圖 " ".2桁梁式機身受框平面內 %&力作用時的傳力分析())支反剪流分布圖2(()蒙皮和桁梁的平衡
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四、運輸機有效載重引起的地板載荷的傳力分析
運輸機(包括旅客機、貨機)上的載荷常常是移動的,因而有效載重的質量力作用點是不固定的。在規范中一般規定用分布的地板載荷來表示。在機身結構中則相應地設計由地板結構來承受該地板載荷。
地板結構由橫梁、縱梁、地板塊組成。橫梁的兩端連接在框上,每一個隔框對應一根橫梁,橫梁設計成槽形或工字形。縱梁連在橫梁上,或搭接在橫梁上,或通過角片直接與橫梁的腹板相連。縱梁的數目與座椅滑軌相對應(滑軌和縱梁往往做成一個構件)。地板塊一般做成夾層板結構,鑲嵌在兩根縱梁之間,它們之間根據使用要求可以是可拆卸連接,也可以是不可拆卸連接。就客艙整個地板來說,它由若干塊這樣的地板塊拼成。
地板上作用有垂直載荷時,地板塊彎曲并將地板上的分布壓力傳到支持它的縱梁和橫梁上。因為縱梁是由橫梁支持的,所以縱梁上的載荷最后也傳給了橫梁。橫梁受彎,將載荷傳到機身隔框上。隔框由機身蒙皮提供支反剪流,與橫梁傳來的力平衡。縱梁下緣條可以做成斷開的形式,此時縱梁的受力特點可看成是一段段的雙支點梁連接起來的。
地板上的有效載重引起的載荷除垂直分布力(主要載荷)外,還有沿 方向的 "力和 向的 "力,它們也是有效載重的質量力。 ","力都是通過系留裝置傳到地板上。 "力由縱梁承受。一種設計方案是縱梁沿機身軸向互相連接,使各段縱梁之間可以傳遞軸向力。只要每一串縱梁的一端固定在一個適宜承受縱向載荷的結構上,則縱梁上的 "力就能得到平衡,如波音 %&%的地板縱梁就是固定在中央翼的上翼面。 "力則由縱梁直接傳給橫梁,橫梁
一般大型旅客機客艙地板下面是行李(貨)艙,行李艙內的有效載重的載荷是通過貨艙地板、縱梁加到隔框上,再由隔框分散到機身蒙皮上。有些旅客機,在橫梁與下部隔框之間設置了兩根立柱。立柱將下半框與橫梁連成一個整體,這樣貨艙的載荷可直接傳給橫梁,由橫梁傳到隔框上。由于垂直載荷由橫梁傳給框時基本上與機身周緣相切,從框的受力看是比較有利的,但這將使行李艙的容積和利用率受到一定的損失。
第四節 ’機身加強框
一、剛框式(環形)加強框
機身隔框(包括普通框)多數是剛框式,這是為了充分利用機身內部空間。圖 ( •(()•
" ( )為一機翼機身連接的剛框式加強框,它主要承受框兩側翼梁傳來的集中力。圖 % " (&)是在框上部承受垂直尾翼傳來的集中力的剛框式加強框。剛框式加強框是由內、外緣條、腹板、支柱等元件組成。根據這 ’種元件的構成情況不同,剛框又可分成組合框(見圖 % " (&))、整體式(見圖 % " ())和混合式 ’種。組合式剛框由擠壓型材彎制的緣條、腹板及支柱鉚接而成;整體式剛框是用整體鍛造毛坯經機械加工而成;混合式剛框是上述兩者之組合。
圖 % " (剛框式加強框
()整體式剛框式加強框 ((&)組合剛框式加強框
%—外緣條 ()—內緣條 (’—腹板 (—支柱
剛框為靜不定結構,其內力的大小及分布與剛框截面剛度沿圓周的分布有關。
二、腹板式加強剛框
機身上總是需要布置一些腹板式加強框(簡稱腹板框)。腹板框的形狀也是由部位安排決定的,有的腹板只占機身截面的一部分,其余部分為剛框;而有的腹板占機身截面的全部。腹板框除了承受框平面內的集中載荷外,有些腹板框還同時作用有垂直于框平面的分布壓力。
腹板框的主要特征是通過布置在腹板上的型材受軸向力、腹板受剪而把集中力擴散到機身殼體蒙皮上。腹板框框緣中的應力相對剛框要小得多,所以這種加強框的緣條不需要很強。
若腹板框為全腹板(占據整個機身截面)結構,其傳力過程與平面板桿結構相同。而實際結構中常常遇到的是各種帶部分腹板的加強框。
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三、構架式加強框
某低速飛機機身與尾輪支柱連接的加強框就用了這種受力形式。尾輪可以轉動,故其側向力較小,對其連接框來說主要受一個法向力,框內布置一三角形桁架可使法向力以切向力的方式作用到剛框上,進而與機身蒙皮的剪流平衡。對剛框來說,法向力變成切向力,框內的彎矩就小多了,從而可以將剛框設計得輕些。然而桿子會使剛框的重量增加,因為三根桿子中有兩根受壓,按穩定性設計,材料的利用率當然差一些。對于正圓形截面的機身,三角形桁架的桿子受力更大,故使桁架重量增加得更多。這種形式的加強框由于整個框的中間空間被桿子堵住,不利于內部布置大尺寸裝載,又沒有部分腹板框那種可以綜合利用的優點,故采用者甚少。但在某些大型飛機上,為避免過大的腹板引起重量過大,也有用構架式加強框的。
第五節 機身開口的受力特點
由于使用、生產、維護的要求,在機身上總存在著大大小小的開口。顯然,開口后對機身的強度和剛度都會產生不利的影響,因此需要加強。根據使用要求的不同,加強方式大致可分為兩類— ——口蓋和艙門。
一、口蓋
口蓋主要是為地面檢查維護而開的,在空中不必開啟。它分為受力口蓋和非受力口蓋兩種。
"受力口蓋
圖 " % &(’)是一個典型的受力口蓋,它本身能承受正應力及剪應力,可用螺釘把它擰在機身上。因此,從受力的觀點來看,當口蓋裝上機身后就等于沒有開口,所以機身上就不必另外增加加強構件。這種受力口蓋一般用在開口較大或不需要經常打開的地方。
(非受力口蓋
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