飞行器结构综合设计-习题答案(2-3-4-5-章)

第二章习题答案2．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H1＝2000m，开始转入水干飞行的高度H2＝1000m，此时飞行速度v＝720km/h，(题图2.3)，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为nymax＝8，则为保证攻击的突然性，可采用何种量级的大速度或大机动飞行状态?(即若r不变，Vmax可达多少?如果V不变，rmin可为多大?解答（1）（2）08.5)(8.9)36001000720(112122HHgrvGYnyhkmrgnvy/2.94310008.9)18(.).1(maxmngvry1.583)18(8.9)36001000720()1(22min3．某飞机的战术、技术要求中规定：该机应能在高度H＝1000m处，以速度V=520Km/h和V’＝625km／h(加力状态)作盘旋半径不小于R＝690m和R’＝680m(加力状态)的正规盘旋(题图2.4)。求(1)该机的最大盘旋角和盘旋过载系数ny；(2)此时机身下方全机重心处挂有炸弹，重Gb＝300kg，求此时作用在炸弹钩上的载荷大小及方向(1kgf＝9.8N)。解答：（1）①②由①与②得（非加力）（加力）（2）6．飞机处于俯冲状态，当它降到H＝2000m时(=0.103kg／m3。)遇到上升气cos1GYny01XrvmY2sin01YGYcos085.36908.9)36001000520(22grvtg04.72523.46808.9)36001000625(2tg5.776.4cos1ynrvmNX21H流的作用(题图2.7)，求此时飞机的ny。已知飞机重量G=5000kg，机翼面积S=20m2，。此时的飞行速度V=540km／h，航迹半径r=8.00m，y轴与铅垂线夹角600，上升气流速度u＝10m／s,突风缓和因子K=0.88。解答：①②===30.125KN③==G④5.4yC0333.036001000540211060cosvutgs91.1qsKCYy221vsKCy2)36001000540(1035.021203.5791.15.488.0grvGmaGY260cos60cos2GgrvGY60cos2GgrvG37.21050)218008.9)36001000540((3277.150125.3037.2GGGYYnyvua60。GY7．飞机以过载ny＝-3作曲线飞行，同时绕飞机重心以角加速度3.92rad／s2转动,转动方向如(题图2.8)所示。若发动机重量GE＝1000kg，发动机重心到全机重心距离l＝3m，发动机绕本身重心的质量惯性矩IZ0＝1200N·m·s2，求(1)发动机重心处过载系数nyE(2)若发动机悬挂在两个接头上，前(主)接头位于发动机重心处，后接头距发动机重心0.8m，求此时发动机作用于机身结构接头上的质量载荷(大小、方向)。解答：（1）①②③（2）重心处（前接头）接头作用于发动机的力为y轴负向发动机受到的外力Z3GYnyE2.18.9392.3iiziiiiiiyyYGxmGamGNn8.12.13yryeyEnnnMNIMzGZGZiviv4704)92.3(1200NlMNivGZ58808.04704KNKNGnNiyE18108.11前LACN前1nyE向下后接头（y轴正向）以上为发动机接头受的力发动机作用于机身结构接头上的质量载荷应反向，即向上向下飞机结构设计第三章习题解答一、一双粱机翼，外翼传到2＃肋剖面处的总体内力分别力剪力Q＝100kN(作用在刚心上)，弯矩M=5×l03Kn·m、扭矩Mt=30kN·m。已知前、后粱的平均剖面抗弯刚度为EI前＝1010kN·mm2、EI后＝2×1010kN·mm2；前、后闭室平均剖面抗扭刚度为Kt前＝5×108kN·mm2，Kt后＝109kN·mm2。求：(1)当L前＝L后＝1500mm时，Q、M、Mt在2#肋剖面如何分配(题图3．2(a))?(2)当L前＝3000mm、L后＝1500mm时，Q、M、Mt在此剖面又如何分配(题图3．2(b))?(计算扭矩分配时，假设不考虑前、后闭室之间和1#肋对前闭室的影响)。1.=KNN8.5后KNN88.52前KNNNN88.2388.51821前前前KNN88.23前KNN8.5后L前L后N前2N后（1）Q的分配K==∴只与2EJ有关Q==[（）]Q===0.333Q=3330kg=33.3KNQ=6670kg=66.7KN(2)M的分配K=∴关系式仍同上=0.3335105=1666.7KNmM2=0.6675105=3335KNm（3）Mt的分配Mt1==0.3333103=0.999103kg.m=10KNmMt2=0.6673103=2.001103kg.m=20KNm2.=3000mm=1500mm(1)Q的分配K=K1=2=2=106=21060.111K2=2=2106=106=21060.889K1+K2=2106(+)=2106(+)=12106∴Q=0.11110000=1110kg=11.1KNQ=8890kg=88.9KN（2）M的分配K1===0.333109K1==1.333109K1+K2=1.666109=5105=0.19995105=0.25105=105kgm=1000KNm=4105kgm=4000KNm（3）Mt的分配K1==1.667107K2==6.667107K1+K2=8.33410722EJLL前L后1112KQKK122EJL22L121EJEJ112EJQEJEJ112Q2KJL1M5510tML前L后22EJL122103000126109102912210150029222.251912.250.1110.88912KJL1210300012101500Q1M0.3331.6662M1051030001010101500Mt1=3103=0.23103=0.6103kg.m=6KNmMt2=3103=0.83103=2.4103kg.m=24KNm二.