第五章+飞行器的构造

2020年2月17日航空航天技术概论主讲人：杏建军2第五章主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造3第四章主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造41.1对飞行器的一般要求空气动力要求结构应满足飞行性能所要求的气动外形和表面质量对于飞机而言，气动外形要保证增加升力、减少阻力对于运载火箭而言，气动外形要减少阻力对于卫星而言，由于太空几乎没有空气，所以没有气动外形要求对于返回舱而言，气动外形要求降低过载和气动加热51.1对飞行器的一般要求重量要求在满足强度、刚度和寿命的条件下重量尽量轻强度：结构承受载荷时抵抗破坏的能力刚度：结构在载荷作用下抵抗变形的能力寿命：从开始使用到报废的时间61.1对飞行器的一般要求使用维护要求结构便于检查、维护和修理，易于运输、储存和保管工艺和经济性要求在一定生产条件下要求工艺简单、制造方便、生产周期短、成本低71.2飞行器结构采用的主要材料对飞行器结构材料的要求原则：在选用结构材料时，应尽量采用比强度和比刚度大的材料。其次，根据不同的飞行和环境条件，要求材料具有一定的耐高温和耐低温性能，要具有良好的抗老化和耐腐蚀能力，要具有足够的断裂韧性和良好的抗疲劳性能。另外材料还要具有良好的加工性能，资源丰富，价格低廉。81.2飞行器结构采用的主要材料镁铝合金合金钢类复合材料复合材料的密度低，比强度、比刚度很高，抗疲劳性能、减震性能和工艺成型性能都很好。到目前为止，战斗机机身使用30%~40%的复合材料，直升机70%~80%,如“科曼奇”机身有70%的复合材料。使用复合材料，可使机身减重20%~30%9第四章主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造102.1气球和飞艇的基本构造气球的构造—氢气球112.1气球和飞艇的基本构造气球的构造—热气球122.1气球和飞艇的基本构造飞艇的构造飞艇通常是流线型囊体，尾部有安定面和操纵面，囊体下部安装吊舱和动力装置等，动力装置也有安装在囊体两侧或尾锥部位的型式。132.1气球和飞艇的基本构造飞艇的构造：按构形分纯浮力体浮力升力混合体浮力旋翼混合体142.1气球和飞艇的基本构造飞艇的构造：按结构分硬式软式152.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造1、机翼的外载荷162.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造2、机翼的主要受力构件1—翼梁2—前纵墙3—后纵墙4—普通翼肋5—加强翼肋6—对接接头7—硬铝蒙皮8—长桁172.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造2、机翼的主要受力构件182.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造2、机翼的主要受力构件翼梁：承受绝大部分弯矩和剪力；纵墙：承受剪力。192.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造2、机翼的主要受力构件桁条：支撑蒙皮，将气动力传给翼肋202.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造2、机翼的主要受力构件横向骨架——普通翼肋：维持翼型，把蒙皮和桁条的力传给翼梁；加强翼肋：除普通翼肋作用外，承受集中力212.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造2、机翼的主要受力构件蒙皮：维持气动外形，将气动力传给桁条和翼肋，与翼梁纵墙的腹板形成闭室承受扭矩。222.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造3、机翼的典型构造形式a)蒙皮骨架式232.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造3、机翼的典型构造形式b)整体壁板式242.2飞机的基本构造机翼和尾翼的基本构造3、机翼的典型构造形式c)夹层式机翼252.2飞机的基本构造机身的基本构造1）作用在机身上的外载荷分布力——气动力，重力集中力——机翼、尾翼、发动机、起落架、装载物等的作用力（2）机身中的内力垂直弯矩、水平弯矩、垂直剪力、水平剪力、扭矩（3）机身的受力构件桁梁、桁条、隔框、蒙皮262.2飞机的基本构造机身的基本构造a)蒙皮骨架式（桁梁式、桁条式和硬壳式）272.2飞机的基本构造机身的基本构造b)整体壁板式282.2飞机的基本构造机身的基本构造c)夹层式292.2飞机的基本构造起落装置功用：起飞、着陆、滑行、停放、减震、消振种类：轮式、滑撬式、浮筒式、滑车式、气垫式等302.2飞机的基本构造起落装置1、典型起落架的组成312.2飞机的基本构造起落装