飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)第一章緒論

飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)劉暉將軍路校區(qū)11502室：：L航空航天大學(xué) 學(xué)院飛機的基本組成飛機結(jié)構(gòu)機體：機翼：提供升力尾翼： 、增穩(wěn)機身：裝載、連接起落架：起飛、著陸、滑跑、停放發(fā) ：產(chǎn)生推力飛機的基本組成飛機系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)燃油系統(tǒng)航電系統(tǒng)環(huán)控系統(tǒng)防火系統(tǒng)防冰排雨系統(tǒng)主要教學(xué)內(nèi)容上篇：飛機結(jié)構(gòu)第一章飛機結(jié)構(gòu)概述第二章飛機外載荷

第三章翼面結(jié)構(gòu)分析第四章機身結(jié)構(gòu)分析第五章飛機結(jié)構(gòu)材料第六章起落架系統(tǒng)主要教學(xué)內(nèi)容下篇：飛機系統(tǒng)第七章 系統(tǒng)第八章 飛行 系統(tǒng)第九章第十章座艙環(huán)境控制系統(tǒng)防冰排雨系統(tǒng)第十一章燃油系統(tǒng)第十二章防火系統(tǒng)主要參考文獻(xiàn)1.，飛機構(gòu)造基礎(chǔ)，航空工業(yè)

，2004，現(xiàn)代飛機結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計，西北工業(yè)大學(xué)，2001，飛機系統(tǒng)原理，國防工業(yè)

，20072.3.考核方式平時成績考試成績30%70%第一章飛機結(jié)構(gòu)概述本章內(nèi)容飛機發(fā)展及分類飛機研制過程簡介飛機發(fā)展及分類第一架成功的飛機“飛行者”1號：第一次有動力、載人、持續(xù)、可、重于空氣的飛行器成功飛行。飛機發(fā)展及分類按功能分類飛機民用飛機飛機功能完成空中攔擊、偵察、轟炸、

、電子干擾、軍事 、空降等任務(wù)。種類、反潛、

擊機、偵察機、轟炸機、

機、

機、反潛機、電子干擾機、艦載機、 機等。數(shù)量多、發(fā)展快、采用

技術(shù)、標(biāo)志一個國家或者國防的實力。飛機發(fā)展開始服役年代主要特征典型機種~40年代末大多后掠翼、

音速美F-86、蘇米格-15二50年代初第一代超音速（最大M=1.3~1.5）美F-100、蘇米格-19三50年代末~70年代初三角翼、最大M=2.0、高速、高空美F-104、F-4蘇米格-21、23四70年代中~80年代中邊條翼、前緣襟翼，翼身融合，電傳

系統(tǒng)，主動控制系統(tǒng)，機動性好，超視距美F-15、16米格-29、蘇-27、法幻影-2000、(

十)五90年代末~至今隱身、復(fù)合材料較多、超音速巡航、短距起落、過失速機動、推力矢量控制等美F-22T50歐洲EF-2000民用飛機種類航線飛機（用于商業(yè)飛行的客機和貨機）①按功能分：客機、貨機、客貨兩用機。②按巡航速度：低亞（M<0.3）中亞（M=0.3~0.7）超音速（

M=1.2~5

）跨音速（

M=0.85~1.2

）③按動力裝置：活塞、渦槳、渦扇、渦噴（M=0.7~0.85）航線飛機④按機身寬度：窄（＜4m

＜6座）、半寬（4~5.5m

6~8座）、寬（5.5~6.5m9~10座）、雙層寬體（>6m）按客座數(shù)與航程：見下表：航線飛機航線飛機波音-747-400屬于：洲際（12970km）巨型（378噸、550座）音速（900~939km/h）渦扇式寬體（6.13m）客機民用飛機種類通用航空飛機通用航空：是指使用民用航空器從事公共航空 以外的民用航空活動

，包括從事工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和建筑業(yè)的作業(yè)飛行以及醫(yī)療衛(wèi)生、搶險救災(zāi)、氣象探測、海洋檢測、科學(xué)試驗、

、文化體育等方面的飛行活動。通用航空飛機①公務(wù)機（商務(wù)飛機或行政機）在行政事務(wù)中或商務(wù)活動中作為交通工具的小型飛機（許多公司擁有自己的公務(wù)機）。如AC500通用航空飛機②農(nóng)林飛機：直接為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的飛機。如：N5B通用航空飛機、③其它飛機：用于搶險救災(zāi)、旅游、體育運動、空中攝影與測量、航空物理探礦等，如AD-100200民機發(fā)展開始服役特點典型機種~50年代渦噴發(fā)

，帶后掠角機翼波音-707、DC-8、圖-104二60年代低涵道比渦扇發(fā)波音-727、737、圖-154三70年代道比渦扇發(fā)

，雙通道寬體波音-747、DC-10、A300四80年代超臨界翼形、加大機翼展弦比、新鋁合金波音-757、767、A-310、A-320（電傳

）、五90年代電傳

，復(fù)合材料，液顯波音-777、A330、A340——噴氣式干線飛機按構(gòu)造型式的飛機分類1.垂直/短距起落飛機。優(yōu)點:不依賴機場，可象直升機起落也可象固定翼飛機有速度和能力；發(fā)

噴口方向可轉(zhuǎn)“鷂”式戰(zhàn)斗機:第一種垂直起落飛機1.

