半硬壳式机身的承载方式

1.1  机身结构主要承受以下几种载荷:

a. 飞机在空中操纵所产生的气动载荷(Aerodynamic loads)。

b. 机身质量的分布引起的弯曲(bending)

c. 由连接到机身的点状质量产生的惯性载荷(Inertial loads)(例如通过吊架连接到机身的发动机)。

d.集中载荷(Concentrated point loads):(例如机身和尾部之间的接口。)

e. 内部增压负荷(Internal pressurization loads)(如果飞机处于增压状态)。

f.冲击载荷(Shock loading):(例如前起落架在着陆时撞击跑道。)

在给定的时间点,机身承受的载荷很可能是这些载荷的组合。那么,半硬壳式机身结构中存在的每个结构元素如何一起工作以分配和转移所产生的载荷呢?

1.2  半硬壳式机身主要结构组件的承载方式:

隔框(Frames)——横向元件,以机身横截面的形状构建,通常间隔约50厘米。隔框的作用是支撑蒙皮和长桁以防止其发生屈曲(Buckling)变形,同时保持机身的气动外形。在引入集中载荷的位置也常使用隔框(例如机翼到机身接口以及机尾到机身接口处)。最后,隔框还与蒙皮一起抵抗飞机加压时形成的内部压力。

长桁(Stiffeners)与桁梁(Stringers)统称为加强筋 ——用来连接隔框。其负责传递由机身弯矩产生的轴向载荷(拉伸和压缩),比如在飞行过程中操纵方向舵时机身上的弯矩。加强筋还有助于防止机身蒙皮屈曲。其次加强筋也承受部分作用在机身蒙皮上的气动力并传给隔框,桁梁的作用与长桁相似,只是截面积比长桁大。

蒙皮(Skin)——在机身总体受载中起着很重要的作用;构成机身气动外形,并保持表面光滑;铆接到隔框和加强筋上。传递剪切载荷,并将载荷传递给机身骨架。对于加压飞机,蒙皮还将承受内压载荷。

总结:

轴向载荷由纵向长桁和桁梁承担

剪切载荷由蒙皮承担

机身结构设计的基本原则是确保蒙皮和加强筋组合不会在横向隔框之间弯曲。 隔框必须足够强以使其不会整体变形,并且蒙皮和加强筋交织成的每个网格也不得发生局部弯曲。采用最轻巧的结构来满足这些条件时,就获得了最优的机身设计。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。