飛機(jī)的外載荷分解PPT課件

1、1.1 飛機(jī)的載荷飛機(jī)的載荷外載荷：飛機(jī)在起飛、飛行、著陸及地面停放等過(guò)程中， 作用在飛機(jī)上的外力外載荷：空氣動(dòng)力、慣性力以及飛機(jī)在著陸、 地面滑行和停機(jī)時(shí)地面的反作用力第1頁(yè)/共35頁(yè)飛機(jī)做等速直線水平飛行時(shí)，作用在飛機(jī)上的外載飛機(jī)做等速直線水平飛行時(shí)，作用在飛機(jī)上的外載荷有：升力荷有：升力Y0、阻力、阻力X0、重力、重力G和推和推(拉拉)力力P0 GY0Y0 G P0 X0第2頁(yè)/共35頁(yè)水平飛行水平飛行第3頁(yè)/共35頁(yè)Y (升力)G (重力)P (推力推力)X (阻力阻力)G(G(重力）重力）Y(Y(升力升力）飛機(jī)在等速直線水平飛行時(shí)的外載荷第4頁(yè)/共35頁(yè)什么是飛機(jī)的外載荷？著陸時(shí)，作

2、用在飛機(jī)什么是飛機(jī)的外載荷？著陸時(shí)，作用在飛機(jī)上的外載荷有哪些？上的外載荷有哪些？ 飛機(jī)在起飛、飛行、飛機(jī)在起飛、飛行、著陸及地面停放等過(guò)程中，著陸及地面停放等過(guò)程中，作用在飛機(jī)上的外力稱為作用在飛機(jī)上的外力稱為飛機(jī)的外載荷。著陸時(shí)，飛機(jī)的外載荷。著陸時(shí)，作用在飛機(jī)上的外載荷包作用在飛機(jī)上的外載荷包括重力，升力，及地面的括重力，升力，及地面的反作用力。反作用力。 第5頁(yè)/共35頁(yè)飛機(jī)飛行時(shí)，作用在飛機(jī)上的外載荷有哪些？飛機(jī)飛行時(shí)，作用在飛機(jī)上的外載荷有哪些？做等速直線水平飛行時(shí)，各力之間的關(guān)系？做等速直線水平飛行時(shí)，各力之間的關(guān)系？飛機(jī)飛行時(shí)，作用在飛機(jī)上的外載荷有：升力、重力、推力和阻力。飛

3、機(jī)飛行時(shí)，作用在飛機(jī)上的外載荷有：升力、重力、推力和阻力。Y=G;P=XY=G;P=X。抬。抬頭力矩等于低頭力矩。頭力矩等于低頭力矩。第6頁(yè)/共35頁(yè)1.2 1.2 飛機(jī)的過(guò)載飛機(jī)的過(guò)載 飛機(jī)重心的過(guò)載一、過(guò)載的基本概念 在曲線飛行中，作用于飛機(jī)上的升力經(jīng)常不等于飛機(jī)的重量。為了衡量飛機(jī)在某一飛行狀態(tài)下受外載荷的嚴(yán)重程度，引出過(guò)載(或稱載荷因數(shù))這一概念。 第7頁(yè)/共35頁(yè)二、過(guò)載的定義二、過(guò)載的定義 作用在飛機(jī)某方向的除重力之外的外載荷與飛機(jī)重量的比值，稱為該方向的飛機(jī)重心過(guò)載，用n表示。 飛機(jī)在Y軸方向的過(guò)載，等于飛機(jī)升力（Y）與飛機(jī)重量的比值，即GYnyGYnyGYnyGYnyGYnyG

