飞机机体与系统：第一章 飞机设计思想与载荷

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1、第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论飞机机体与系统飞机机体与系统航空仪表与电子电气系统航空仪表与电子电气系统（2）飞机动力装置（飞机动力装置（3）飞机基础知识飞机基础知识飞机机体与系统（飞机机体与系统（1）第一篇：飞机机体与系统序序号号课课程内容程内容理理论论教学教学备备 注注课时课时教学方式手段教学方式手段1 1第一章第一章 绪论绪论2 2多媒体多媒体2 2第二章第二章 机体机体4 4多媒体多媒体3 3第三章第三章 液液压压系系统统4 4多媒体多媒体4 4第四章第四章 飞飞机操机操纵纵系系统统4 4多媒体、演示多媒体、演示5 5第五章第五章 燃油系燃油系统统4 4多媒体多媒体6 6第六章

2、第六章 起落架系起落架系统统6 6多媒体、演示多媒体、演示参参观观机坪机坪2 2学学时时7 7第七章第七章 气气动动式增式增压压系系统统和空和空调调系系统统4 4多媒体多媒体8 8第八章第八章 防冰、除冰系防冰、除冰系统统4 4多媒体多媒体9 9第九章第九章 飞飞机防火系机防火系统统4 4多媒体、演示多媒体、演示合合 计计3636飞机的组成飞机的分类飞机的分类飞机按用途分类军机民机运输机通用机研究机起落架配置型式：前三点式后三点式自行车式尾翼型式：单/双垂尾机翼型式：后掠翼、前掠翼和平直机翼机翼的型式：单翼机和双翼机机翼的型式：单翼机和双翼机机翼布局：机翼布局：上单翼、上单翼、中单翼、下单翼中

3、单翼、下单翼机翼布局：上单翼、中单翼、机翼布局：上单翼、中单翼、下单翼下单翼机翼布局：上单翼、机翼布局：上单翼、中单翼、中单翼、下单翼下单翼F16幻影幻影2000发动机安装位置：翼下吊挂机身尾机头翼上安装第第1 1章章 飞机结构概论（绪论）飞机结构概论（绪论）1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想2作用在飞机结构上的外载荷3飞机结构疲劳4飞机结构腐蚀5飞机维修方法6作业练习7课程小结 第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想p飞机结构设计思想的演变（1）静强度设计阶段（2）静强度和刚度设计阶段（3）安全寿命设计阶段（4）损伤容限和耐久性

4、设计阶段（5）可靠性设计阶段第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想p飞机结构设计思想的演变(30年代)（1）静强度设计阶段 主要保证飞机结构在静载荷作用下不发生破坏。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想p飞机结构设计思想的演变（2）静强度和刚度设计阶段(40年代)随着飞机速度提升，机体的弹性结构在空气动力和惯性的作用下产生了强烈的自激振动（颤振）颤振仿真动画运10模型风动颤振实验第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思

5、想p飞机结构设计思想的演变（2）静强度和刚度设计阶段（40年代）主要保证飞机结构不仅具有足够的静强度，而且具有气动性外形和足够的刚度。气动性外形：飞行器在飞行状态下所受到的力的方向及大小、飞行器本身的截面、长度、推力、稳定性等影响飞行器飞行的客观因素所组成的一个函数值，由这个函数值来决定飞行器的外形。刚度：构件在外力作用下抵抗变形的能力。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想p飞机结构设计思想的演变（3）安全寿命设计阶段（50年代）要求飞机结构在一定使用期内不发生疲劳破坏。采用安全寿命设计思想设计飞机结构件，应对其进行安全寿命估算和评

6、定，以使得在构件的使用期内，不可能出现由于使用中的重复载荷而引起的灾难性疲劳事故。到了寿命的构件需进行修理或更换。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想p飞机结构设计思想的演变（3）安全寿命设计阶段【飞机的“寿命”】民用飞机的寿命指标有三类：飞行小时寿命，就是以飞机的实际飞行时间来计算飞机的寿命飞行起落寿命，以飞机一起一落为一个单位来计算飞机的寿命飞行年限寿命，目前各种机型的使用年限一般在2530年之间对于一架飞机的三个寿命指标，以先达到的为准。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构

