方向舵设计

《方向舵设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、航空宇航学院飞行器设计技术研究所飞机部件课程设计长空一号无人机方向舵设计南京航空航天大学飞行器设计技术研究所学院：航空宇航学院专业：飞行器设计与工程班级：0112105学号：011210532姓名：苏祺指导教师：徐惠民、王强时间：2015.12.25-2016.1.1539航空宇航学院飞行器设计技术研究所目录一、设计要求4二、初步方案的确定52.1、方向舵的受力及结构形式52.2、梁的结构形式62.3、悬挂点配重62.4、翼肋的布置72.5、配重方式72.6、操纵接头的布置82.7、开口补强82.8、方向舵理论图8三、总体载荷计算与设计计算83.1、气动载荷展向分布83.2、悬挂点的位置确

2、定93.3、梁的设计计算103.3.1、梁和前缘蒙皮的设计103.3.2、前缘闭室计算123.3.3 、弯心和扭矩计算133.3.4、梁腹板校核153.3.5、梁缘条的校核153.4、蒙皮设计计算163.4.1、尾缘条设计163.4.2、弦向载荷分布计算163.4.3、前缘蒙皮校核173.4.4、后段壁板肋的数量和蒙皮最大挠度校核173.4.5、后段壁板蒙皮正应力校核193.5、肋的设计计算193.5.1、后段肋的设计193.5.2、后段普通肋的校核2039航空宇航学院飞行器设计技术研究所3.5.3、中部加强肋设计223.5.4、整体端肋设计233.5.5、前缘肋和加强肋设计233.5.6

3、、前缘开口加强肋校核243.6、接头和转轴设计243.6.1、支承接头设计243.6.2、选取轴承253.6.3、螺栓组合件的选择263.7、支座设计263.7.1、支承接头支座设计263.7.2、摇臂支座设计283.8、铆钉设计293.9、尾缘条设计30四、质量质心计算及配重设计304.1、质量计算304.1.1、前缘蒙皮质量计算314.1.2、梁质量计算314.1.3、前缘肋质量计算324.1.4、后蒙皮质量计算324.1.5、尾缘条质量计算324.1.6、端肋质量计算334.1.7、后半肋质量计算334.1.8、支承支座质量计算334.1.9、摇臂支座质量计算334.1.10、质量和

4、质心计算344.2、配重设计344.3、方向舵重新设计36五、装配工艺流程37六、总结37七、参考资料3839航空宇航学院飞行器设计技术研究所一、设计要求方向舵在其活动范围内运动，在任何情形下不得与其支撑结构或邻近构件发生干扰，所以其要满足一定的协调关系。方向舵平面要满足几何尺寸及协调关系如图1。这是设计的前提条件。图1、方向舵平面尺寸及协调关系图2、最终设计方向舵其中，A=310mm、B=1330mm、C=1390mm另外方向舵在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。X03.08…1048.781120.971186.441332.841390

5、Y07.62…28.8523.6418.636.380表1、垂尾翼型（垂尾前缘为原点）（单位：mm）39航空宇航学院飞行器设计技术研究所X020406280Y012.817.819.619.4表2、方向舵前段外形（方向舵前缘为原点）（单位：mm）方向舵最大偏转角为。按飞机强度规范确定方向舵载荷及其分布。安全系数为f=1.2。方向舵使用载荷为11000N。其载荷分布见图2和图3。图三沿展向分布的规律图四沿弦向分布的规律为防止方向舵与垂直安定面发生耦合颤振，对与本设计的可逆操纵的方向舵，设计要求质量平衡。二、初步方案的确定2.1、方向舵的受力及结构形式使用载荷11kN，载荷较小，故选用单梁式，

6、转轴后为无墙三角单闭室结构。由方向舵几何尺寸可知，方向舵面积较小，最厚位置为62mm处,最大厚度为39.2mm。载荷为11000N，相对也较小，故可采用单梁式结构。同39航空宇航学院飞行器设计技术研究所时平尾与方向舵存在干涉，需要在方向舵上开一口，深度为45mm，在最大厚度处之前，所以可以采用单梁结构而不用破坏梁。翼型厚度为39.2/310=0.126，对于中翼型的单梁式方向舵，由梁和前缘蒙皮构成主抗扭闭室，前缘布置翼肋，间距通常较小，以便增加蒙皮的强度和刚度，并能承受较大的扭转载荷和局部气动载荷。 后段主要承受气动载荷，由于梁和前缘蒙皮构成主抗扭闭室，即后段翼肋不受扭，所以后段翼肋主要以

7、抗弯和抗剪设计。 另外后段厚度小，从工艺上考虑，不便采用机翼装配中的在蒙皮上开口来方便装配翼肋形式，所以中采用半翼肋的设计，半翼肋与其蒙皮装配形成壁板，两半壁板再与梁和尾缘条装配。 尾翼蒙皮一般较薄，长空一号为中速飞机，中速飞机尾翼蒙皮厚度大多等于或小于1mm。 由于方向舵尺寸较小，为装配方便，剖面上由前缘蒙皮、上半蒙皮（上壁板）、下半蒙皮（下壁板）、尾缘条构成。2.2、梁的结构形式从几何上考虑，在最大厚度处布置单梁后，