無人機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計 課件 第五課時 固定翼無人機的結(jié)構(gòu)

第五課時固定翼無人機的結(jié)構(gòu)BU

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AVIATION目錄/CONTENTS§2固定翼飛機的機翼§4固定翼飛機的尾翼§3固定翼飛機的機身§5固定翼飛機的起落架§1固定翼飛機主要結(jié)構(gòu)組成§1固定翼飛機主要結(jié)構(gòu)組成固定翼飛機主要結(jié)構(gòu)組成固定翼飛機：由動力裝置產(chǎn)生前進的推力或拉力，由機身上的固定機翼產(chǎn)生升力，在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的航空器固定翼無人機與有人機的結(jié)構(gòu)構(gòu)造大體一致，主要由機身、機翼、動力裝置、尾翼和起落裝置等部分組成固定翼飛機主要結(jié)構(gòu)組成機翼作用：產(chǎn)生升力機翼具有上反角時，可為飛機提供一定的橫側(cè)穩(wěn)定性機翼上安裝有多個舵面，其前緣有前緣縫翼和襟翼，后緣有副翼和襟翼，上表面有擾流板固定翼飛機主要結(jié)構(gòu)組成機翼很多飛機的起落架和發(fā)動機安裝在機翼的結(jié)構(gòu)上機翼的內(nèi)部的油箱，用來存儲燃油固定翼飛機主要結(jié)構(gòu)組成機翼薄壁型結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要分成蒙皮和骨架結(jié)構(gòu)兩部分骨架結(jié)構(gòu)中，縱向構(gòu)件有翼梁、長桁和墻（腹板），橫向構(gòu)件有普通肋和加強肋固定翼飛機主要結(jié)構(gòu)組成機翼翼面結(jié)構(gòu)在根部與其他翼段或機身相連翼面構(gòu)件的基本功用是形成和保持翼面外形，以產(chǎn)生氣動力，同時承受和傳遞外載荷§2固定翼飛機的機翼固定翼飛機的機翼翼梁最強有力的縱向構(gòu)件主要作用：承受機翼的剪力和彎矩，在機翼根部與機身用固定連接接頭連接結(jié)構(gòu)形式：腹板式、整體式、桁架式固定翼飛機的機翼翼梁腹板式金屬翼梁：由緣條和腹板鉚接而成，截面為T形和L形整體式翼梁：鋁合金鍛制的腹板式翼梁，剛度大，截面面積尺寸可以更好地符合強度要求桁架式翼梁：由上、下緣條和許多直支柱、斜支柱連接而成，多用于低速重型飛機固定翼飛機的機翼翼梁分類：普通翼肋、加強翼肋主要作用：支持蒙皮、桁條、翼梁腹板，提高它們的穩(wěn)定性以及把蒙皮和桁條傳給它的局部空氣動力傳給翼梁腹板固定翼飛機的機翼桁條主要由薄鋁板制成主要作用：1.支撐蒙皮，防止它在承受局部空氣動力時產(chǎn)生過大的局部變形，并與蒙皮一起把局部空氣動力傳給翼肋2.提高蒙皮的抗剪和抗壓穩(wěn)定性，使它能更好地承受機翼的扭矩和彎矩3.與蒙皮一起承受由彎矩引起的軸向力固定翼飛機的機翼蒙皮作用：1.承受局部空氣動力、形成機翼外形2.在金屬蒙皮機翼結(jié)構(gòu)中，蒙皮還要承受機翼的扭矩和彎矩現(xiàn)代民航客機的機翼多采用整體式壁板結(jié)構(gòu)固定翼飛機的機翼外載荷形式：1.以分布載荷的形式作用于機翼上2.以集中載荷的形式作用于機翼上固定翼飛機的機翼外載荷分布載荷包括空氣動力和自身質(zhì)量力（重力和慣性力）機翼上部的尖頭：氣動力沿翼展方向的分布機翼下部的尖頭：質(zhì)量力沿翼展方向的分布與飛機飛行方向相反的空氣阻力和機翼中燃油重量作用在機翼上固定翼飛機的機翼外載荷集中載荷由其他部件通過接頭傳給機翼結(jié)構(gòu)，一般集中作用在個別連接點發(fā)動機傳給機翼的質(zhì)量力和拉力都是集中載荷當(dāng)飛機在地面停放、滑行和起飛著陸時，裝在機翼上的起落架傳給機翼的機身反作用力也是集中載荷固定翼飛機的機翼外載荷集中載荷力和力矩在機翼結(jié)構(gòu)中形成內(nèi)力平衡在剪力、彎矩和扭矩的作用下，機翼會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形彎矩使得機翼產(chǎn)生彎曲變形，扭矩導(dǎo)致機翼產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形§3固定翼飛機的機身固定翼飛機的機身主要作用：