题图3.3所示两机翼，(a)为单块式，且双梁通过机身，而长桁在机身侧边切断；(b)为单块式，整个受力翼箱通过机身。请画出两种情况下a—a、b—b段长桁的内力图，并筒要说明何以如此分布？1.6678.3346.6678.334三.请画出以下各指定翼肋的力平衡图和内力图(题图3.4)。(1)薄蒙皮双粱式机翼，I肋在气动载荷作用下：(a)前、后缘未略去，(b)若略去前、后缘的气动载荷和结构。(2)该机翼前粱转折处的Ⅱ助在传递总体弯矩M时所受的裁荷，画出其力平衡图和内力图：(a)剖面筒化为矩形；(b)剖面上、下为曲线。(3)薄蒙皮双梁式机翼，Ⅲ肋后缘受有Y向集中力P。(4)机翼外段为双梁式，内侧为三梁式，Ⅳ肋位于结构布置变化处，画出传总体力时，该肋的力平衡图和内力图。两闭室对称，此时q===1t222tMBH2tMBH2tq（1）若δ不变，只是两闭室面积不同，则q仍相同，扭矩引起的剪力与弯矩同上；但刚心位置可能变动，所以多一个扭矩（2）若δ不同，也会引起两闭室扭刚不同，则在分析Mt时，就会出现Q，M内力。(5)薄蒙皮双梁式机翼v肋后梁上作用有集中力Py，求该肋受Py力时的平衡图和内力图(假设前、后粱弯曲刚度相等)。若前后梁对称右支点：Py+=Py+=Py+Py=Py122tMHBH1222yBPHBH121434若前后梁不对称，例如前梁刚度为后梁的2倍，刚心在2/3B处，则Mt=Py*2/3*Bqt==Py∴Py－＝M：•X-Py•X•H=0(6)薄蒙皮双粱式机翼Ⅵ肋上C点处受有集中力Px时的力平衡图和内力图.=•H•X+•H•X=2•H•+2•H•ΔX-PX•ΔX2BPy32BH13H1PyPy+331Py31Py313HMXP4BXP4BtMXP4B2BXP4B2H四请画出题图3.5所示各机翼结构中所指定肋的力平衡图和内力图。(1)长桁在机身对称轴处对接的双梁单块式后掠翼，I肋在传递总体力弯矩的过程中所受的载荷，并画出力平衡图和内力图。解：传M时I的力矩图42*2,24ttMMBHBHBHMqq在处：突变处：在处：如果认为已扩散成水平剪流则：此M值很小（两种方法都可以）。(2)(a)请画出Ⅱ肋在局部气动载荷下的力平衡团和内力图（a）号肋（单块式普通肋）3B****3322*30.33ttBBMHHMBHMBHMqq21.330.67MMM2B22***22220MBMHBHMM(b)请画出中央翼在作用有反对称总体弯矩时，Ⅲ肋、Ⅳ肋的力平衡图和内力图。设左右机翼通过中央翼连成整体，并在A、B、C、D四点与机身铰接，接头在机翼前、后墙腹板上。III肋和IV肋的分析(3)机翼外段为双梁单块式，内侧改为双梁式，画出结构型式交换处的v肋在传递总体力M、Q、Mt时的力平衡图和内力图。传M时：传Q时不起作用；传时也不起作用。(4)多墙式机翼在根部用两个固接接头与机身相连，请画出侧肋Ⅵ在传递总体内力的剪力Q时，其力平衡图和内力图。(5)画出图示三梁式后掠翼侧肋Ⅶ在传递总体弯矩时，其力平衡图和内力图。如果结构弯矩完全对称，则中间支点无力；否则会有力（载荷也要对称，即,才可能）tM12MM0R中五．下列各机翼结构蒙皮上均有开口，请画出所指定翼肋在传递总体内力时所受的载荷及它们的力平衡图和内力图。(1)单梁单墙式机翼的I肋。在Q和M下，I肋不起作用；在Mt下，如图所示：(2)双梁单墙式后掠翼，其中后粱在Ⅱ肋处有转折，请画出Ⅱ肋的力平衡图和内力图。(3)双粱单墙式机翼中Ⅲ肋在传扭时的力平衡图、内力图。(4)单梁双墙式机翼中Ⅳ助在传扭时的力平衡图和内力图。六：现有一桁条式机身，平尾固定在垂尾上，垂尾与机身的连接如图3.7所示，接头A在yoz平面内为固接，接头B为铰接。尺寸a=0.667m,b=2mc=4m。平尾上受有不对称的Py力，力作用点距y轴1m，Py1=100KN,Py2=50KN,求(1)此时机身后段的弯矩图Mz、剪力图Qy和扭矩图Mt。(2)画出框B的力平衡图，并用图表示出支反剪流的大小分布规律．桁条布置见图3.7七：某垂尾为单梁单墙结构，后梁与机身固接，前墙与机身铰接。在机身垂尾连接处的加强框有两种布置方案：(1)两接头连接处均布置有垂直放置的加强框，(2)沿后梁轴线方向布置一斜框，前墙处布置一垂直框(见题图3.8)。请分析当垂尾上受有侧向力Pz作用时，在两种方案情况下机身结构分别由哪些构件受载(包含加强框和其他构件)?分别画出他们的力平衡图。假设机身后段为桁条式。mKNPPMKNRKNRPRKNPPPyyXABAyAyyy5011.50150.200.200667.22150667.221502121RBRA∑PYMXQyuMZ从后方看：上壁板：框B上只受有Py力，方向向下。因为是桁条式机身，q按阶梯形分布方案I：框I受有MZ和QZA，框II仅作用QZB还有弯矩（垂尾的）分量，即MX到框I上；还有MY通过加强板（水平）转到框I和框II上。方案II：则不需要水平加强板，M垂尾全部到斜框上。上、下壁板平衡时。应为梯形板平衡；另作为QZ则仍作用到框II和斜框上。MyMxIIIProb.4-1解:1．由剪力按刚度分配原理确定刚心因上下面对称，故刚心的x轴位置在对称轴上；而y轴位置由下式计算：K1a=K2bK