长空一号无人机方向舵设计

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1、南京航空航天大学飞机部件课程设计——长空无人机方向舵设计姓名：XXX学号：01111XXX南京航空航天大学2015/01/10南京航空航天大学目录一．初步方案的确定---------------------------------------------------1二．总体载荷计算------------------------------------------------------3三．零件设计及校核------------------------------------------------

2、---7四．重心估算及重量配置---------------------------------------------15五．装配工艺流程-----------------------------------------------------20六．总结与体会--------------------------------------------------------20七．参考资料----------------------------------------------------------

3、-21南京航空航天大学23南京航空航天大学一、初步方案的确定1.1方向舵的受力形式使用载荷12000N，载荷较小，故选用单梁式。方向舵在XOY平面内的外形由垂尾翼型后段和方向舵前段外形决定。垂尾翼型为NACA0008，后段外形参数如下：方向舵前端外形参数：则方向舵翼型大致如下：由表格数据，最厚位于前缘62mm处，厚39.2mm，在最厚处布置梁。由于平尾与方向舵存在干涉，需要在方向舵前缘开一口，深度为50mm，不会影响到梁。为了便于前缘蒙皮的安装，梁不宜再向前伸出上下缘条，故采用“匚“形梁，如图所示。23

4、南京航空航天大学1.2悬挂点配重参考《飞机结构设计》，悬挂点的数量和位置的确定原则是：保证使用可靠、转动灵活、操纵面和悬臂街头的综合质量轻。由于载荷较小，初步确定为二或三个。增加悬挂点数量可使操纵面受到的弯矩减小，减轻了操纵面的质量，但增加了悬臂街头的质量和运动协调的难度；减少悬挂点数量可是运动协调容易，但操纵面上弯矩增大，且不符合损伤容限思想，一般悬挂点不少于2个。在长空无人机方向舵中，由于垂尾后掠角为0，且方向舵根稍弦长相同，所以运动协调十分容易，所以采用3悬挂点。1.3翼肋的布置采用15个翼肋(含

5、2端肋)，间距88mm。由于结构高度较低，为了方便装配，后部翼肋分为2个半肋。分别与蒙皮铆接组成壁板后再与梁铆接装配，且左右半肋应分别向上、下延伸一小段距离，以方便壁板与梁的铆接。1.4配重方式配重方式有两种，即集中配重与分散配重，因本飞机速度较低，且对重量较敏感，所以采用集中配重的方式，在方向舵的上下两端伸出配重块。1.5操纵接头的布置为使最大扭矩尽可能小，将接头布置在中间，与中部悬挂点采用螺栓连接。1.6开口补强前缘开口处两侧采用加强肋，梁腹板开口处采用支座的三面对其加强。1.7理论草图23南京航空

6、航天大学二、总体载荷计算2.1气动载荷弦向分布如图。根据已知条件，方向舵根稍弦长相同，故展向分布均匀，则单位展长载荷：quse=puse/La=12000/1260N/mm=9.5238N/mm取设计安全系数f=1.3，则qdes=1.3quse=12.38N/mm再根据弦向载荷分布及气动中心位置，可得出载荷弦向分布如下图：如图，压心在0.293b处，弦长b=320mm，则经过平衡方程计算得：p=0.05998N/m²a=30.93mm即悬挂接头及中间操纵接头沿弦向布置在距离前缘31mm处。23南京航空

7、航天大学2.2接头展向位置确定展向载荷示意图如上。接头2为中部接头，与操纵接头连接，位于展向中点，即x2=630mm，由操纵接头引起的集中力视为全部由接头2传走，不对梁引起额外的载荷。若假设1、3接头对称布置，则左半边结构可简化为如下形式：q=12.38N/mX=X2-X1此时的剪力、弯矩图如下：Ma=q8（x²-2x1²）Mb=q2x1²应令Ma=Mb，此时对于梁截面而言危险弯矩最小。解得：x1=182.6mm综合考虑肋的布置、方向舵与平尾开口处的干涉，对x1稍作调整，取x1=190mm,x2=630

8、mm,x3=1070mm23南京航空航天大学2.3操纵接头受力初选将转轴布置在前缘后80mm处，几何草图如下：则由力矩平衡，知Ft*49=Pdes*（93.76-80）得Ft=2190.2N2.4总体内力图YOZ平面内受力：剪力图（N）：弯矩图（N·mm）：23南京航空航天大学扭矩图（N·mm）：支座反力：N1=5156.7NN2=5285.4NN3=5156.7N最大剪力：Qmax=2804.5N最大弯矩：Mmax=223.46N·m最大