4、YnyGYnyGYnyGYny第8頁(yè)/共35頁(yè)Y (立軸立軸)Z (橫軸橫軸)X (縱軸縱軸)飛機(jī)重心飛機(jī)重心第9頁(yè)/共35頁(yè) 飛機(jī)在X軸方向的過(guò)載等于發(fā)動(dòng)機(jī)推力P與飛機(jī)阻力X之差與飛機(jī)重量的比值，即GXPnxGXPnxGXPnx)(第10頁(yè)/共35頁(yè) 飛機(jī)在飛機(jī)在Z Z軸方向的過(guò)載等于飛機(jī)側(cè)向力（軸方向的過(guò)載等于飛機(jī)側(cè)向力（Z Z）與）與飛機(jī)重量的比值，即飛機(jī)重量的比值，即GZnzynynxnZn飛機(jī)在飛行中，Y軸方向的過(guò)載 往往較大，它是飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要指標(biāo)之一，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要取決于Y方向的過(guò)載。而其它兩個(gè)方向的過(guò)載（ ）較小，它們對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響也較小。，ynxnzn第11頁(yè)

5、/共35頁(yè)什么是飛機(jī)的重心過(guò)載？什么是飛機(jī)升力方向的過(guò)載？什么是飛機(jī)的重心過(guò)載？什么是飛機(jī)升力方向的過(guò)載？作用在飛機(jī)某方向的除重力之外的外載荷與飛機(jī)重量的比值，稱為該方作用在飛機(jī)某方向的除重力之外的外載荷與飛機(jī)重量的比值，稱為該方向的飛機(jī)重心過(guò)載。飛機(jī)在升力方向的過(guò)載等于飛機(jī)升力與飛機(jī)重向的飛機(jī)重心過(guò)載。飛機(jī)在升力方向的過(guò)載等于飛機(jī)升力與飛機(jī)重量的比值量的比值.第12頁(yè)/共35頁(yè)三、過(guò)載的大小三、過(guò)載的大小 在不同的飛行狀態(tài)下，飛機(jī)重心過(guò)載的大小往往不一樣。過(guò)載可能大于1、小于1、等于1、等于零甚至是負(fù)值，這決定于曲線飛行時(shí)升力的大小和方向。 飛機(jī)平飛時(shí)，升力等于飛機(jī)的重量， 等于1； 曲線飛

6、行時(shí)，升力經(jīng)常不等于1。 飛行員柔和推桿使飛機(jī)由平飛進(jìn)入下滑的過(guò)程中，升力比飛機(jī)重量稍小一些， 就小于1； 當(dāng)飛機(jī)平飛時(shí)遇到強(qiáng)大的垂直向下的突風(fēng)或在垂直平面內(nèi)做機(jī)動(dòng)飛行時(shí)，駕駛員推桿過(guò)猛，升力就會(huì)變成負(fù)值， 也就變?yōu)樨?fù)值； 當(dāng)飛機(jī)以無(wú)升力迎角垂直俯沖時(shí)，載荷因數(shù)就等于零。ynynyn第13頁(yè)/共35頁(yè) 的正、負(fù)號(hào)與升力的正、負(fù)號(hào)一致，而升力的正、負(fù)號(hào)取決于升力與飛機(jī)Y軸（立軸）的關(guān)系。如果升力的方向與Y軸相同，則取正號(hào)；反之則取負(fù)號(hào)。yn第14頁(yè)/共35頁(yè) 飛機(jī)的重心過(guò)載可能大于飛機(jī)的重心過(guò)載可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1，或等，或等于零，甚至是負(fù)值，這取于零，甚至是負(fù)值，這取決

7、于飛行時(shí)升力的大小和決于飛行時(shí)升力的大小和方向。方向。飛行中飛機(jī)重心處飛行中飛機(jī)重心處Y方向過(guò)載是否一定等于方向過(guò)載是否一定等于1，為什么？為什么？第15頁(yè)/共35頁(yè)當(dāng)駕駛員猛推桿使飛機(jī)進(jìn)入下滑時(shí)，為什么飛機(jī)當(dāng)駕駛員猛推桿使飛機(jī)進(jìn)入下滑時(shí)，為什么飛機(jī)Y方向的過(guò)載可能為負(fù)值？方向的過(guò)載可能為負(fù)值？ 駕駛員猛推桿可能使飛機(jī)的迎駕駛員猛推桿可能使飛機(jī)的迎角減小過(guò)大，產(chǎn)生負(fù)的升力。角減小過(guò)大，產(chǎn)生負(fù)的升力。 第16頁(yè)/共35頁(yè)四、過(guò)載的意義四、過(guò)載的意義過(guò)載表示飛機(jī)的外載荷（除重力外）與飛機(jī) 重力的關(guān)系。這種關(guān)系用倍數(shù)來(lái)表示，是一個(gè)相對(duì)值。第17頁(yè)/共35頁(yè)飛機(jī)各部位的局部過(guò)載飛機(jī)各部位的局部過(guò)載 在

