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长空一号无人机方向舵设计说明书.doc


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XX航空航天大学
飞机部件课程设计
——长空无人机方向舵设计
姓名:XXX
学号:01111XXX
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2015/01/10
目录
初步方案的确定---------------------------------------------------1
总体载荷计算------------------------------------------------------3
零件设计及校核---------------------------------------------------7
重心估算及重量配置---------------------------------------------15
装配工艺流程-----------------------------------------------------20
总结与体会--------------------------------------------------------20
参考资料-----------------------------------------------------------21
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初步方案的确定
1.1方向舵的受力形式
使用载荷12000N,载荷较小,故选用单梁式。
方向舵在XOY平面内的外形由垂尾翼型后段和方向舵前段外形决定。
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垂尾翼型为NACA0008,后段外形参数如下:
方向舵前端外形参数:
则方向舵翼型大致如下:
由表格数据,最厚位于前缘62mm处,厚39.2mm,在最厚处布置梁。
由于平尾与方向舵存在干涉,需要在方向舵前缘开一口,深度为50mm,不会影响到梁。为了便于前缘蒙皮的安装,梁不宜再向前伸出上下缘条,故采用"匚"形梁,如图所示。
1.2悬挂点配重
参考《飞机结构设计》,悬挂点的数量和位置的确定原则是:保证使用可靠、转动灵活、操纵面和悬臂街头的综合质量轻。
由于载荷较小,初步确定为二或三个。
增加悬挂点数量可使操纵面受到的弯矩减小,减轻了操纵面的质量,但增加了悬臂街头的质量和运动协调的难度;减少悬挂点数量可是运动协调容易,但操纵面上弯矩增大,且不符合损伤容限思想,一般悬挂点不少于2个。
在长空无人机方向舵中,由于垂尾后掠角为0,且方向舵根稍弦长相同,所以运动协调十分容易,所以采用3悬挂点。
1.3翼肋的布置
采用15个翼肋<含2端肋>,间距88mm。
由于结构高度较低,为了方便装配,后部翼肋分为2个半肋。分别与蒙皮铆接组成壁板后再与梁铆接装配,且左右半肋应分别向上、下延伸一小段距离,以方便壁板与梁的铆接。
1.4配重方式
配重方式有两种,即集中配重与分散配重,因本飞机速度较低,且对重量较敏感,所以采用集中配重的方式,在方向舵的上下两端伸出配重块。
1.5操纵接头的布置
为使最大扭矩尽可能小,将接头布置在中间,与中部悬挂点采用螺栓连接。
1.6开口补强
前缘开口处两侧采用加强肋,梁腹板开口处采用支座的三面对其加强。
1.7理论草图
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二、总体载荷计算
2.1气动载荷弦向分布
如图。根据已知条件,方向舵根稍弦长相同,故展向分布均匀,则单位展长载荷:
quse=puse/La=12000/1260N/mm=9.5238N/mm
取设计安全系数f=1.3,则
qdes=1.3quse=12.38N/mm
再根据弦向载荷分布及气动中心位置,可得出载荷弦向分布如下图:
如图,压心在0.293b处,弦长b=320mm,则经过平衡方程计算得:
p=0.05998N/m²
a=30.93mm
即悬挂接头及中间操纵接头沿弦向布置在距离前缘31mm处。
2.2接头展向位置确定
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展向载荷示意图如上。接头2为中部接头,与操纵接头连接,位于展向中点,即x2=630mm,由操纵接头引起的集中力视为全部由接头2传走,不对梁引起额外的载荷。
若假设1、3接头对称布置,则左半边结构可简化为如下形式:
q=12.38N/m X=X2-X1
此时的剪力、弯矩图如下:
Ma=q8〔x²-2x1²
Mb=q2 x1²
应令Ma=Mb,此时对于梁截面而言危险弯矩最小。
解得:x1=182.6mm
综合考虑肋的布置、方向舵与平尾开口处的干涉,对x1稍作调整,取
x1=190mm, x2=630mm, x3=1070mm
2.3操纵接头受力
初选将转轴布置在前缘后

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