飛機的外載荷分解PPT課件

1、1.1 飛機的載荷飛機的載荷外載荷：飛機在起飛、飛行、著陸及地面停放等過程中， 作用在飛機上的外力外載荷：空氣動力、慣性力以及飛機在著陸、 地面滑行和停機時地面的反作用力第1頁/共35頁飛機做等速直線水平飛行時，作用在飛機上的外載飛機做等速直線水平飛行時，作用在飛機上的外載荷有：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/共35頁水平飛行水平飛行第3頁/共35頁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）飛機在等速直線水平飛行時的外載荷第4頁/共35頁什么是飛機的外載荷？著陸時，作

2、用在飛機什么是飛機的外載荷？著陸時，作用在飛機上的外載荷有哪些？上的外載荷有哪些？ 飛機在起飛、飛行、飛機在起飛、飛行、著陸及地面停放等過程中，著陸及地面停放等過程中，作用在飛機上的外力稱為作用在飛機上的外力稱為飛機的外載荷。著陸時，飛機的外載荷。著陸時，作用在飛機上的外載荷包作用在飛機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/共35頁飛機飛行時，作用在飛機上的外載荷有哪些？飛機飛行時，作用在飛機上的外載荷有哪些？做等速直線水平飛行時，各力之間的關系？做等速直線水平飛行時，各力之間的關系？飛機飛行時，作用在飛機上的外載荷有：升力、重力、推力和阻力。飛

3、機飛行時，作用在飛機上的外載荷有：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/共35頁1.2 1.2 飛機的過載飛機的過載 飛機重心的過載一、過載的基本概念 在曲線飛行中，作用于飛機上的升力經(jīng)常不等于飛機的重量。為了衡量飛機在某一飛行狀態(tài)下受外載荷的嚴重程度，引出過載(或稱載荷因數(shù))這一概念。 第7頁/共35頁二、過載的定義二、過載的定義 作用在飛機某方向的除重力之外的外載荷與飛機重量的比值，稱為該方向的飛機重心過載，用n表示。 飛機在Y軸方向的過載，等于飛機升力（Y）與飛機重量的比值，即GYnyGYnyGYnyGYnyGYnyG

4、YnyGYnyGYnyGYny第8頁/共35頁Y (立軸立軸)Z (橫軸橫軸)X (縱軸縱軸)飛機重心飛機重心第9頁/共35頁 飛機在X軸方向的過載等于發(fā)動機推力P與飛機阻力X之差與飛機重量的比值，即GXPnxGXPnxGXPnx)(第10頁/共35頁 飛機在飛機在Z Z軸方向的過載等于飛機側(cè)向力（軸方向的過載等于飛機側(cè)向力（Z Z）與）與飛機重量的比值，即飛機重量的比值，即GZnzynynxnZn飛機在飛行中，Y軸方向的過載 往往較大，它是飛機結(jié)構設計中的主要指標之一，飛機的結(jié)構強度主要取決于Y方向的過載。而其它兩個方向的過載（ ）較小，它們對飛機結(jié)構強度的影響也較小。，ynxnzn第11頁

5、/共35頁什么是飛機的重心過載？什么是飛機升力方向的過載？什么是飛機的重心過載？什么是飛機升力方向的過載？作用在飛機某方向的除重力之外的外載荷與飛機重量的比值，稱為該方作用在飛機某方向的除重力之外的外載荷與飛機重量的比值，稱為該方向的飛機重心過載。飛機在升力方向的過載等于飛機升力與飛機重向的飛機重心過載。飛機在升力方向的過載等于飛機升力與飛機重量的比值量的比值.第12頁/共35頁三、過載的大小三、過載的大小 在不同的飛行狀態(tài)下，飛機重心過載的大小往往不一樣。過載可能大于1、小于1、等于1、等于零甚至是負值，這決定于曲線飛行時升力的大小和方向。 飛機平飛時，升力等于飛機的重量， 等于1； 曲線飛

6、行時，升力經(jīng)常不等于1。 飛行員柔和推桿使飛機由平飛進入下滑的過程中，升力比飛機重量稍小一些， 就小于1； 當飛機平飛時遇到強大的垂直向下的突風或在垂直平面內(nèi)做機動飛行時，駕駛員推桿過猛，升力就會變成負值， 也就變?yōu)樨撝担?當飛機以無升力迎角垂直俯沖時，載荷因數(shù)就等于零。ynynyn第13頁/共35頁 的正、負號與升力的正、負號一致，而升力的正、負號取決于升力與飛機Y軸（立軸）的關系。如果升力的方向與Y軸相同，則取正號；反之則取負號。yn第14頁/共35頁 飛機的重心過載可能大于飛機的重心過載可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1，或等，或等于零，甚至是負值，這取于零，甚至是負值，這取決

7、于飛行時升力的大小和決于飛行時升力的大小和方向。方向。飛行中飛機重心處飛行中飛機重心處Y方向過載是否一定等于方向過載是否一定等于1，為什么？為什么？第15頁/共35頁當駕駛員猛推桿使飛機進入下滑時，為什么飛機當駕駛員猛推桿使飛機進入下滑時，為什么飛機Y方向的過載可能為負值？方向的過載可能為負值？ 駕駛員猛推桿可能使飛機的迎駕駛員猛推桿可能使飛機的迎角減小過大，產(chǎn)生負的升力。角減小過大，產(chǎn)生負的升力。 第16頁/共35頁四、過載的意義四、過載的意義過載表示飛機的外載荷（除重力外）與飛機 重力的關系。這種關系用倍數(shù)來表示，是一個相對值。第17頁/共35頁飛機各部位的局部過載飛機各部位的局部過載 在