8、研究飛機(jī)各部件的載荷時(shí)，只知道飛機(jī)的過(guò)載是不夠的，還必須知道部件的過(guò)載。部件過(guò)載是該部件在某一飛行狀態(tài)中的質(zhì)量力與其本身重量的比值。當(dāng)飛機(jī)沒(méi)有對(duì)重心的角加速度時(shí)，部件的過(guò)載等于飛機(jī)的過(guò)載；當(dāng)飛機(jī)有對(duì)重心的角加速度時(shí)，飛機(jī)重心以外各部件的過(guò)載，等于飛機(jī)的過(guò)載加上或減去一個(gè)附加過(guò)載。第18頁(yè)/共35頁(yè) 前面在研究飛機(jī)過(guò)載時(shí)，是把整架飛機(jī)當(dāng)作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)來(lái)看待的，因此，計(jì)算得到的過(guò)載是指飛機(jī)重心處的過(guò)載。當(dāng)飛機(jī)繞重心有角加速度 (抬頭為正)時(shí)，飛機(jī)各部位的過(guò)載值就會(huì)發(fā)生改變。 zzzz第19頁(yè)/共35頁(yè)在飛機(jī)縱軸上，在飛機(jī)縱軸上，A A、B B分別為飛機(jī)重心前、后兩點(diǎn)。試問(wèn)，當(dāng)飛分別為飛機(jī)重心前、后兩點(diǎn)

9、。試問(wèn)，當(dāng)飛機(jī)繞機(jī)繞Z Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)抬頭瞬間，這兩處軸轉(zhuǎn)動(dòng)抬頭瞬間，這兩處Y Y方向過(guò)載與重心過(guò)載的關(guān)系？方向過(guò)載與重心過(guò)載的關(guān)系？這兩處這兩處Y Y方向過(guò)載等于重心過(guò)載加上附加過(guò)載；方向過(guò)載等于重心過(guò)載加上附加過(guò)載；A A處過(guò)載大于重心過(guò)載，處過(guò)載大于重心過(guò)載，B B處過(guò)載小處過(guò)載小于重心過(guò)載。于重心過(guò)載。第20頁(yè)/共35頁(yè) 當(dāng)飛機(jī)繞重心有一個(gè)抬頭的角加速度 時(shí)，在機(jī)身上某一點(diǎn) 處，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)線加速度：zigxganiziyi ,gxnnnnizii 這個(gè)附加的線加速度 將產(chǎn)生一個(gè)附加的過(guò)載 ，即式中 g-重力加速度。 因此，在 點(diǎn)處的局部過(guò)載 為yiaingxganizyiiiiingxnn

