超轻型飞机结构设计.docx

飞机构造学结课大作业
——超轻型飞机结构总体设计

目录

一．总体外形设计
二．机翼结构设计
三．机身结构设计
四．尾翼结构设计
五．起落架结构设计
六．连接处结构设计
七．设计心得与体会

一． 总体外形设计

飞机主机翼采用中单翼布局，附加翼尖小翼。主翼接口放在机身重心附近，机翼内部布置储油箱和起落架的收纳藏。垂尾平尾采用平尾安装在垂尾上的后掠翼式布局，整体采用对称翼型。飞机采用前三点可收放式起落架，机身上设置整流罩减阻。

二． 机翼结构设计

1. 机翼

平直翼型 ： 低速气动特性良好，诱导阻力小，升阻比大。
梯形结构： 制造工艺比较简单且诱导阻力比较小且结构重量轻。机翼翼尖有一定的后掠，能增加横向安定性。
平凸翼型： 结构简单，便与生产，而且气动特性比较好。
中单翼型 ： 干扰阻力最小，起落架高度相对降低，收藏所占空间也较小。
翼尖小翼： 可增加飞机的飞行速度，飞行时间，减小了飞行阻力，减少油耗，翼尖涡流。

2. 翼梁

翼梁是飞机中的主要受力构件,它承受机翼的剪力和弯矩。翼梁主要由上、下缘条和腹板组成,缘条承受由弯矩而产生的拉,压轴向力;腹板承受剪切力。本次设计采用具有“工”字形剖面的腹板式翼梁。

腹板式翼梁：相同的高度和同等的重量的情况下,带有立柱加强而腹板上无任何开孔,其强度最大。另外，这种结构的翼梁制造工艺简单,成本低，适用于超轻型飞机的设计与制造。

3.纵墙

它是一根缘条很弱或无缘条的腹板式翼梁，位于机翼后缘的纵墙可用来连接副翼和襟翼。它不能承受弯矩,主要用来承受剪力,并与蒙皮构成闭室结构承受机翼扭矩。

4.翼肋

构架式翼肋：由缘条,直支柱,斜支柱组成。用于结构高度较大的机翼上。
普通翼肋 ：此种翼肋只承受气动载荷,形成并维持翼剖面形状,把蒙皮传给它的局部气动力传给翼梁腹板。
加强翼肋： 主要用于传递和承受较大的集中载荷。其中缘条承受弯矩引起的轴力, 腹板受剪力作用。

5.蒙皮

蒙皮是包围在骨架外面保持机翼气动外形的构件。此次还参与机翼的总体受力。蒙皮与桁条和翼梁缘条共同承受由弯矩引起的轴向力的同时，还与翼梁腹板或纵墙形成的闭室承受扭矩。本次设计采用夹芯蒙皮。

夹芯蒙皮： （1）刚度高，质量轻，气动表面质量好。
（2）隔热效果好，保护内部设备。
（3）耐疲劳性好，不易产生疲劳裂纹。
（4）密封性好，减少密封环节

三． 机身结构设计

普通隔框: 普通加强框的作用是保持机身外形,支持蒙皮,提高蒙皮的稳定性,以利于承受局部空气动力载荷。
环式加强框: 用于机身与其它部件连接处,机身内部空间可以得到充分的利用。
复合型薄壁式机身：金属蒙皮承受气动载荷，也同骨架一起承受机身弯扭剪作用力，材料分布利用合理，质量轻，空间利用率高，抗扭刚度和承受气动载荷能力强.

四． 尾翼结构设计

尾翼是保持飞机的姿态用的、主要是保持飞机的横向和纵向的平衡或操纵。飞机的尾翼由水平尾翼和垂直尾翼组成。平尾由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成。垂直尾翼由固定的垂直定面和可偏转的方向陀组成。

平尾安装在垂尾上的后掠翼式布局: 可以较好地避开机翼产生的涡流影响，提高平尾的气动效率。

五． 起落架结构设计

前三点起落架： （1）具有良好的方向稳定性。
（2）刹车高效，不会“倒立”，滑跑距离短。
（3）小于着路迎角高速着陆时不会发生“回跳”。
（4）机身接近水平，乘员舒适；飞行员前方视野开阔，滑跑
阻力小，起飞加速性好，灼热喷流对机场影响小。

六． 连接处结构设计

垂直水平混合式连接：水平耳片承弯，垂直耳片承剪。可以把耳片最大程度上向上下翼面布置，增大耳片距离，减小耳片载荷。

七． 设计心得与体会

每一次巧妙设计的背后，都有无数的艰辛与泪水。
致科学家