裝載人員、貨物、設(shè)備、武器和燃料等飛機其他結(jié)構(gòu)部件的安裝基礎(chǔ)將尾翼、機翼及發(fā)動機等連接成一個整體固定翼飛機的機身構(gòu)架式早期的低速飛機機身的承力構(gòu)架都做成四緣條的立體構(gòu)架為了減小飛機的阻力，在承力構(gòu)架外面固定有整形用的隔框、桁條和蒙皮，只承受局部空氣動力，不參加整個結(jié)構(gòu)的受力機身的剪力、彎矩和扭矩全部由構(gòu)架承受固定翼飛機的機身硬殼式機身結(jié)構(gòu)由蒙皮與少數(shù)隔框組成特點：沒有縱向構(gòu)件，硬殼式機身蒙皮厚，由蒙皮承受主要的應(yīng)力優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、氣動外形光滑、內(nèi)部空間可全部利用缺點：蒙皮材料的利用率不高、增重較大固定翼飛機的機身半硬殼式機身結(jié)構(gòu)使機身結(jié)構(gòu)的剛度能滿足飛行速度日益增大的要求，需要使蒙皮參加整個結(jié)構(gòu)的受力使用金屬蒙皮，并將蒙皮與隔框、大梁、桁條牢固地鉚接起來成為一個受力的整體固定翼飛機的機身半硬殼式機身結(jié)構(gòu)與機翼相比的區(qū)別：梁式機身的承力梁本身沒有腹板，利用機身蒙皮當(dāng)作它的腹板來承受載荷分類：桁梁式、桁條式固定翼飛機的機身半硬殼式機身結(jié)構(gòu)桁條與大梁：主要承受彎矩引起的軸向力蒙皮：除了承受部分軸向力外，還要承受全部扭矩與剪力隔框：保持機身的外形和承受局部空氣動力，承受各部件傳來的集中載荷，并將這些載荷分散地傳給蒙皮固定翼飛機的機身半硬殼式機身結(jié)構(gòu)桁梁式機身由幾根較強的大梁、桁條、蒙皮與隔框組成桁條和蒙皮較強，受壓穩(wěn)定性好，彎矩引起的軸向力全部由桁條式機身上、下部的蒙皮和桁條組成的壁板受拉、受壓來承受固定翼飛機的機身半硬殼式機身結(jié)構(gòu)桁梁式機身桁條和蒙皮較強，受壓穩(wěn)定性好，彎矩引起的軸向力全部由桁條式機身上、下部的蒙皮和桁條組成的壁板受拉、受壓來承受蒙皮加厚，改變機身空氣動力性能，增大機身結(jié)構(gòu)抗扭剛度§4固定翼飛機的尾翼固定翼飛機的尾翼主要功能：保持飛機的縱向平衡、保持飛機縱向和方向穩(wěn)定性、實現(xiàn)飛機縱向和方向操縱水平尾翼：由固定水平安定面和安裝在其后部的升降舵構(gòu)成垂直尾翼：由固定垂直安定面和安裝在其后部的方向舵組成固定翼飛機的尾翼升降舵：操控飛機的縱向運動方向舵：操縱飛機的橫向運動固定翼飛機的尾翼一般由梁、肋、桁條和蒙皮構(gòu)成，構(gòu)造方法與機翼相似尾翼形的種類：常規(guī)型、T形、十字形、Y形等§5固定翼飛機的起落架固定翼飛機的起落架主要功能：支撐飛行器停放、滑行、起飛和著陸滑跑一般由支柱、緩沖器、機輪、剎車裝置和收放機構(gòu)組成陸地上起降時，起落裝置一般由減震支柱和機輪構(gòu)成水上起降時，起落裝置為浮筒式或是雪地起降用的滑橇式固定翼飛機的起落架組成部分減震器：吸收著陸和滑跑時的沖擊能量，減小沖擊載荷，有利于減輕結(jié)構(gòu)重量，改善乘坐品質(zhì)支柱：承受地面各個方向的載荷并作為安裝機輪的支撐部件機輪：用于地面運動，并有一定的減震作用收放機構(gòu)：用于起落架的收起和放下、用于固定支柱，使支柱與機體成為一個整體受力的構(gòu)件固定翼飛機的起落架前三點式在飛機重心后并排安置兩個主輪，在飛機前部安置一個前輪優(yōu)點：前輪遠離飛機重心，允許強力制動而無倒立危險，因此能有效地縮短著陸滑跑距離飛機滑跑方向穩(wěn)定性好，起飛著陸容易操縱；機身軸線與地面基本水平，可避免噴氣發(fā)動機的燃氣燒壞跑道飛行員視界好固定翼飛機的起落架前三點式缺點：1.前起落架承受的載荷大，構(gòu)造復(fù)雜，尺寸大，重量大2.前輪會產(chǎn)生擺振現(xiàn)象，需要防止擺振的措施固定翼飛機的起落架后三點式在飛機重心前并排安置兩個主輪，在飛機尾部有一個較小的尾輪優(yōu)點：1.易于在飛機上安裝尾輪，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸、重量都較小2.著陸滑跑時迎角大，可利用較大的阻力來進行減速，縮短滑跑距離固定翼飛機的起落架后三點式缺點：1.在大速度滑跑時，遇到前方撞擊或強力剎車時，容易發(fā)生倒立2.速度較大時著陸容易跳起，造成低空失速3.滑跑過程中方向穩(wěn)定性差4.