1 机身的功用
Ø 机身质量占全机质量的40%至50%。
Ø 连接机翼、尾翼及其它部件为一整体。
Ø 装载人员、货物。
Ø 安装飞机设备。
2 对机身的要求
Ø 机身结构应具有足够的承载能力:足够的强度和刚度
Ø 机身有效装载空间大:机身截面近似圆形或椭圆形
Ø 机身气动外形好:机身为流线体,表面光滑。
3 机身外部载荷
Ø 载荷的构成
Ø 气动力
Ø 座舱增压载荷
Ø 集中力
Ø 机翼、尾翼等部件集中力
Ø 装载物集中力
n 机身与机翼的受力特点比较
Ø 机翼
l 主要承受分布气动力。
l 主要考虑垂直方向的载荷和变形。
Ø 机身
l 主要承受集中力。
l 需同时考虑机身结构在水平方向和垂直方向的载荷和变形。
n 对称载荷
对称载荷是指作用于机身纵向对称面两边近似相等的载荷。
例如平飞时两边机翼所受到的升力。
剪力图
n 不对称载荷
不对称载荷是指作用于机身纵向对称面两边不相等的载荷。
4 机身的主要受力构件
Ø 现代飞机的机身可简化为布置有各种加强件的壳体,通常称为“半硬壳式结构”。
Ø 若没有内部加强构件的支撑,简单的薄蒙皮圆筒形结构被称为硬壳式结构,这种结构在受到压缩和扭转剪切载荷时很容易发生屈曲(失稳),承载能力较差。
Ø 半硬壳式结构机身中支撑蒙皮的加强构件主要包括纵向的桁条、桁梁和横向的普通隔框和加强隔框。
n 机身与机翼的结构件的对比分析
①机身和机翼的蒙皮作用相似,但机身的蒙皮曲率较大,在压缩和剪切载荷作用下稳定性较高;机身表面的局部气动压力也比机翼表面压力小很多,因此机身蒙皮通常都比机翼蒙皮薄。
②机身的桁条和桁梁与机翼大梁缘条和机翼桁条作用类似,都用于承受弯矩造成的轴向拉、压应力,机身也可以看作是一个圆形截面的空间薄壁梁。
③机身的横向剪切载荷由蒙皮承受并传递,而机翼的剪力则由翼梁腹板或单块式机翼的翼盒承受。
④机身隔框与机翼的翼肋功能相似,但翼肋的形状是由机翼的翼型决定的,对机翼的气动性能有很大的影响;机身的隔框形状则主要考虑设备、人员装载的要求,机身隔框形状沿机身纵向的变化情况要符合面积率要求。
Ø 对机身结构进行分析时,需要特别关注两种载荷造成的稳定性问题:一种是机身上承受弯矩的受压壁板稳定性,另一种是承受扭矩造成的剪切应力壁板的稳定性问题。
Ø 可以采用适当提高隔框和桁条密度的办法来提高受压区结构的稳定性。