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时间:2011-02-10 15:42来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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—球亏面作框,此时 , -。
(&)当 , -时机身结构的受力和设计。此时球面周缘的单位宽度上的总拉力为 .,它随 ,的增大而增大。 ." " %&
,
一般情况 ,约为机身半径的 & /&*0倍。此时力 .与机身纵轴方向有一夹角。将力 .分解成纵向分量 .和径向分量 .1。.传给机身蒙皮;径向载荷 .1与机身筒壁受舱压后在该剖面处向外的径向载荷抵消一部分,抵消后的净载荷将由布置在此处的加强环(环形框架)来承受(图 2* &2)。加强环此时相当于一个受到自身平衡的均布径向压力的圆环,其内力为切向压应力。
(3)球面框的构造以及与机身壁板的连接。球面框是腹板框的一种。该框由铝合金制成,由逐渐展宽的三角形板在边缘处以搭接的形式胶粘成整体,并在搭接处铆有 +&根型材加强。顶部有顶环,用一帽盖盖上。框板表面粘贴有径向和圆周方向的破损安全条带起止裂作用。球面框通过加强环与机身壁板连接,该框的加强环剖面形状接近于工字形。机身的长桁在球面框两侧用两角盒接头对接。蒙皮则在加强环处附加一对接垫板对接。球面框与机身结构之间的连接以及球面框的构造有很多种。
球面框不宜受 456平面内的集中力,以免曲板受弯。此时一般须在相应位置另布置一平面框或局部平面框来承受 456平面内的集中力。
3*平面腹板框
旅客机增压舱的前端一般采用平面腹板框。由于机身前端各种无线电、雷达设
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备密集,为提高空间利用率,采用平面腹板框容易满足内部布置的要求。战斗机驾驶舱比较小,安排紧凑,故前、后隔框均采用平面框。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。增压载荷均布作用在腹板上,腹板受弯,同时将增压载荷传到横、竖型材上。增压载荷的合力最终传到机身纵向构件上,与后端球面框传给它的轴向拉力 "。相平衡。
当机身截面为非圆形时增压舱段机身的结构特点
当机身为圆截面时,增压舱蒙皮的变形情况如图 % &’ &(( ))所示。当机身截面为椭圆形时,增压载荷有使截面趋于圆形的趋势,因隔框会限制其变形,因而在框内会产生弯曲内力。在( *),( +)两种情况下,上、下不同半径的圆弧交会处,蒙皮因增压载荷引起的拉应力不在同一方向上,将会产生分力 ,,此力只能在机身地板上平衡。比如可在剖面外形转折处,沿机身轴向,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。力 ,通过纵梁传给框腹板,进而传到地板横梁上。左、右两个力 ,。在横梁上互相平衡。

图 % &’ &(-在增压载荷作用下,机身截面形状与结构内力的关系())圆截面机身;椭圆截面机身;,双圆截面机身
(.)(*)(+)
/舱门与窗口
旅客机的舱门一般设计成介于“受力口盖”和“非受力口盖”之间。由增压载荷引起的周向张应力可由舱门承受;但由于要求舱门能迅速打开,机身结构上的其他载荷、内力由舱门周围的加强结构,包括门框来承受。
三、战斗机增压座舱的设计特点
战斗机驾驶员增压座舱一般空间小、形状复杂,尤其是两侧为进气道的飞机,座舱形状更为复杂。增压舱的侧壁可能受到由座舱自里向外的正压差作用,也可能因进气道内空气压力的影响受到由外向里的负压差的作用。
这类增压座舱由活动舱盖,左、右曲面侧壁,前、后平面腹板端框以及下部地板组成。舱盖上增压载荷的合力通过可随时打开的锁钩,以集中力的形式传到边框上。这部分结构的受力此处不作讨论。
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增压舱的侧壁由蒙皮、周向布置的加强筋和桁梁组成。当座舱侧壁受负压差时,侧壁的受力状态相当于把进气道看作一个受内压的容器,所以侧壁是以蒙皮内的张力平衡负压力的。蒙皮的周向张力传给上、下桁梁。桁梁两端固定在前、后机身上,所以桁梁相当于受分布载荷的双支点梁。作用在单位宽度蒙皮上的周向拉力为
" 式中%—
—侧壁的曲率半径。
当座舱受正压差时(图 &’ ()( *)),蒙皮把压力传给加强筋。加强筋上的压力以集中力 +的形式传给上、下桁梁,桁梁承弯。加强筋的受力则类似于拱,其单位长度上的压力为
,-" •.式中%.—
—加强筋间距。
第四节%机身与其他部件以及发动机的连接设计
机身结构把机翼、尾翼、起落架,有时还有发动机,通过各种连接接头连成一个整体。这些连接设计,其中尤其是机翼一机身连接设计是飞机结构设计中最重要的设计环节之一。这一方面固然是由于这些连接的重要性;同时还因为在机翼一机身对接区这些部件的对接构件可能与其他多个构件还有连接关系,受载情况复杂,有多重传力路线,不易得到正确的分析结果,且构件的连接部位和连接元件(如大模锻件接头、耳片接头、连接螺栓等等)往往对疲劳开裂敏感。因此,设计时要做到受力合理;制造、装配的工艺性好;易进行检测、维护;修理更换方便;除保证强度外,关键件的损伤容限和耐久性设计还应达到用户提出的损伤容限和耐久性的具体指标;同时应使结构重量尽量轻,具有最好的经济性。为此,在设计过程中必须充分运用综合设计体制,与设计的各有关方面随时进行充分协商,以获得最满意的设计。
连接设计的内容包括以下内容:接头的布置位置(一般在结构布局时已确定)、接头的构造形式、工艺成形方法、接头的配合间隙与容差等。各种设计方案必须经过准确、充分的强度计算,对关键件要做损伤容限、耐久性分析比较,以及必要的可靠性分析,最后完成有关的试验。
一、机翼一机身的对接设计
)’机翼一机身的对接型式
如图 / 0& 0/所示,机翼—机身的对接可分为有机翼通过机身和左右机翼连于机身两侧两种型式。机翼通过时又可分为整个中央翼翼盒通过或只有几根翼梁通过两种。
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图  " "有中央翼贯通与无中央翼贯通的对接(%)上单翼;下单翼;,中单翼
(&)(’)(())—机翼; —翼、身对接框; *—锻件; +—贯通部分当机翼为单块式时,让中央翼翼盒贯通机身才符合经济原则。此时若机翼为上单翼或下单翼布置时(运输机通常采用的机翼位置),与机身部位安排的矛盾不大,可以让翼盒通过。战斗机一般采用中单翼布局,由于机身内部空间紧张,通常不可能让中央翼通过,此时只能在机身两侧用几个集中接头与之连接,但应尽量将翼梁(或其缘条)穿过机身,或作为框的一部分通过。根据机翼与机身连接框的多少,可分为双框式与多框式。有中央翼通过的运输
 
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