歼七飞机平尾垂尾与机身的连接分析.doc

歼-7平、垂尾与机身连接分析报告
歼-7平、垂尾与机身连接分析报告
摘要
本文我们以航空馆的歼七飞机实体为依托，对国内歼七飞机平尾、垂尾与机身的连接做了简要的受力分析。
一方面，我们简要该飞机的全面状况如机种、重机后部的起稳定和操纵作用的装置。尾翼一般分为垂直尾翼和水平尾翼。 垂直尾翼由固定的垂直安定面和可动的方向舵构成，它在飞机上重要起方向安定和方向操纵的作用。垂直尾翼简称垂尾或立尾。根据垂尾的数目，飞机可分为单垂尾、双垂尾、三垂尾和四垂尾飞机。 水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵构成，它在飞机土重要起纵向安定和俯仰操纵的作用。水平屋翼可简称平尾。有的飞机为了提高俯仰操纵效率，采用的是全动乎尾，即平尾没有水平安定面，整个翼面均可偏转。 有一种特殊的 V字形尾翼，它既可以起垂直尾翼的作用，也可以起水平尾翼的作用。 水平尾翼一般位于机翼之后。但也有的飞机把“水平尾翼”放在机翼之前，这种飞机称为鸭式飞机。此时，将前置“水平尾翼”称之为“前翼”或“鸭翼”。 没有水平尾翼 (甚至没有垂直尾翼)的飞机称为无尾飞机。这种飞机的俯仰操纵、方向操纵、滚转操纵均由机翼后缘的活动翼面或发动机的推力矢量喷管控制。
其中歼七采用全动平尾，单垂尾。
三 平尾传力分析：
1 水平尾翼重要受力部件构造：
平尾重要受力部件构造如下图所示：
其中歼七平尾采用整体式蒙皮
歼七平尾蒙皮采用整体壁板式构造，有一根纵向布置得主梁，蒙皮较厚，有多肋，并且有加强肋，一根单梁在根部用集中接头与机身相接，然后把力传到机身上去。
歼七平尾为液压助力转轴式全动式平尾，1/4弦线后掠角55°。相对厚度6％。平尾前缘最大上偏+°，下偏-°，。平尾翼梢有配重块使重心靠前避免气动力引起的扭转扩大。
2 水平尾翼的受载：
水平尾翼上作用有分布的气动载荷和质量载荷。水平尾翼上气动载荷由平衡载荷，机动载荷和在扰动气流中飞行时阵风作用下的升力增量构成。平衡载荷保证飞机在水平直线飞行时处在平衡状态，机动载荷使飞机实现俯仰。质量载荷来自尾翼构造，因其量值不大，可忽视不计。
气动载荷的分布式根据吹风成果和“强度规范”规定给出的，载荷沿翼展的分布大概与弦长成正比，对由水平安定面和升降舵构成的水平尾翼，气动载荷的分布如图所示。对于全动式水平尾翼，在>1时是均匀分布。载荷在水平安定面上的分布与安定面弦长成正比，升降舵上的展向分布也与升降舵的弦长成正比。
3 水平尾翼上重要承力元件的受力分析：
（1）蒙皮的初始受载：
蒙皮把气动力传给翼肋，气动载荷直接作用在蒙皮上，目前去相邻的两块翼肋上的蒙皮研究，蒙皮一般通过铆钉以分散连接形式有翼肋连接在一起，因此可以把这块蒙皮当作是支撑在翼肋上的矩形薄板。当蒙皮受到气动力作用时，若气动力为吸力时，此时翼肋将通过铆钉受拉对蒙皮提供支反力，使蒙皮处在平衡状态，若气动力为压力时，蒙皮将直接压在翼肋上。根据作用力和反作用力大小相等方向相反，分别作用于两有关物体上，蒙皮也把外载传给了翼肋。
如图所示：
（2）翼肋的受载：
翼肋把自身收集的气动载荷传递给由蒙皮壁板翼梁腹板构成的翼盒。平尾的翼肋有一般肋和加强肋，加强肋重要用于传递集中载荷。翼肋的外载有蒙皮直接传来的部分初始气动载荷
把这些气动力的合力移动到肋剖面的刚心上，可简化为如下图所示的受力分析
此时由于蒙皮比较厚。由Q’引起的弯曲正应力可以由蒙皮和梁的橼条承受，此时的剪力可以由翼肋的腹板承受。
（3）翼梁的受载：
翼梁将翼肋传来的剪力与轴力传入基本，由于一种一般肋可以把收集到得气动载荷传递到翼盒上，其中一部分传给了翼梁，即以剪流的形式传给腹板剪力，以轴力的形式传给梁上下橼条一对大小相等方向相反的轴力。由于梁的腹板的抗弯能力极差，可以忽视不计，因此腹板以平板受剪形式平衡，由此将肋传来的剪力传往翼根。
4 水平尾翼的传力路线分析：
图a给出了歼七的水平尾翼构造。它涉及前后墙、带加强筋的上下整体壁板、根肋、两个带侧边的加强肋、一般肋、前缘和带防颤振配重的翼尖。水平安定面由一种水平螺栓和四个垂直螺栓固定在管轴上，而轴在后机身的加强框上的轴承内转动。后轴承是径向支撑轴承，轴承外面的螺帽用于调节纵向（沿轴向）间隙。
图b-e给出了气动载荷产生的剪力、弯矩和扭矩作用在水平尾翼上的传力过程：
剪力Q沿近似等抗弯刚度的墙传递到两个侧加强肋上，并由侧边加强肋通过水平螺栓传到管轴上，由此引起的弯矩由上下壁板平衡。
弯矩M以壁板受拉-压的形式传到4个垂直螺栓上，为了不使全动平尾的所有弯矩只有端部第一种螺栓承受，在轴的端部开了一种缺口，使管轴截面（管子刚度）受到削弱，而壁板蒙皮的刚度（厚度）通过铣切使其均匀过度，这样使