图 " "%机身小开口加强及受力口盖
二、舱门
某些舱门属于中等开口(如旅客舱的出入舱门等)。中等开口不仅切断了受剪蒙皮,而且还切断了受正应力的构件(长桁)。由于舱门要迅速开启,它本身不能作为受力构件,故要通过开口周围的补强来传力。
对于此种情况的机身,开口周围的补强方案如图 " "&所示,其中( ’),( ()为围框式加强方案,也可利用机身本身原有的纵向桁条,采用井字形加强件组合而成。组成围框的杆件上将,有附加轴力,上、下、左、右四块蒙皮上的剪流将增大,可根据该部位载荷大小局部加强。图 " "&())即表示了一种开口周围加强垫板和加强型材的形式。这样轴向力的传递将在开口区之外的参与段内,通过蒙皮的剪切,把切断桁条上的轴向力集中到开口两侧的加强型材上去。该加强垫板应与周围的框缘和桁条共同构成一围框,同时可作为受剪和受轴力构件补强。有的旅客机上采用厚板化学铣切法加工此围框加强件,以减小偏心力矩,形成开口四周整体传力。
大开口舱门,如起落架舱门、炸弹舱门及空投物资的后舱门等,要求在空中也能打开和关闭,因此,舱门就不能用作受力构件;而且,这种开口一般都很大,再采用前面所述的局部加强办法是行不通了,必须寻求另外的加强办法。
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第一篇 )飞机原理与构造
图 " "机身中等开口的加强方案
(%)井字形及周边一圈加强条方案( &)原有纵横构件配合以井字形加强条方案
(’)开口周围的加强垫板和加强型材
图 " "()大开口时弯矩的传递
))图 " "(所示是一个开了炸弹舱门的机身中段受力示意图,下面着重讨论其
大开口区域的传力及构造情况。 *弯曲情况由于炸弹舱的大开口把机身下部的桁条和蒙皮都切去了一部分,因此在弯矩作
用下原来由它们承担的轴向力,就必然要重新分配到开口两侧的纵向构件(桁梁)上。 •,+•
此外,在开口两端的过渡区 ,桁条和蒙皮必须经过一段距离后才能参与受力(因交界处的正应力为 "。因此,开口区和过渡区的桁梁都需要加强,显然会引起结构重量的增加。
扭转情况
为了讨论扭矩 %,作用时,开口区的受力和构造特点,先看剪流在闭剖面及开剖面的分布情况。在闭周边段,常剪流 &" ’%( ()*)( *为机身牛径),其分布情况如图 + ,-,-(.)所示。在开口部分,扭矩不是由常剪流所平衡的,这是因为开口处没有蒙皮,无法提供这种剪流。所以扭矩的平衡主要是由未开口的两侧壁板剪流 &/所形成的力偶来平衡的,如图 + ,-,-( 0)所示。 &/在左右侧壁上大小相同,方向相反。由图 + ,-,-( .)可见,剪流在开口前与开口后是不相等的( &/ 1 &"),因此在隔框就出现了剪流的突变,即作用在前半框的剪流为 &",作用在后半框上的剪流为 &/,而且仅限于与左右侧壁连接的地方。故框上的综合剪流如图 + ,-,-( 2)所示。因此,开口处的隔框也必须加强,在有条件的情况下,一般都采用腹板加强框。从传力的角度来看,加强框在这里的作用是将闭周边段蒙皮的剪流传递给开口两侧的蒙皮,而开口段则用两侧蒙皮剪流 &/所组成的力偶与外扭矩 %(相平衡。
图 + ,-,-3机身大开口处蒙皮与端框的剪流变化(.)(0)开口处蒙皮 3(4)(5)(2)开口处端框
我们再来分析开口区梁与侧壁的受力情况。图 +,-,6表示开口区两侧壁的受 •++•
力情况。上面已知两侧壁的剪流为 ",若上下梁之间的高度为 ,则剪力 % ",此剪力 对每一个侧壁都组成力偶 &’。由于此侧壁是平衡的,所以必有附加弯矩 (与力偶 &’相平衡。附加弯矩 ’(使得桁梁产生正应力,正应力的方向在 )个桁梁中对角线的两桁梁是相同的。理论和试验表明,这种附加弯短 ’(衰减很快,其影响区的长度 *近似地与卉口区宽度相等,即 *%+,在 *段以外,影响就可认为不存在了。从这里可以看出:在扭矩的作用下,开口区的蒙皮、隔框和桁梁都要相应地加强。
图 , -. -/0机身大开口时端框加强的受力分析
至于炸弹舱门,除了承受作用在舱门上的气动载荷(尤其是打开时载荷较大),并不参加机身的总体受力。
第六节 0气密座舱的受力特点
现代飞机大都在空气稀薄的高空中飞行,为了保证空勤人员和旅客在高空飞行时的正常工作条件和生理要求,都采用了气密座舱。在气密舱中提供了必需的氧气、空气压力、温度和湿度。为了保证仪表、设备可靠地工作,需要使它的外界环境有一定的压力和温度,因而也需要把它们放在气密舱中。
气密座舱是薄壁结构,它除了受到由于气密要求引起的压差外,也可能还是机身整体受力的一部分。关于座舱增压的一般情况是:当高度低于 1 222 3 4 2225时,舱内压力与外界一样,不必增压。在高度超过 1 222 34 222 5以后,才开始增压。
在图 , -. -,2中曲线。代表一种典型的增压方式。它是从 1 2225高度开始增压并保持压力不变,当飞行高度超过 6 )225后,气密座舱内、外的压差已经达到 )7 ,2)89,为了保证结构不致破坏,就必须维持压差不再增加,于是气密座舱内部的压力也将随飞行高度的增加而下降。所以,飞机从海平面爬升到 1 222 5时,座舱内的气压变化和标准大气一致。在 12223 6)225的高度飞行时,舱内气压却始终相当于 1 222 5高度的标准大气压力。当飞行高度超过 6 )22 5以后,舱内气压虽然也随飞
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行高度的上升而下降,但始终比外界大 "%&。因此,当飞机在 ’的高度作巡航飞行时,舱内气压只相当于 ( (’高度时的气压,再加上有调温设备,气密舱内的环境还是比较舒适的。
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