第二章飛機(jī)的外載荷與設(shè)計(jì)規(guī)范
第一節(jié)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的主要載荷
飛機(jī)在飛行過(guò)程中,外界作用于飛機(jī)的載荷主要有:升力 "、阻力 、發(fā)動(dòng)機(jī)推力 及飛機(jī)重力 %。飛機(jī)在起飛、著陸及在地面運(yùn)動(dòng)時(shí),除飛機(jī)重 %外,還有地面作用在前、主起落架上的地面支反力 &’,&(,和摩擦力 &)。
通常,將質(zhì)量乘以加速度的負(fù)值稱為慣性力。即慣性力在數(shù)值上等于質(zhì)量乘以加速度,方向與加速度方向相反。
飛機(jī)重力 %( (*)和慣性力 +( , (-)均與飛機(jī)本身質(zhì)量 (有關(guān),故統(tǒng)稱之為質(zhì)量力。
此時(shí)飛機(jī)既有平移運(yùn)動(dòng),還可能有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定理可知:
, . (-/ (0 , 0 , 1)
23 —24 —% . (-" (0 , 0 , 0)
, 23 5 6 24( 7 6 5). 89 -9 (0 , 0 , :)
式中 23 ———機(jī)翼升力;
24 ———尾翼升力;
-/,-" —
—/,"方向的加速度;
89 ———飛機(jī)繞 9軸的質(zhì)量慣性矩;
-9 —
—飛機(jī)繞 9軸的角加速度。
這里的坐標(biāo)軸方向是按右手直角機(jī)體坐標(biāo)系規(guī)定的,即原點(diǎn) ;在飛機(jī)重心;縱軸 ;/平行于機(jī)身軸線,指向前;豎軸 <在飛機(jī)對(duì)稱平面內(nèi),垂直于 ;/軸,指向上(當(dāng)飛機(jī)處于正常平飛姿態(tài)時(shí));橫軸 ;9垂直于飛機(jī)對(duì)稱平面,由右手系規(guī)定。
在把飛機(jī)簡(jiǎn)化成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)研究飛機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí),可將飛機(jī)的各種外載移至重心處(即坐標(biāo)原點(diǎn))進(jìn)行分析,至于角加速度的影響,將在后面加以討論。
飛機(jī)在使用過(guò)程中究竟受哪些力?下面我們?nèi)追N典型情況來(lái)討論。
一、等速直線平飛時(shí)的受載情況
飛機(jī)作水平等速直線飛行時(shí),它所受的力有:升力 "、重力 %、阻力 和發(fā)動(dòng)機(jī)推 •1==•
第二篇 ;現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)
力 。此時(shí): ",%(& ’& ’()
飛機(jī)在這種飛行情況下,所受載荷處于靜平衡狀態(tài),因此飛機(jī)無(wú)任何方向的加速度。人坐在飛機(jī)里,如不看窗外景物的相對(duì)運(yùn)動(dòng),就感覺(jué)不出在飛行。這種情況的外載特點(diǎn)是:作用在飛機(jī)上的升力等于飛機(jī)的重力( )* +),推力等于阻力( %)。飛機(jī)上的各種裝載、設(shè)備作用在它們連接接頭處的力與飛機(jī)靜止時(shí)的情況相同。
二、俯沖后拉起時(shí)的受載情況
這是一種常見(jiàn)的在垂直平面內(nèi)作曲線機(jī)動(dòng)飛行的情況。此時(shí),作用在飛機(jī)上的外載荷有 ",,%,,此外由于有曲線運(yùn)動(dòng)的向心加速度作用,產(chǎn)生了離心慣性力。設(shè)飛機(jī)的速度為 ,航跡的曲率半徑為 ,,則法向( )向)加速度為: -) .& ,
離心慣性力為
2&
/) —0-)1 ,(& ’& ’3)
將這些力投影到機(jī)體的 )坐標(biāo)方向,可得到方程式
’ &
." ’ 456" 1,
于是
" 456" 7 2& (& ’& ’8)
1,
當(dāng)飛機(jī)在弧形航跡的最低點(diǎn)時(shí),此時(shí) " 9,456" +,則
" +7 2& (& ’& ’:)
1,
由此可見(jiàn),在俯沖拉起過(guò)程中,飛機(jī)所需的升力不等于重力,而是等于重力乘以一個(gè)系數(shù),這個(gè)系數(shù)就是該升力與重力之比(它與飛機(jī)的飛行狀態(tài)參數(shù)有關(guān)),稱之為載荷系數(shù)(即過(guò)載系數(shù),或簡(jiǎn)稱過(guò)載)。飛行中,升力經(jīng)常在變化著,在俯沖拉起時(shí),升力可能大大超過(guò)飛機(jī)的重力。飛機(jī)的機(jī)動(dòng)動(dòng)作越劇烈,升力大于重力必定越多,飛機(jī)受力越嚴(yán)重。
第二節(jié) ;復(fù)雜載荷情況
中國(guó)航空網(wǎng) www.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址:飛機(jī)檢測(cè)與維修實(shí)用手冊(cè) 1(57)