飞机的外载荷.ppt

第一章飞机的外载荷飞机作为运载工具要求反复使用，可能经历各样的复杂载荷历程。最主要、最基本的有哪些？对结构的影响作用是什么？这是设计师们关心的基本问题；其次是不同载荷形态与主要载荷的差异以及这些载荷的变化规律（包括大气气象规律的统计）。
1.思维要点：
①主要载荷形式；②主要载荷分类；③作用于结构如何分析。1载荷的参照坐标系：机体坐标系2基本载荷形态及分析
1俯冲拉起:对称面内作曲线机动飞行情况（纵向飞行）
飞机的升力使飞机保持向心曲线运动。动平衡关系：（机体坐标系y向）
,表现了运动的变速特征（曲线运动）

即：

升力等于G乘上一个系数，
该系数称为过载。
分析该曲线运动中，的特性：
①

②与曲线航迹半径成反比，与切线运动速度的平方成正比，这表明：
若一定，v一定，则运动半径就规定了；太小，则结构承载发生问题；
若一定，r一定，则速度就要限制。
③由此看来，对结构设计是一个重要的无量纲过载。2过载的概念
过载定义：除质量力外，作用在飞机某方向上的所有外力的合力与当时飞机重量的比值，称为该方向上的过载。
Note：
①机体坐标系为正向；
②过载是一矢量，分量用nx、ny、nz表示。过载的物理意义：
①表示了作用于飞机重心处的外力与飞机重力
的比值关系；
②表示了飞机质量力（重力与惯性力均与质量有关，
故统称为质量力）与重力的比率。
（应注意质量力与外力方向相反）
③飞机的质量力应当是飞机的各部分质量力之和：过载的物理意义：

④飞机中的某集中质量GI=mig，作用在结构上的质量力为：

⑤当飞机沿x方向有变速运动时，x向惯性力：

若俯冲拉起中的曲线运动中，切向是加速运动，则：

⑥nz=0（飞机展向变速平移难）；nz一般较小，在大机动飞行中可能出现。
过载的实用意义
①作为飞机结构设计时重要原始过载；
②n的大小实际反映了飞机的机动性能；
③结合n和已知的气动力分布，可获得实际作用于结构上载荷的大小，从而进行设计与校验。
④可通过在飞机重心处安装加速度计来获取。3其他飞行姿态的过载
进入俯冲状态：

（可能为负，说明升力不总是正的）
垂直俯冲状态：

(外作用合力等于惯性力合力的负值)等速水平盘旋：（非对称机动飞行）

（1）计算突风引起的升力变化:

（2）计算过载

①运动分析:旋转+平移
②载荷分析:当平尾产生机动载荷时,飞机产生平移与旋转；该载荷克服了飞机原有的平飞状态,使飞机在上述两个运动中产生加速度。从动平衡角度,平尾机动载荷与它克服的惯性力及力矩相平衡。
Ⅰ.平移速度过载(质点)(外载分析法)

Ⅱ.绕中心转动的过载(质量力分析法)

①这里的过载定义与空中飞行情况不同。
当空中匀速飞行时,ny=1表示Y/G=1,地面滑行或停止态时,再以升力来定义已毫无意义,应以地面的支撑载荷与重量之比来定义,即ny=1=Plg/G.
Note:
i.这两种情况下的ny=1,但飞机结构的承载方式却完全不同,匀速平飞是一种分布载荷作用,而着陆主要是以集中力形式作用于起落架上,通过起落架作用于机身。
ii.工程上,常称
平飞时ny=1为平飞的1g；
停机时ny=1为停机的1g.②着陆时载荷分析:从着陆前到完全着陆瞬间,飞机y向
速度从-Vy减至零,故此时的减速度为:

所以，减速度a指向机体坐标系y的正向，故此时的惯性力(作用于地面)的方向是向下的。
由动平衡分析:

③由着陆时的载荷(地面给予的外载荷)与重量之比
的过载定义,即设:

④这个过载不允许过大,一般ny=3-4(因为与飞行时对结构
与人的作用不同)
着陆或滑时的情况多样,还可能发生nx,或nz.4飞机设计时最大过载的选取
①影响选择最大过载的因素:
i.过载实际反映了飞机的机动性能,因此越大越好,但对运输机或客机则没有太大必要。
Ⅱ.过载又反映了对结构的载荷作用,过载越大,表明飞机
结构的承载越大,要有足够的刚、强度，则结构重量大。
Ⅲ.过载的载荷作用，不仅对结构有作用，而且对机载设备及乘员有载荷作用。过载越大，对他们的作用越强，要视他们的承受能力而定。
Ⅳ.飞行时的过载（除突风干扰外），一般来自于发动机的推力，过载大，结构要重，发动机的加力性能要好，即剩余推力要大。
Ⅴ.过载的选择影响因素众多，要依据技术性能要求综合确定,并不是越大越好。②人对过载的反映：
人在短时间承受较大过载尚可，特别是正过载。较长时间承受过载能力很差，特别是负过载。
战斗机的过载一般为-3～8;民机则无必要。
③提高人抗过载的能力：抗过载服。
④规范中的过载系数可供选择(飞行包线上给定）。三飞行包线、安全系数、设计载荷2飞机的分类及其相应的过载（结构设计规范）
①按用途分：
歼击机（J）；强击机（Q）；歼击