7、设计思想p飞机结构设计思想的演变（4）损伤容限和耐久性设计阶段主要保证飞机结构在单个主要构件明显损坏后不发生灾难性破坏事故。破损安全设计（60年代）：一个构件破坏之后，它所承担的载荷可以由其他残存结构件继续承担，以防止飞机发生疲劳破坏。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想p飞机结构设计思想的演变（4）损伤容限和耐久性设计阶段耐久性设计（70年代）：在规定的时间内（经济寿命），飞机结构抗疲劳、腐蚀、磨损和外来物损伤作用的能力；是使飞机结构具有良好的经济维修性，确定飞机结构的经济极限，提供经济寿命。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概

8、论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想p飞机结构设计思想的演变（4）损伤容限和耐久性设计阶段损伤容限设计（70年代）：承认结构中存在一定程度的未被发现的初始缺陷、裂纹或其他损伤。是保证飞机结构的安全性和可靠性，确定安全极限；损伤容限设计是从安全角度出发，耐久性设计是从经济角度出发。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论一、飞机结构设计思想1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想p飞机结构设计思想的演变（5）可靠性设计阶段提高可靠性的设计方法：1.余度设计：利用相互备份的多余系统提高可靠性。2.降额设计：让系统在设计的额定值以下工作。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论

9、1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想2 2作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷3 3飞机结构疲劳飞机结构疲劳4 4飞机结构腐蚀飞机结构腐蚀5 5飞机维修方法飞机维修方法6 6作业练习作业练习7 7课程小结课程小结 第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（1）外载荷的分类（2）机体坐标系（3）几种典型的飞行载荷（4）突风载荷（5）飞机过载二、作用在飞机结构上的外载荷飞机在起飞、飞行、着陆及停放等过程中，作用在飞机上的外力称为飞机的外载荷。气动力；飞机重力；发动机推（拉）力；地面反作用力；分类：集中载荷、分布载荷；

10、静载荷、动载荷 飞行载荷、地面载荷、座舱增压载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二、作用在飞机结构上的外载荷二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（1）外载荷的分类 拉伸 压缩 剪切 扭转 弯曲第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二、作用在飞机结构上的外载荷二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机构件变形（1）变形的分类第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二、作用在飞机结构上的外载荷二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机构件变形（2）内力与应力内力：反抗变形的力应力：内力在截面上的密度 （3）强度、刚度与稳

11、定性强度：抵抗破坏的能力刚度：抵抗变形的能力稳定性：保持原有平衡形式的能力飞行载荷在飞行中受到的气动力（包括升力Y、阻力X、侧向力Z等）重力G、推（拉）力P等和各种力矩M。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（1）外载荷的分类二、作用在飞机结构上的外载荷Vertical Axis YawLateral AxisPitch二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（2）机体坐标系飞行载荷随飞机构型、飞行状态、发动机状态等变化。其中升

12、力对机体受载的影响是较为严重的。升力升力阻力阻力侧向力侧向力二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（2）飞行载荷平飞：飞机等速水平直线飞行受载情况YG；PX；Z0；M=0 二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（3）几种典型的飞行载荷飞机在飞行过程中，经常要在不同的平面内做曲线飞行，这样的飞行称机动飞行。飞机所做机动飞行时所收到的外载荷比做等速水平飞行时所受的外载荷要复杂的多。便于分析，可将这种飞行分

13、为垂直平面内和水平平面内的基本机动飞行。飞机机动飞行时外载荷垂直平面内机动飞行外载荷水平平面内机动飞行外载荷二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（3）几种典型的飞行载荷飞机过载是飞机在某方向的除重力以外的外载荷同飞机重力的比值。立轴：Y/G 纵轴：(F-X)/G 横轴：Z/G飞机过载表明了机体受载的严重程度。【注】飞机在做机动飞行时或平飞时遇到突风，Y方向的过载较大，而其他两个方向的过载较小。飞机的结构强度主要取决于Y方向的过载。二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概

14、论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（3）飞机过载（也称过载系数n）垂直平面内曲线飞行NnNn【注】在航迹最低位置升力Y最大 所需升力就越大，飞机就越 容易掉高度！二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（3）几种典型的飞行载荷水平平面内曲线飞行-民机正常 30 单发15。-飞行操纵应及时 柔和，不能随意压大坡度。二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（3）几种典型的飞

