第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载案例

第二部分飞机飞行载荷与设计规范包括：第二章飞机飞行中的主要载荷及过载第三章飞机设计规范简介第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载飞机的外载荷：飞行、起飞、着陆、地面停机等过程中，作用在飞机上的外力总称。飞机飞行载荷第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载飞机地面载荷第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载飞机着陆、滑跑、停放时受到的地面反作用力结构承载能力的主要标志：结构强度和刚度结构强度：结构抵抗破坏的能力结构刚度：结构抵抗变形的能力飞机过载定义：又称为过载系数/载荷系数，飞机所受除重力以外的外力总和（矢量和）同飞机重力的比值。是矢量，大小表示飞机重量的倍数。物理意义：用倍数的概念来表示飞机实际外力同重力之间的关系，是一个相对值（便于理解飞机受力严重程度）。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载飞机主轴三分量x向：nx=X/G，一般不考虑nxz向：nz=Z/G，一般较小y向：飞机升力同重力的比值ny=Y/G(ny最重要)第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载注意：过载:①对重力视可不见②过载是一矢量（通常说的过载指ny）③过载表示倍数④平直匀速飞行：ny=1⑤过载值可正可负可零，同升力一致。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载飞机定直平飞受载情况)2(21)1(2122SVCXPSVCGYxy第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载飞机两种平飞状态第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载升力虽然没变，但气动力分布发生变化，机翼表面力改变。曲线飞行曲线飞行（机动飞行）：飞机速度的大小和方向改变、航迹为曲线。垂直平面内：a俯冲后拉起：b进入俯冲c垂直俯冲水平平面内：水平等速转弯/盘旋第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载俯冲后拉起时受载情况俯冲拉起:对称面内作曲线机动飞行（纵向飞行）,飞机的升力使飞机保持向心曲线运动。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载俯冲后拉起结论：若飞机的速度V，航迹的曲率半径r一定，则θ=0(最低处)时过载最大；若飞机的姿态、位置θ一定，则速度V越大，半径r越小，（机动性越好，猛烈拉起），过载越大（飞机受力越严重）。grVny2cos第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载例1飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。若开始退出俯冲的高度为H1=2000m，开始转入水平飞行的高度为H2=1000m，此时飞行速度V=720km/h，求：（1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数ny；（2）如果最大允许过载系数nymax=8，保持r不变，则Vmax为多少？保持V不变，则rmin为多少？第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载例1飞机由垂直俯冲状态退出，沿半径为r的圆弧进入水平飞行。若开始退出俯冲的高度为H1=2000m，开始转入水平飞行的高度为H2=1000m，此时飞行速度V=720km/h，求：（1）飞机在2点转入水平飞行时的过载系数ny；（2）如果最大允许过载系数nymax=8，保持r不变，则Vmax为多少？保持V不变，则rmin为多少？mHHr10001000200021082.510008.93600/10007200coscos202grvny812grvny72grvhkmsmv/9.942/92.261mr583解：(1)(2)第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载例2如图所示，飞机俯冲后拉起。求：（1）当V=1000km/h，r=1000m，θ=45º、30º、0º时的过载ny各为多少？（2）如果最大允许过载系数nymax=8，在同样的拉起速度下，允许的拉起圆弧半径r为多大？第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载例2如图所示，飞机俯冲后拉起。求：（1）当V=1000km/h，r=1000m，θ=45º、30º、0º时的过载ny各为多少？（2）如果最大允许过载系数nymax=8，在同样的拉起速度下，允许的拉起圆弧半径r为多大？87.7cos10008.93600/10001000coscos22grvny87.8,0736.8,30577.8,45yyynnn812grvnymgvr64.112372解：（1）（2）第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载进入俯冲grVny2cos（可能为负，升力不总是正的）第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载例3如图所示，飞机进行俯冲，已知此时θ=45º，r=1000m，测得飞机的ny=0，求此时飞机的飞行速度。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载例3如图所示，飞机进行俯冲，已知此时θ=45º，r=1000m，测得飞机的ny=0，求此时飞机的飞行速度。0100081.945coscos22VgrVnyhkmsmV/81.299/28.83解：第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载垂直俯冲第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载等速水平盘旋坡度：β（倾斜角）cos1GYny运输机：25~40度战斗机：80度第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载坡度受到多种因素限制（不能任意加大坡度）：机动性----由（3）得，β大则大V小r；结构强度----由（4）得，β大则ny大；发动机功率---由（1）得β大则Y大，升力公式得α大，由图得Cx大，阻力公式得X大，故需P大；迎角---由（1）得β大则Y大，升力公式得α大，易失速。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载突风载荷突风：方向、大小变化的不稳定气流突风载荷：因突风引起的、飞机受到的附加气动力（飞机可能迅速改变高度）水平突风/航向突风：（逆风或顺风），只改变相对速度的大小垂直突风：（向上或向下）改变相对速度的大小、方向，导致迎角变化侧向突风：使飞机侧滑，主要作用在垂尾上产生附加气动力。