10、nnizii第21頁(yè)/共35頁(yè)飛機(jī)各部位的局部過(guò)載沿飛機(jī)各部位的局部過(guò)載沿飛機(jī)長(zhǎng)度是按直線規(guī)律變飛機(jī)長(zhǎng)度是按直線規(guī)律變化的。部件距離飛機(jī)的重化的。部件距離飛機(jī)的重心越遠(yuǎn)，或飛機(jī)繞重心轉(zhuǎn)心越遠(yuǎn)，或飛機(jī)繞重心轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度越大，該部動(dòng)的角加速度越大，該部件的附加過(guò)載也越大。只件的附加過(guò)載也越大。只有當(dāng)飛機(jī)繞重心的角加速有當(dāng)飛機(jī)繞重心的角加速度為零時(shí)，飛機(jī)上沿縱向度為零時(shí)，飛機(jī)上沿縱向各點(diǎn)處的過(guò)載才相等，都各點(diǎn)處的過(guò)載才相等，都等于飛機(jī)重心處的過(guò)載。等于飛機(jī)重心處的過(guò)載。0 z第22頁(yè)/共35頁(yè)當(dāng)飛機(jī)繞當(dāng)飛機(jī)繞Z Z軸加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為什么距重心越遠(yuǎn)產(chǎn)生軸加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為什么距重心越遠(yuǎn)產(chǎn)生的的Y Y方向附

11、加過(guò)載值越大？方向附加過(guò)載值越大？重心外各點(diǎn)的附加線加速度等于角加速度與此點(diǎn)到重心距離的乘積，距離越遠(yuǎn)，附加線加速度越大，附加過(guò)載就越大。第23頁(yè)/共35頁(yè)飛機(jī)著陸時(shí)的過(guò)載飛機(jī)著陸時(shí)的過(guò)載 飛機(jī)著陸接地時(shí)的速度可分解為水平分速和垂直分速。由于水平分速是在著陸滑跑過(guò)程中逐漸消失的，因此飛機(jī)沿水平方向的受力不大；垂直分速是在飛機(jī)與地面相對(duì)撞擊后很短的時(shí)間內(nèi)消失的，故飛機(jī)沿垂直方向的撞擊力較大。飛機(jī)著陸接地時(shí)承受的載荷，主要就是作用于起落架的垂直撞擊力。飛機(jī)接地時(shí)垂直方向的過(guò)載，為作用于起落架上的垂直撞擊力與飛機(jī)重量的比值。第24頁(yè)/共35頁(yè) 飛機(jī)著陸時(shí)，由于飛機(jī)的垂直下降速度在很短的飛機(jī)著陸時(shí)，由

12、于飛機(jī)的垂直下降速度在很短的時(shí)間內(nèi)降為零，出現(xiàn)很大的負(fù)加速度，這將引起時(shí)間內(nèi)降為零，出現(xiàn)很大的負(fù)加速度，這將引起著陸過(guò)載著陸過(guò)載。 飛機(jī)著陸過(guò)載：起落架的實(shí)際著陸外載荷與 飛機(jī)停放在地面時(shí)起落架的 停機(jī)載荷之比，即：GYNGppnlYylg, 0lg第25頁(yè)/共35頁(yè) 如果飛機(jī)沒(méi)有繞重心的角加速度，則部如果飛機(jī)沒(méi)有繞重心的角加速度，則部件的過(guò)載就等于飛機(jī)重心的過(guò)載；否則，件的過(guò)載就等于飛機(jī)重心的過(guò)載；否則，還要加上由角加速度引起的附加過(guò)載。還要加上由角加速度引起的附加過(guò)載。 例如：前三點(diǎn)式起落架飛機(jī)以兩個(gè)主輪接例如：前三點(diǎn)式起落架飛機(jī)以兩個(gè)主輪接地時(shí)，作用于起落架的載荷對(duì)飛機(jī)重心的地時(shí)，作用于