15、行载荷【注】坡度越大，所需 升力就越大！飞机就 越容易掉高度坏！突风（紊流）大小、方向变化不定的气流。突风载荷在突风情况下的飞行载荷。相对而言，水平突风和侧向突风对机体受载的影响较小，而垂直突风对机体受载的影响较大。【注】突风对飞机起降的影响相对较大。二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（4）突风载荷风切变：在一个非常小的区域内风速或方向的突然变化。二、作用在飞机结构上的外载荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论二二.作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷p飞机的外载荷（4）突风载

16、荷第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想2 2作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷3 3飞机结构疲劳飞机结构疲劳4 4飞机结构腐蚀飞机结构腐蚀5 5飞机维修方法飞机维修方法6 6作业练习作业练习7 7课程小结课程小结 第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论三三.飞机结构疲劳飞机结构疲劳（1）交变载荷（2）应力和应力集中（3）案例分析三、飞机结构疲劳交变载荷是指载荷的大小、方向随时间作周期性或不规则改变的载荷。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论三、飞机结构疲劳机体交变载荷局部疲劳损伤裂纹结构断裂快速扩展逐渐发展三三.飞机结构疲劳飞机结构

17、疲劳（1）交变载荷当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变（Strain）。材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力把分布内力在一点的集度称为应力。应力（Stress）受力物体截面上内力的集度，即单位面积上的内力。应力集中：stress concentration 指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论三、飞机结构疲劳三三.飞机结构疲劳飞机结构疲劳（2）应力和应力集中2002年5月25日华航611空难事故原因：1980年2月7日，重落地损 伤到机尾蒙 机务

18、未更换蒙皮，只是用加强板覆盖22年，金 属疲劳导致该处裂开后造成 空中失压解体。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论三、飞机结构疲劳三三.飞机结构疲劳飞机结构疲劳（3）案例分析第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想2 2作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷3 3飞机结构疲劳飞机结构疲劳4 4飞机结构腐蚀飞机结构腐蚀5 5飞机维修方法飞机维修方法6 6作业练习作业练习7 7课程小结课程小结 1.氧化腐蚀：飞机结构的氧化腐蚀是由于与环境作用而引起的破坏与变质。2.电解(电化学)腐蚀：金属材料与电解质溶液接触时，不同金属材料活泼程度不同，化学性

19、质更活泼的金属失去电子形成阳极被腐蚀，化学性质不活泼的金属容易获得电子形成阴极被保护。3.应力腐蚀：拉伸应力破坏氧化保护膜后，出现的腐蚀。4.腐蚀疲劳：设备循环应力和腐蚀环境双重作用下产生的一种腐蚀形式。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论四、飞机的腐蚀四四.飞机的腐蚀飞机的腐蚀 （1）腐蚀的分类防氧化腐蚀维护：1.刷涂喷防腐蚀剂；2.阳极化处理；3.常温自动干燥功能的机库存放；产生电化学腐蚀的三个条件：1.两种不同金属相接触；2.两种金属要有电位差；3.要有电解质。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论四、飞机的腐蚀四四.飞机的腐蚀飞机的腐蚀 （2）防腐蚀的方法第第1 1章章 飞机结构

20、概论飞机结构概论1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想2 2作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷3 3飞机结构疲劳飞机结构疲劳4 4飞机结构腐蚀飞机结构腐蚀5 5飞机维修方法飞机维修方法6 6作业练习作业练习7 7课程小结课程小结 （1）定期维修（Hard Time）规定一定期间，发动机或飞机组件予以拆卸维修，或更换零组件的维修方式。（2）视情维修（On-Condition）通过“潜在故障”，根据部件的实际状态来决定对其进行更换或维修的过程。比如检测疲劳裂纹。（3）状态监控（Condition-Monitoring）对零部件进行监控，一旦发生故障后立即发现并排故。第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论五、飞机的腐蚀五五.飞机的维修飞机的维修 第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论1 1飞机结构设计思想飞机结构设计思想2 2作用在飞机结构上的外载荷作用在飞机结构上的外载荷3 3飞机结构疲劳飞机结构疲劳4 4飞机结构腐蚀飞机结构腐蚀5 5飞机维修方法飞机维修方法6 6课程小结课程小结7 7作业练习作业练习 每个阶段的飞机设计理念各种典型飞行状态下飞机升力的大小及影响因素飞机载荷及其实用意义疲劳及腐蚀现象飞机维修方法第第1 1章章 飞机结构概论飞机结构概论六、课程小结六六.课程小结课程小结