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载垂直向上突风情况第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载垂直突风SVuCYYYYy00021GSVuCnnyyy02111第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载垂直突风第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载垂直突风引起升力和过载变化结论：升力：过载：突风向上，升力和过载变大；突风向下，升力和过载变小。SVuCYYYYy00021GSVuCnnyyy02111第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载垂直突风衰减系数KSVuCKYy021GSVuCKnyy/210过载（升力）一样时，K越小，飞行速度V0可以更大，可快速通过强突风区；飞行速度V0一样时，K越小，过载Δny可更小，可提高乘客舒适感和飞行安全性。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载突风过载影响因素原因：飞行中遇到垂直突风时，飞机过载会迅速改变大型运输机的使用过载、设计过载主要根据突风过载确定突风过载公式：（1）升力公式：（2）减小突风过载有效方法：减小飞行速度VGSVuCnyy021SVCYy2021第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载飞机部件相对飞机重心的转动第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载运动分析:平移+旋转考虑情况：飞机俯仰运动、部件A、飞机转动角加速度ε为抬头方向飞机部件附加过载分布Δn部件=b.ε/g影响因素：距离b：成正比(线性分布)角加速度ε:成正比第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载考虑飞机转动时的过载情况部件过载：n部件=n±Δn部件第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载物理意义：部件质量力：反映了部件同飞机结构之间的作用力部件过载：反映了部件和接头的受载情况，受力的严重程度。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载着陆载荷及过载减速度:从着陆前到完全着陆瞬间,飞机y向速度从-Vy减至零→Ny着陆载荷:着陆时的载荷(地面给予的外载荷)着陆过载:着陆载荷与重量之比tvtvayy)(0lyYNGPlgGYNGPPnlyoylglg战斗机:ny=3-4客机:ny2第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载过载的实用意义表明机动性好坏垂直平面内水平平面内表明经受强突风的能力表明结构的承载能力grVny2coscos1ynGSVuCnnyyy02111第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载影响选择最大过载系数的因素:机动性结构承载能力人的生理机能其他因素：如发动机的推力根据具体要求综合考虑确定（并非越大越好）飞行员承受过载的能力第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载抗过载服系统第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载高过载座舱内的座椅第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载过载表原理：弹簧的拉、压力（相当于过载力）第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载1——弹簧；2——重块；3——指针；4——阻尼器疲劳载荷：飞机长期使用---所受载荷多次重复---形成疲劳载荷这种作用会导致结构的疲劳破坏第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载疲劳载荷类型1.突风载荷：大气紊流的作用，是民机、运输机的重要疲劳载荷，大气紊流的强度以及作用的次数统计；2.机动载荷：飞机机动（变速）飞行中升力变化载荷，是军机的主要疲劳载荷，机动飞行的种类,飞行次数等；3.增压载荷：气密压舱一个飞行起落中，压力的变化，增压载荷的变化规律，作用次数等统计；4.着陆撞击载荷：一个起落一次撞击，撞击载荷的强度；第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载疲劳载荷类型5.地面滑行载荷：指地面滑行飞机颠簸所受到的载荷，与飞机跑道的质量、飞机的重量等有关；6.发动机动力装置的热反复载荷；7.地-空-地循环载荷：飞行地面滑行时的载荷变化到空中飞行的载荷；8.其他：机翼尾流对尾翼的周期性作用第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载疲劳载荷的危害①影响设备工作；②对人员造成不适；③结构疲劳导致缺陷生长成裂纹并不断发展，最终导致断裂；④疲劳载荷是飞机设计中很重要的考虑因素，是定寿的主要依据。尤其远程运输机→尤其客机（座舱疲劳载荷、舒适性要求防振隔振等)第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载环境谱的编制步骤：①确定飞机使用环境种类（根据飞机的特定用途和使用方法）②根据战、技要求或使用要求，确定飞机在不同地域服役时间③根据使用任务剖面（规定了任务类型、有效负载、飞行时间和该任务的使用百分比），确定各任务段的时间比例及地面停放时间比例；④获取环境数据；⑤编制各类环境谱。第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载热载荷加热源:气动热、动力装置、太阳辐射飞机表面温度同飞行速度密切相关造成影响：a材料强度、刚度降低b附加的热变形和热应力第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载飞机表面驻点温度T~Ma曲线T=TH(1+0.18M2)第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载材料特性受温度影响情况第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载材料强度、刚度降低不同材料的飞行极限速度第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载噪音（声振）载荷1动力装置噪声（螺旋桨、转子、涡轮风扇、压气机、喷气等）2空气动力噪声（附面层压力波动、尾流噪音、激波振荡噪音等）3武器发射时的噪声（机炮、导弹、火箭发射）第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载非正常载荷情况第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载鸟撞载荷易被撞的飞机部位:飞机结构（尤其是风挡玻璃）、发动机的进气道措施:设计规范规定设计要求研究鸟的活动规律进气道安装铁丝网采用抗撞材料第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载鸟撞试验1鸟炮2试验机2km以下最大飞行速度飞行时风档承受1.8kg鸟撞第二部分第二章飞机飞行中的主要载荷及过载冰雹载荷易结冰部位防冰、破冰措施考虑承受冰雹撞击的能力（不能严重损伤飞机、发动机不能出现危险、冰雹密度、撞击速度、一块冰雹多次撞击等）第二部分第二章飞机飞行