垂直/短距起落飛機F352.無人機可執(zhí)行 性大的任務(wù)：軍事上可用作靶機、用于偵察、 、電子對抗、對地 等；質(zhì)量輕、尺寸小、成本低，故花費低；民用上可用于大地測量、氣象觀測、森林防火、人工降雨等。原理：自動程序控制或無線電長空一號（靶機）3.地效飛機地面效應(yīng)：當(dāng)運動的飛行器貼近地面或水面飛行時，整個機體的上下壓力差增大，升力會陡然增加，阻力減小，阻擋飛行器機翼下墜。這種可以使飛行器誘導(dǎo)阻力減小，同時能獲得比空中飛行更阻比的物理現(xiàn)象，稱為地面效應(yīng)。3.地效飛機優(yōu)點:飛機下面的氣流速度小，靜壓大，使升力增加，飛機的升阻比提高，故所需功率減小，承載增加或航程增大，僅為一般客機的1/5。中國的“天鵝”、“天

“信天翁”?！疤焓锅B”地效飛機4.能飛機部分電能帶動電原理：白天吸收 能，通過 能電池將其轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生推力和供機載設(shè)備使用，部分輸入電解池，將水電解成氧氣和氫氣儲藏能量；夜間將氫氣和氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能供飛機使用。的“ 神”4.能飛機

的“陽光動力”世界首架載人、晝夜飛行飛機研制過程簡介飛機研制過程擬定技術(shù)要求飛機設(shè)計過程－飛機總體設(shè)計－飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計飛機制造過程飛機的試飛定型過程擬定技術(shù)要求通常由飛機設(shè)計單位和訂貨單位協(xié)商共同制訂。決定飛機的主要性能指標(biāo)、主要使用條件和機載設(shè)備等。是飛機設(shè)計的基本依據(jù)。飛機設(shè)計過程總體設(shè)計主要參數(shù)：估算飛機總重（結(jié)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)、設(shè)備、燃油、有效載荷）、發(fā) 推力、翼載荷；基本外形和尺寸：機翼、尾翼、機身，如上單翼、平直翼、鴨式布局等；初步部位安排：布置（油箱、各種儀表設(shè)備）及主要受力構(gòu)件的安排與協(xié)調(diào)（機身大開口、起落架的位置）。飛機設(shè)計過程結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)：本課程中，結(jié)構(gòu)指：能承受和傳遞載荷的系統(tǒng)，即受力結(jié)構(gòu)。一架飛機的整個結(jié)構(gòu)，包含：機翼、尾翼、機身、發(fā) 短艙、起落架、 系統(tǒng)（機械 系統(tǒng)部分）及其他受力結(jié)構(gòu)等部件或組件結(jié)構(gòu)。部件結(jié)構(gòu)：機翼、機身。組件結(jié)構(gòu)：組成部件的大段結(jié)構(gòu)。構(gòu)件：很少零件裝配而成。元件：零件或構(gòu)件作為具有一定功用的基本單元。含義：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的原始條件和基本要求，提出方案及進(jìn)行具體的部件和零構(gòu)件設(shè)計進(jìn)行強度計算和必要的試驗，最后繪出結(jié)構(gòu)圖紙，完成相應(yīng)的技術(shù)文件，以使生產(chǎn)單位能根據(jù)這些圖紙和技術(shù)文件進(jìn)行生產(chǎn)。原始條件1：結(jié)構(gòu)的外載以及對結(jié)構(gòu)受力特性的要求：外載的形式（集中的、分布的、沖擊型、周期型、熱的等）；外載的歷程特征（不同的飛行，載荷的變化規(guī)律）；外載對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)（抖振、顫振）；結(jié)構(gòu)承載的強度、剛度要求（靜、動、熱、整體的、局部的）；結(jié)構(gòu) 要求，損傷容限要求

