=110MPat33. 0.0302mmJ由于沒有現(xiàn)成的失穩(wěn)判

9、據(jù)，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取t=3mm。后閉室基本不參與傳扭，僅從防失穩(wěn)考慮，取t=2mm。3、主梁緣條的設(shè)計(jì)計(jì)算：B。則對(duì)主梁:認(rèn)為彎矩全部由主梁角鋁的兩個(gè)彎邊承受。設(shè)彎邊的寬度為則,-maxmaxWz516 * F *spanWZ15chord * p * span232d * B *t腹板以第四組數(shù)據(jù)代入： =220MPa（LY-12M）二 B -1.4mm這樣，緣條的寬度改由工藝性決定，取2mm。質(zhì)量平衡及鉸鏈位置計(jì)算質(zhì)量平衡可以減少襟翼與翼面耦合顫振的可能性。通常襟翼鉸鏈位置靠前，靜力平衡要（為簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略了斜肋）求在襟翼前緣加配重。下圖我們重申一下襟翼的構(gòu)成p =2700kg/mF面進(jìn)行質(zhì)量

10、估算:前緣閉室：前緣蒙皮：3mm前閉室肋X& 2mm主梁：角鋁：3mm后閉室：后緣蒙皮2mm斜肋X2： 2mm 蜂窩夾層：p =40kg/m2楔形塊除蜂窩夾層外，其余部件材料都是 LY-12,1前緣蒙皮:忽略中央鉸鏈開口和補(bǔ)強(qiáng)斜肋用的帶板，忽略后緣角。前緣蒙皮質(zhì)量m前緣二衛(wèi)2_2chord3*t前緣*span代入數(shù)據(jù)得：前緣 二 11.258kg2、前閉室肋:2肋面積Sd8chord di2單個(gè)肋的質(zhì)量m肋=S *t肋 鋁，代入數(shù)據(jù) = S =0.0078712m , 口肋=0.0078718個(gè)肋共計(jì)0.336kg。3、主梁：不考慮兩端吊耳，簡(jiǎn)化成如圖結(jié)構(gòu)。ldB就腹板2抗彎截面系數(shù)13丿腹板

11、2Wzd * B * t 腹板d3（d 2d d&十亍G廣腹板皿“卩鋁代入數(shù)據(jù)，m梁=4 0.054 0.003 3.6 2700 = 1.39968kg4、后閉室蒙皮： 共兩塊（一上一下），近似計(jì)算。2m后蒙二孑chord span t后蒙 冷呂3代入數(shù)據(jù)，2m后輛0.45 3.6 0.002 2700 = 5.832kg3上下兩片共11.664kg5、蜂窩夾層：一般的鋁蜂窩夾層密度從25kg/m3到6333kg/m 不等，在此取40 kg/m2dm蜂窩2chord3span 鋁蜂窩代入數(shù)據(jù)m蜂窩二-0.054 - 0.45 1 3.6 40 = 0.7776kg3326、楔形塊：未定，但為

12、了做重心計(jì)算，作如下假設(shè)：認(rèn)為楔形塊的弦向長(zhǎng)度為襟翼弦長(zhǎng)的1/6,也就是chord /6。那么，楔形塊前端的高度:-d /6d ch o r d 1m楔二6 6 2代入數(shù)據(jù)，m 楔=3.2805kg繪制零件圖和裝配圖首先確定鉸鏈的位置，由第四組數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果：它可以在腹板前方 028mm的任何位 置。在此，我們把這個(gè)位置定在腹板前方25mm處。手頭上的活還是個(gè)爛攤子：中央鉸鏈接頭和操縱搖臂的形式尚未確定；3mm厚的腹板對(duì)承擔(dān)剪力和扭矩綽綽有余，但對(duì)于懸掛接頭來說又顯得過于單薄;由于與翼肋干涉，上文提 到的兩個(gè)占1/4襟翼展 長(zhǎng)的配重鉛塊又不得不 分成四塊。先從襟翼剖面下手： 上文中的計(jì)算多是針對(duì) 前緣閉室和主梁的，配 重時(shí)又對(duì)后閉室作了很多設(shè)定。剖面圖還是比較好畫的。如下圖，為固定配重，我們?cè)谇伴]室中又布置了一個(gè)1mm厚的墻。這個(gè)墻剛度較差，對(duì)前緣閉室的內(nèi)力影響較小?？梢钥匆姡褐髁旱木墬l與兩層蒙皮