第16讲—机身结构

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1、第十六讲飞机结构分析与设计§5.6机身与其它部件对接处或集中力作用处结构的布置一、机翼与机身对接处结构特点1、机翼和机身连接处结构配置按机翼相对机身上下位机翼机身连接配置中单翼上、下单翼不贯穿机身贯穿机身置的不同有下列几种结构配置：2、民机机翼和机身连接处结构的特点民机机翼机身的连接配置：一般采用中翼穿过机身连接。机翼机身的连接方式：机翼的翼梁和机身隔框的下半部分是一个整体结构。载荷的传递：机身隔框将机翼传入的剪力，不对称弯矩传给机身壳体。上图为：中翼贯穿机身连接图右图为：机翼机身隔框连接方式民机机翼和机身连接处结构的特点弯矩对隔框的作用效果：地板梁越厚对隔框产生的载荷

2、越大龙骨架：中央翼盒中段下方的纵梁或盒形结构民机机翼和机身连接处结构的特点水平加强板剪力P的平衡弯矩Mx的平衡加强框上中的剪流平衡二、机身与垂直尾翼连接处结构特点当平尾置于垂直尾翼上时垂直尾翼的垂直载荷传递到加强框，由加强框将载荷传给机身蒙皮垂直尾翼上载荷通过各种途径传到机身壳体蒙皮中，以蒙皮中剪流形式向机身中部传递，达到全机受力平衡。当平尾置于垂直尾翼上时前机身的结构前起落架的布置三、前起落架载荷作用下机身结构受力分析挡块设备舱驾驶舱起落架舱电瓶舱前起落架的约束条件轴承能够提供除Mz以外的所有约束；挡块只能提供x方向向后的约束。前起落架所受的载荷集中力Py、Pz、Px

3、前起落架载荷作用下机身结构受力分析Py的传递与平衡侧向力Pz的传递Pz与座舱地面剪流qPz平衡；力矩Mx通过轴承上的集中力Pzh/b与剪流qMt平衡。前起落架载荷作用下机身结构受力分析纵向力Px的传递Px由轴承上的力Rdx和挡块上的力Rex平衡挡块中力的平衡轴承加强件中力的平衡可见，起落架上的力Px、Py、Pz通过加强框以剪流形式作用到与加强框相连的H型开剖面薄壁结构上，然后传到中机身。前起落架载荷作用下机身结构受力分析四、机身设计分离面的对接型式§5.7气密座舱的结构设计特点一、座舱的增压载荷（1）增压载荷的定义：增压舱内的空气压力与周围大气的空气压力之差称为增压载荷

4、。（2）增压载荷的特点：增压载荷是重复性循环载荷，对增压座舱机身结构的寿命和损伤容限特性影响很大，必须按损伤容限设计准则设计。增压座舱内压力的变化规律（正压差、负压差）增压舱结构也是机身受力结构的一部分，它既有增压载荷引起的应力，又参与机身的总体受力。二、增压舱的形状和位置增压舱的形状和在机身上的部位随飞机类别的不同而不同。三、旅客机增压舱的结构设计增压舱形状：旅客机增压舱一般为圆筒形，或接近圆筒形。其后端常为球面腹板框，前端常为平面腹板框。（1）机身蒙皮的受力与设计在正增压载荷作用下，机身的蒙皮受双向张应力周向张应力r＝pR/t纵向张应力x＝pR/2t式中

5、R—机身半径；t—蒙皮厚度；p—压力差。可见，r是x的2倍。因此，增压舱部分的蒙皮沿纵轴方向的裂纹比周向裂纹更危险。设计时应采取损伤容限设计措施。（2）球面框球面框的结构特点：半球形结构受力好，但球面框一般不做成半球形；一般采用球面的一部分—球亏面作框，而且有：Rs(球面半径)>R(机身半径)α角取为60°比较经济球面框受力分析在球面框与机身交界处一般均设置加强框或加强框缘，它们之间的连接要有相应得强度。球面框的构造及与机身的连接球面框的构造：球面框的连接：三角形板破损安全带盖板如果球面框要承受yoz平面内的集中力，就需要布置一平面框或局部平面框。c)球面框与机身

6、结构变形协调的内力在压力作用下，如果球面框边缘处的径向变形为1，机身壳体结构的变形为2，则变形协调会使加强框处产生剪力Q和弯矩M。此时应注意加强框处的加强。（3）平面腹板框旅客机增压舱的前端一般采用平面腹板框。战斗机驾驶舱比较小，安排紧凑，故前、后均采用平面框。结构、连接、承载特点：平面端框均采用横、竖方向型材、腹板及框缘角型材铆接而成。周缘型材与机身蒙皮连接，其他型材两端固定在机身的纵向构件上。腹板受弯。（4）当机身截面为非圆形时增压舱段机身的结构特点机身为圆截面时，增压舱的受力情况最好；为椭圆形截面时，框内会产生弯曲内力；如果是双圆截面机身，则在两圆弧交汇处会产

7、生分力Fn。结构特点：可以在机身左、右两侧各布置一根纵梁，纵梁两端与框的腹板连接，靠蒙皮的一边与蒙皮铆在一起。四、战斗机增压舱的设计特点战斗机驾驶员增压舱一般空间小、形状复杂。这里主要对机头进气喷气式歼击机增压舱侧壁进行分析侧壁的结构：由蒙皮、加强筋和桁梁组成。座舱侧壁受负压差时：侧壁蒙皮在两侧受拉力F→上、下桁梁，在两端传给加强框→机身。座舱侧壁受正压差时：侧壁蒙皮在两侧受压力N→加强筋→上、下桁梁，在两端传给加强框→机身。总结机身与其他部件对接处或集中力作用处的结构布置机翼机身对接处的结构特点机身与垂尾连接处的结构特点前起落架载荷作用