第三節(jié) 飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求和綜合設(shè)計(jì)思想
一、飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求
飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),須使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿足飛機(jī)性能指標(biāo)對結(jié)構(gòu)提出的各項(xiàng)基本要求。
"空氣動力要求和設(shè)計(jì)一體化的要求
當(dāng)結(jié)構(gòu)與氣動外形有關(guān)時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證構(gòu)造外形滿足總體設(shè)計(jì)規(guī)定的外形準(zhǔn)確度;不容許機(jī)翼、尾翼與機(jī)身結(jié)構(gòu)有過大變形,以保證飛機(jī)具有良好的氣動升力和阻力特性,以及具有良好的穩(wěn)定性和操縱性。隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)向綜合性和一體化發(fā)展,對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了新的要求。如圖 " "所示 —""%&因隱形要求,其機(jī)翼下表面與機(jī)身上表面均為許多小平面構(gòu)成的三棱錐面,并采用了不設(shè)任何外掛架的埋人式布局,提出了隱身—結(jié)構(gòu)一體化的要求。圖 ’ "蘇— ()*+所采取的翼—身融合技術(shù),要求機(jī)翼、機(jī)身圓滑過渡融合為一體,并要求機(jī)身沿軸向的形狀符合面積律規(guī)律,大大改善了飛機(jī)的氣動性能,但增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。飛機(jī)—發(fā)動機(jī)一體化設(shè)計(jì),對既是機(jī)體結(jié)構(gòu)一部分,又是推進(jìn)系統(tǒng)組成部分的進(jìn)氣道、噴管,強(qiáng)調(diào)其形狀、結(jié)構(gòu)與發(fā)動機(jī)的匹配設(shè)計(jì),用以優(yōu)化控制飛機(jī)與發(fā)動機(jī)之間氣動性能的相互影響。還有飛控—火控—結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)等發(fā)展趨勢使飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足氣動和飛機(jī)性能等要求方面增加了新的內(nèi)容和難度。
,結(jié)構(gòu)完整性及最小重量要求
所謂結(jié)構(gòu)完整性是指關(guān)系到飛機(jī)安全使用、使用費(fèi)用和功能的機(jī)體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、損傷容限及耐久性(或疲勞安全壽命)等飛機(jī)所要求的結(jié)構(gòu)特性的總稱。
對于不要求按損傷容限、耐久性設(shè)計(jì)的飛機(jī)可簡化為強(qiáng)度(與剛度)及重量要求。但現(xiàn)代軍機(jī)和旅客機(jī)的新機(jī)設(shè)計(jì),規(guī)范規(guī)定都必須按損傷容限 -耐久性或按損傷容限 -疲勞安全壽命設(shè)計(jì)。
具體而言,本要求就是指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在承受各種規(guī)定的載荷和環(huán)境條件下,具有足夠的強(qiáng)度,不產(chǎn)生不能容許的殘余變形;具有足夠的剛度,或采取其他措施以避免出現(xiàn)不能容許的氣動彈性問題與振動問題;具有足夠的壽命和損傷容限,以及高的可靠性。在保證上述條件得到滿足的前提下,使結(jié)構(gòu)的重量盡可能輕,因此也可簡稱為最小重量要求。
(使用維修要求飛機(jī)的各部分(包括主要結(jié)構(gòu)和裝在飛機(jī)內(nèi)的電子設(shè)備、燃油系統(tǒng)等各個(gè)重要設(shè)備、系統(tǒng)),須分別按規(guī)定的周期進(jìn)行檢查、維護(hù)和修理。良好的維修性可以提高飛機(jī) •"’.•
在使用中的安全可靠性和保障性,并可以有效地降低保障、使用成本。對軍用飛機(jī),盡量縮短飛機(jī)每飛行小時(shí)的維修時(shí)間和再次出動的準(zhǔn)備時(shí)間,還可保證飛機(jī)及時(shí)處于臨戰(zhàn)狀態(tài),提高戰(zhàn)備完好性。
為了使飛機(jī)有良好的維修性,在結(jié)構(gòu)上需要布置合理的分離面與各種艙口,在結(jié)構(gòu)內(nèi)部安排必要的檢查、維修通道,增加結(jié)構(gòu)的開敞性和可達(dá)性。
"工藝要求
飛機(jī)結(jié)構(gòu)要求有良好的工藝性,便于加工、裝配。這些須結(jié)合產(chǎn)品的產(chǎn)量、機(jī)種、需要的迫切性與加工條件等綜合考慮。對于復(fù)合材料等新材料,還應(yīng)對材料、結(jié)構(gòu)的制作和結(jié)構(gòu)修理的工藝性予以重視。
"經(jīng)濟(jì)性要求
過去,主要是指生產(chǎn)和使用成本。近年來提出了全壽命周期費(fèi)用( %%)概念(也稱全壽命成本)。全壽命周期費(fèi)用主要是指飛機(jī)的概念設(shè)計(jì)、方案論證、全面研制、生產(chǎn)、使用與保障五個(gè)階段直到退役或報(bào)廢期間所付出的一切費(fèi)用之和。其中生產(chǎn)費(fèi)用與使用、保障費(fèi)用約占全壽命周期費(fèi)用的 &’左右(見圖 (" (()。而減少生產(chǎn)費(fèi)用最根本的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性;影響使用和保障費(fèi)用的關(guān)鍵則是可靠性和可維護(hù)性,也與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接有關(guān)。
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