2021年运输类飞机适航标准讲义.ppt

飞机的强度、刚度
飞机的强度与刚度，通过统一的载荷和强度、刚度计算方法，来保证飞行安全。
变形、应力、应变
载荷：机动载荷、突风载荷、主要部件载荷、地面载荷
疲劳强度, 结构的损伤容限和疲劳评定
高能转动部件的包容量和离散源损伤容限
余度设计
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2021/1/26
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变形、应力与应变
1. 变形
弹性变形、永久变形
五种变形形式：拉(tension)、压(compression)、弯(bending)、扭(torsion)、剪(shear)
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2. 应力：单位面积上的内力（内力为物质抵抗变形的能力）
五种应力
3. 应变：因应力造成的结构变形
体积应变、线应变
4. 载荷：飞机的外载荷是指飞机在起飞、飞行、着陆和地面滑行等使用过程中，作用在机体各部分上的气动力、重力和地面反力等外力的合称。
使用载荷/限制载荷：结构能承受，不允许产生有害的永久变形，弹性变形在一定限度内（变形不得妨碍安全运行）
飞行中可能出现飞机的过载略大于最大使用过载，为保证安全，出现这种情况，飞机结构也不能破坏而造成飞行事故。
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结构应具有一定的承载余量：设计载荷/极限载荷
极限载荷/设计载荷=限制载荷/使用载荷×安全系数
安全系数确定：足够的强度刚度、结构不过重
安全系数的大小（）使飞机主要受力结构在破坏载荷作用下刚开始破坏或接近破坏。
注：有关疲劳、热、颤振、振动等因素，有专门计算载荷的规定，而不是用放大安全系数的方法来解决。
强度的要求用限制载荷（服役中预期的最大载荷）和极限载荷（限制载荷乘以规定的安全系数）来规定。除非另有说明，所规定的载荷均为限制载荷。
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载荷
载荷要考虑全面可能的情况：高度范围内的每一临界高度；每一重量；对于每一要求的高度和重量，使用限制内可调配载重的任何实际分布。
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过载（载荷系数）
除重力外，作用在飞机上的某方向上所有外力之合力与当时飞机重量之比值，叫载荷系数。
载荷系数可正可负，除重力外的总合力在该方向上的分量与飞机坐标轴正方向相同的为正，反之为负。
其中：P为推力；W为机重；
L、D、Z分别为升力、阻力、侧向力。
由于机动飞行或飞行中遇到突风时，Y方向的过载往往很大，且ny对飞机结构的损伤也最严重，而X方向除飞行加速或制动减速瞬时过载较大以外，其他情况都很小。Z轴方向除飞机侧滑受侧风有点影响外，其它情况很少产生侧向过载。所以我们将着重讨论Y方向的过载。
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飞机的外载荷按使用情况不同，分为两类：
飞行时的外载荷；起飞、着陆时的外载荷。
下表列出了飞机承受的主要载荷类型
气动载荷
机动
突风
操纵面偏转
部件干扰
起飞、滑行载荷
弹射
中断起飞
颠簸
转弯
着陆载荷
着陆撞击
回弹
侧偏运动
单轮着地
动力装置载荷
推力
扭矩
陀螺力矩
振动
进气道压力
惯性载荷
加速
滚转
振动
颤振
其他载荷
牵引
顶起
增压
鸟撞
坠撞
这些类型的载荷可以是静载荷、动载荷、疲劳载荷和温度载荷，它们均必须在设计中予以考虑。
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1. 飞行机动载荷
匀速平飞时：ny=1
垂直平面内机动飞行受载情况
飞机由俯冲拉起时
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飞机由平飞推杆进入下滑时，
水平平面内机动飞行受载情况
飞机水平转弯时，
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飞行机动包线
机动载荷的限制：ny =L/W 是机动性好坏的指标，要受到两方面的限制：
a. 气动力限制
在较小速度下飞行时，飞机能达到的过载受C L限制。
对给定的V，为增大过载，可增大升力系数，但CL的增加是有限制的，当迎角达到临界迎角时，升力系数也达到最大。负迎角的情况也这样，所以升力系数只能在C Lmax和C Lmin之间变化。（）
假设飞机以正临界迎角飞行， C L =C Lmax，
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