。原始條件2：飛機結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)關(guān)系：各部件的相對位置以及相互間連接交點的位置（不能改動）；零、構(gòu)件之間在連接尺寸上的協(xié)調(diào)關(guān)系；各構(gòu)件間或構(gòu)件與 裝載間的位置、形狀協(xié)調(diào)；部件或組件結(jié)構(gòu)的外邊界一般與飛機的理論外形相協(xié)調(diào)；其 邊界可能需與某個 裝載協(xié)調(diào)，也可能不需協(xié)調(diào)。原始條件3：結(jié)構(gòu)的使用條件：環(huán)境條件：飛機在飛行或停機時的氣象條件或周圍介質(zhì)條件；起飛著陸場所：陸上飛機、水上飛機、水陸兩棲；不同的陸上跑道類型（水泥，土）維修條件和使用條件：維修周期和次數(shù)、維修能力、維修速度要求，維修場所（外場、場站、 ）。原始條件4：結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)條件：素質(zhì)水平）加工能力（設(shè)備類型、精度，裝配能力（精度，裝配量）生產(chǎn)能力（產(chǎn)量）生產(chǎn) 體系（技術(shù)與管理）基本要求1：氣動性能和設(shè)計

要求：保證飛機具有合理的氣動外形和好的表面質(zhì)量（否則飛行性能和品質(zhì)變差），如:翼身融合。構(gòu)多功能結(jié)構(gòu)、飛機－發(fā)協(xié)調(diào)設(shè)計，如隱身－結(jié)、飛控－火控－結(jié)構(gòu)設(shè)計等?；疽?：最小重量要求：保證結(jié)構(gòu)完整性條件下結(jié)構(gòu)重量最輕。結(jié)構(gòu)完整性：關(guān)系到飛機安全使用、使用費用和功能的機體結(jié)構(gòu)的強度、剛度、損傷容限及耐久性等飛機所要求的結(jié)構(gòu)特性的總稱?；疽?：最小重量要求：要求結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在承受各種規(guī)定載荷和環(huán)境條件下：具有足夠的強度；不產(chǎn)生不能容許的殘余變形；具有足夠的剛度，或采取其他措施以避免出現(xiàn)不能容許的氣動彈性問題與振動問題；具有足夠的 和損傷容限，以及高的可靠性；在保證上述條件得到滿足的前提下，使結(jié)構(gòu)的重量盡可能輕?；疽?：最小重量要求：結(jié)構(gòu)重量系數(shù)：飛機結(jié)構(gòu)重量/飛機正常起飛重量的百分比。第一代→第四代 擊機

35%→33%→30.5%→28%

。設(shè)計和制造 的重要使命：減重。：“為減輕飛機的每一克重量而奮斗”?；疽?：最小重量要求：例:

一架現(xiàn)代噴氣式客機，使用 一般為20

年。假設(shè)飛行小時以60000h計，一架總重100t的飛機其結(jié)構(gòu)重量約為30t，若使其重量減輕100kg，則能多載一名乘客或100kg貨物。飛機速度假設(shè)為900km/h，t?km收入為1.8元，則能多收益多少？解：1.8

×0.1

×900

×60000=972（萬元）由此可見，隨著飛機 的增加，減輕結(jié)構(gòu)重量的經(jīng)濟利益越來越大?；疽?：使用

要求開暢性：便于檢查、維修作業(yè)維修性：合理布置和設(shè)計各種分離面、開口、鎖等基本要求4：工藝要求良好工藝性：結(jié)合產(chǎn)品的產(chǎn)量、機種、需要的迫切性和加工條件等綜合考慮。復(fù)合材料等新材料，還應(yīng)對材料、結(jié)構(gòu)的制作和結(jié)構(gòu)修理的工藝性予以重視?；疽?：經(jīng)濟性要求主要指生產(chǎn)和使用成本。全

周期費用（LCC）：飛機的概念設(shè)計、方案論證、全面研制、生產(chǎn)、使用與保障五個階段直到退役或報廢期間所付

出的一切費用之和。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程簡介：①通過計算和試驗，確定外載荷的大小、分布、性質(zhì)；②進(jìn)行部件的打樣設(shè)計；③確定各結(jié)構(gòu)的基本尺寸；④畫出結(jié)構(gòu)詳細(xì)打樣圖，并進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計；⑤強度計算，對關(guān)鍵件進(jìn)行疲勞、耐久性、損傷容限的初步分析，如不滿足要求則修改設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計過程簡介：生產(chǎn)圖紙，編制相應(yīng)⑥零構(gòu)件詳細(xì)設(shè)計，繪制技術(shù)文件；⑦

全機疲勞 、損傷容限分析；可靠性分析；⑧根據(jù)試驗、試飛結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行必要的修改。飛機制造過程飛機制造工廠根據(jù)飛機設(shè)計單位提供的設(shè)計圖紙和技術(shù)資料進(jìn)行試制、