8、研究飛機各部件的載荷時，只知道飛機的過載是不夠的，還必須知道部件的過載。部件過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。當飛機沒有對重心的角加速度時，部件的過載等于飛機的過載；當飛機有對重心的角加速度時，飛機重心以外各部件的過載，等于飛機的過載加上或減去一個附加過載。第18頁/共35頁 前面在研究飛機過載時，是把整架飛機當作一個質(zhì)點來看待的，因此，計算得到的過載是指飛機重心處的過載。當飛機繞重心有角加速度 (抬頭為正)時，飛機各部位的過載值就會發(fā)生改變。 zzzz第19頁/共35頁在飛機縱軸上，在飛機縱軸上，A A、B B分別為飛機重心前、后兩點。試問，當飛分別為飛機重心前、后兩點

9、。試問，當飛機繞機繞Z Z軸轉(zhuǎn)動抬頭瞬間，這兩處軸轉(zhuǎn)動抬頭瞬間，這兩處Y Y方向過載與重心過載的關系？方向過載與重心過載的關系？這兩處這兩處Y Y方向過載等于重心過載加上附加過載；方向過載等于重心過載加上附加過載；A A處過載大于重心過載，處過載大于重心過載，B B處過載小處過載小于重心過載。于重心過載。第20頁/共35頁 當飛機繞重心有一個抬頭的角加速度 時，在機身上某一點 處，就會產(chǎn)生一個線加速度：zigxganiziyi ,gxnnnnizii 這個附加的線加速度 將產(chǎn)生一個附加的過載 ，即式中 g-重力加速度。 因此，在 點處的局部過載 為yiaingxganizyiiiiingxnn

10、nnizii第21頁/共35頁飛機各部位的局部過載沿飛機各部位的局部過載沿飛機長度是按直線規(guī)律變飛機長度是按直線規(guī)律變化的。部件距離飛機的重化的。部件距離飛機的重心越遠，或飛機繞重心轉(zhuǎn)心越遠，或飛機繞重心轉(zhuǎn)動的角加速度越大，該部動的角加速度越大，該部件的附加過載也越大。只件的附加過載也越大。只有當飛機繞重心的角加速有當飛機繞重心的角加速度為零時，飛機上沿縱向度為零時，飛機上沿縱向各點處的過載才相等，都各點處的過載才相等，都等于飛機重心處的過載。等于飛機重心處的過載。0 z第22頁/共35頁當飛機繞當飛機繞Z Z軸加速轉(zhuǎn)動時，為什么距重心越遠產(chǎn)生軸加速轉(zhuǎn)動時，為什么距重心越遠產(chǎn)生的的Y Y方向附

11、加過載值越大？方向附加過載值越大？重心外各點的附加線加速度等于角加速度與此點到重心距離的乘積，距離越遠，附加線加速度越大，附加過載就越大。第23頁/共35頁飛機著陸時的過載飛機著陸時的過載 飛機著陸接地時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程中逐漸消失的，因此飛機沿水平方向的受力不大；垂直分速是在飛機與地面相對撞擊后很短的時間內(nèi)消失的，故飛機沿垂直方向的撞擊力較大。飛機著陸接地時承受的載荷，主要就是作用于起落架的垂直撞擊力。飛機接地時垂直方向的過載，為作用于起落架上的垂直撞擊力與飛機重量的比值。第24頁/共35頁 飛機著陸時，由于飛機的垂直下降速度在很短的飛機著陸時，由

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

13、起落架的載荷對飛機重心的力矩，要使飛機產(chǎn)生機頭下俯的角加速度。力矩，要使飛機產(chǎn)生機頭下俯的角加速度。這時，飛機重心后面的部件，其過載等于這時，飛機重心后面的部件，其過載等于飛機重心過載加上一個附加過載；而飛機飛機重心過載加上一個附加過載；而飛機重心前面的部件，則應減去一個附加過載。重心前面的部件，則應減去一個附加過載。 第26頁/共35頁飛機雙輪接地時飛機雙輪接地時Y Y方向的過載方向的過載?第27頁/共35頁G角加速度角加速度角加速度GP第28頁/共35頁前三點式飛機以兩主輪接地著前三點式飛機以兩主輪接地著陸時，沿機身縱向各點的陸時，沿機身縱向各點的Y Y方向方向過載值的分布情況。過載值的分

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

15、r表示。設計飛機時所規(guī)定的最大使用過載值，稱為最大使用過載，用ny,ser,max表示。第30頁/共35頁 各種飛機的最大使用過載，主要是由飛機的機動飛行能力，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。 對于不能做特技飛行的飛機，例如大型運輸機，其最大使用過載通常是由飛機在不穩(wěn)定氣流中飛行時可能產(chǎn)生的過載來確定的。大型運輸機的最大使用正過載大約為34，最大使用負過載為1.52.5。 一架飛機的最大使用過載規(guī)定得越大，飛機結(jié)構承受外載荷的能力就越強。第31頁/共35頁飛機的最大允許速壓飛機的最大允許速壓22Vq物理量q稱為速壓。 飛機平飛時，可以根據(jù)飛機在不同高度時的需用推力和發(fā)動飛機平飛時，可以根據(jù)飛機在不同高度時的需用推力和發(fā)動機的可用推力之間的關系，確定出各個高度上的最大平飛速機的可用推力之間的關系，確定出各個高度上的最大平飛速度度VH,max，飛機在各個高度上的最大速壓為：，飛機在各個高度上的最大速壓為：22max,max,HHHVq第32頁/共35頁 在飛機結(jié)構設計過程中，通常規(guī)定某一