置2、起落架的布置形式前三点式322.2飞机的基本构造起落装置2、起落架的布置形式后三点式332.2飞机的基本构造起落装置2、起落架的布置形式自行车式342.2飞机的基本构造前三点式与后三点式起落架性能比较a）前三点可强力制动而无“倒”立危险b）前三点式具有滑跑稳定性c）前三点式机身轴线基本水平，驾驶员视界好，可安装喷气发动机352.2飞机的基本构造辅助起落装置a）起飞：增升装置，起飞助推火箭，弹射装置b）着陆：减速伞，反推力装置，拦截索362.2飞机的基本构造辅助起落装置a）起飞：增升装置，起飞助推火箭，弹射装置b）着陆：减速伞，反推力装置，拦截索37第四章主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造38航天器专用系统保障系统（卫星平台）39保障系统（1）结构分系统（2）电源分系统（3）热控制分系统（4）姿态与轨道控制分系统（5）测控分系统（6）数据管理分系统（7）生命保障系统（8）返回系统403.1卫星卫星的基本构造(1)承力结构。(2)外壳。(3)安装部件。(4)天线结构。(5)太阳能电池阵。(6)卫星稳定结构。413.1卫星423.1卫星433.1卫星443.2载人飞船载人飞船美国“水星”号载人飞船单舱式453.2载人飞船载人飞船美国“双子星座”号载人飞船两舱式463.2载人飞船载人飞船“阿波罗”载人飞船473.2载人飞船载人飞船“联盟号”宇宙飞船483.2载人飞船载人飞船“阿波罗”载人飞船493.3航天飞机航天飞机503.3航天飞机航天飞机513.4空天飞机空天飞机是能够象飞机一样自己起飞和降落的航天器523.5空间站空间站对于需要长时间在空间逗留的工作任务，空间站提供了可能的环境。空间站的功用包括：对地观测，天文观测、科学研究、微重力试验和生产、在轨服务基地等。空间站的结构一般是由按功能划分的舱段组成，基本组成有：能源舱、工作舱、生活舱、太阳能电池阵，姿态控制系统、通讯系统、对接系统和连接过渡舱等。533.5空间站空间站舱段式结构543.5空间站空间站积木式结构553.5空间站空间站桁架式结构56第四章主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造574.1火箭的基本构造探空火箭对近地空间进行环境探测；飞行高度30~200km。运载火箭把人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道584.1火箭的基本构造多级火箭的组合方式串联式并联式混合式多级火箭的级间分离方式热分离冷分离594.1火箭的基本构造世界上著名的火箭俄罗斯：目前的主力火箭仍是一批传统型号，如联盟号、宇宙号、闪电号、质子号等。欧洲：现如今最成功的商业运载火箭是欧洲的阿里安火箭系列，从问世以来，已先后有阿里安-1、2、3、4、5投入商业发射市场，目前主要使用阿里安-4。阿里安-4是1988年投入运营的三级火箭。根据捆绑助推器的不同，它有6种不同运载能力的型号，其地球同步转移轨道运载能力分别为1.9、2.6、3.0、3.2、3.7和4.5吨。它之所以畅销，主要原因是推力大、可靠性高、交货及时、价格适中、入轨精度高，因而供不应求。604.1火箭的基本构造世界上著名的火箭美国：火箭阵容庞大，现常用的中大型火箭有德尔它－２、宇宙神－２和大力神－４。日本：“H系列”火箭。有两个型号：“H-1”型和“H-2”型。“H-1”是一种三级常规燃料火箭，全长40.3米，直径2.4米，总重达140吨，可把1吨重的卫星送入地球同步转移轨道。“H-2”是一种两级液氢液氧燃料火箭，全长50米，直径4米，总重260吨，可把约9吨的有效载荷送上近地轨道，把2吨的有效载荷送上地球同步轨道。“614.2导弹的基本构造按飞行方式和气动外形分：有翼导弹和弹道导弹按作战分：战略导弹和战术导弹按攻击目标分：反舰导弹，反潜导弹，反坦克导弹，反弹道导弹按发射和目标位置分：空对空导弹，空对地导弹，地对空导弹，岸对舰导弹624.2导弹的基本构造组成（有翼导弹）634.2导弹的基本构造气动外形（有翼导弹）气动布局：正常式、鸭式、无尾式、可偏弹翼式按弹翼周向分布：平面形，X形，十字形644.2导弹的基本构造654.2导弹的基本构造664.2导弹的基本构造弹道导弹飞行方式674.2导弹的基本构造弹道导弹洲际弹道导弹(ICBM):射程在5500km以上远程弹道导弹(IRBM):射程在3000和5500km之间中程弹道导弹(MRBM):射程在1000和3000km之间短程弹道导弹(SRBM):射程在1000km以下684.2导弹的基本构造弹道导弹控制方式燃气舵：靠处在火箭发动机的燃气流中的舵面反转部分气流，产生偏转作用力来控制。694.2导弹的基本构造弹道导弹控制方式摆动发动机704.2导弹的基本构造弹道导弹控制方式摆动喷管714.2导弹的基本构造弹道导弹控制方式二次射流技术724.2导弹的基本构造多弹头控制方式集束式多弹头734.2导弹的基本构造多弹头控制方式分导式多弹头744.2导弹的基本构造多弹头控制方式机动式多弹头谢谢！