13、起落架的載荷對(duì)飛機(jī)重心的力矩，要使飛機(jī)產(chǎn)生機(jī)頭下俯的角加速度。力矩，要使飛機(jī)產(chǎn)生機(jī)頭下俯的角加速度。這時(shí)，飛機(jī)重心后面的部件，其過(guò)載等于這時(shí)，飛機(jī)重心后面的部件，其過(guò)載等于飛機(jī)重心過(guò)載加上一個(gè)附加過(guò)載；而飛機(jī)飛機(jī)重心過(guò)載加上一個(gè)附加過(guò)載；而飛機(jī)重心前面的部件，則應(yīng)減去一個(gè)附加過(guò)載。重心前面的部件，則應(yīng)減去一個(gè)附加過(guò)載。 第26頁(yè)/共35頁(yè)飛機(jī)雙輪接地時(shí)飛機(jī)雙輪接地時(shí)Y Y方向的過(guò)載方向的過(guò)載?第27頁(yè)/共35頁(yè)G角加速度角加速度角加速度GP第28頁(yè)/共35頁(yè)前三點(diǎn)式飛機(jī)以兩主輪接地著前三點(diǎn)式飛機(jī)以兩主輪接地著陸時(shí)，沿機(jī)身縱向各點(diǎn)的陸時(shí)，沿機(jī)身縱向各點(diǎn)的Y Y方向方向過(guò)載值的分布情況。過(guò)載值的分

14、布情況。各點(diǎn)的各點(diǎn)的Y方向過(guò)載值等于重心過(guò)載與附加過(guò)載之和。各點(diǎn)的方向過(guò)載值等于重心過(guò)載與附加過(guò)載之和。各點(diǎn)的Y方向過(guò)載值沿機(jī)身縱向呈線性分布，重心前各點(diǎn)的方向過(guò)載值沿機(jī)身縱向呈線性分布，重心前各點(diǎn)的Y方向方向過(guò)載值小于重心過(guò)載，重心后各點(diǎn)的過(guò)載值小于重心過(guò)載，重心后各點(diǎn)的Y方向過(guò)載值大于重心方向過(guò)載值大于重心過(guò)載。過(guò)載。第29頁(yè)/共35頁(yè)1.3 飛機(jī)最大使用過(guò)載和最大允許速壓飛機(jī)最大使用過(guò)載和最大允許速壓 飛機(jī)的最大使用過(guò)載GnYy 過(guò)載ny越大，說(shuō)明作用在飛機(jī)上的升力Y也越大。所以，飛機(jī)在飛行中的過(guò)載值ny就表示了飛機(jī)受力的大小。通常把飛機(jī)在飛行中出現(xiàn)的過(guò)載值ny稱為使用過(guò)載，用ny,se

15、r表示。設(shè)計(jì)飛機(jī)時(shí)所規(guī)定的最大使用過(guò)載值，稱為最大使用過(guò)載，用ny,ser,max表示。第30頁(yè)/共35頁(yè) 各種飛機(jī)的最大使用過(guò)載，主要是由飛機(jī)的機(jī)動(dòng)飛行能力，飛行員生理上的限制，以及在飛行中因氣流不穩(wěn)定而可能受到的外載荷等因素確定的。 對(duì)于不能做特技飛行的飛機(jī)，例如大型運(yùn)輸機(jī)，其最大使用過(guò)載通常是由飛機(jī)在不穩(wěn)定氣流中飛行時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)載來(lái)確定的。大型運(yùn)輸機(jī)的最大使用正過(guò)載大約為34，最大使用負(fù)過(guò)載為1.52.5。 一架飛機(jī)的最大使用過(guò)載規(guī)定得越大，飛機(jī)結(jié)構(gòu)承受外載荷的能力就越強(qiáng)。第31頁(yè)/共35頁(yè)飛機(jī)的最大允許速壓飛機(jī)的最大允許速壓22Vq物理量q稱為速壓。 飛機(jī)平飛時(shí)，可以根據(jù)飛機(jī)在不同高度時(shí)的需用推力和發(fā)動(dòng)飛機(jī)平飛時(shí)，可以根據(jù)飛機(jī)在不同高度時(shí)的需用推力和發(fā)動(dòng)機(jī)的可用推力之間的關(guān)系，確定出各個(gè)高度上的最大平飛速機(jī)的可用推力之間的關(guān)系，確定出各個(gè)高度上的最大平飛速度度VH,max，飛機(jī)在各個(gè)高度上的最大速壓為：，飛機(jī)在各個(gè)高度上的最大速壓為：22max,max,HHHVq第32頁(yè)/共35頁(yè) 在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常規(guī)定某一