飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中外載荷的分析與研究

劉宏博

摘 要：在現(xiàn)代交通運輸工具中，飛機作為主要交通工具，需要重復(fù)使用，每天飛在高空中，受到不同的外部載荷，它的受力非常復(fù)雜，需要分析它的主要載荷，最基本的載荷，哪些是飛機過載現(xiàn)象，哪些是飛機其他載荷，哪些對飛機有影響，這是設(shè)計者們需要關(guān)心的問題，對于這些載荷的分析要通過統(tǒng)計大氣氣象的規(guī)律。

關(guān)鍵詞：主要載荷；飛機過載；其他載荷

1.主要載荷

對于飛機的主要載荷，主要是通過分析飛機在飛行、起飛、著陸等運動中的受力，作用在飛機上的外力就是飛機的外載荷，對于飛機在飛行中的受力，主要是氣流對飛機的阻力，飛機本身的重力，在飛機起飛前的受力有跑到對飛機的摩擦力，氣流對飛機的阻力，如圖1。

對于飛機起飛過程中的載荷有質(zhì)量力Rm，這種力是與飛機質(zhì)量或者加速度相關(guān)的力，例如G，這種力可以分解成沿著飛機方向的Gsinθ力和沿著飛機垂直方向上的Gcosθ力；另一種起飛過程中的力為表面力Rf，所謂表面力就是直接接觸到飛機表面的力，例如氣流對飛機的提升力Y，發(fā)動機的推力也是表面力，起飛過程中的受力如圖2。

2.飛機過載

飛機過載的概念就是飛機飛機表面力與飛機自身重量之比，用n表示，具體公式如下：

式中：Rf——飛機表面力；

G——飛機自身重力。

飛機的過載是一個可以為正數(shù)、也可以為負(fù)數(shù)的值，是一個與坐標(biāo)方向有關(guān)的量，方向一致為正，相反為負(fù)，對于沒有特殊要求的，一般過載系數(shù)為ny，因為在x、Z方向上的nx、nz比較小，力學(xué)分析圖如圖3。

對于飛機過載的意義它是飛機設(shè)計中需要依據(jù)的原始參數(shù)，它是與飛機狀態(tài)密切相關(guān)的，對于飛機過載，在不同飛行模式下都會有過載，水平勻速飛機、垂直飛行、曲面飛行，同時還有特殊情況下，突然遇到大風(fēng)、在飛機著陸時候，這種情況下，飛機的過載最大。

3.其他載荷

3.1熱載荷

飛機在飛行過程中，會受到熱載荷，飛機的動力裝置，運行時候會產(chǎn)生大量的熱，飛機飛行過程中，氣流與飛機表面摩擦產(chǎn)生的熱，太陽對飛機的熱，這些都會產(chǎn)生熱載荷。

飛機飛行過程中，產(chǎn)生熱量后，會對飛機結(jié)構(gòu)材料的輕度和剛度產(chǎn)生影響，會使它的性能下降，如果飛機長時間受熱，材料還會產(chǎn)生蠕變，這樣會破壞材料，使材料永久變形，所以飛機設(shè)計上對內(nèi)部要有散熱裝置，較小熱量，外邊摩擦受熱，材料選擇航空材料，減小摩擦熱。

3.2疲勞載荷

飛機疲勞破壞是在材料靜強度非常小的情況下發(fā)生，所以發(fā)生疲勞破壞非常危險，會使飛機上設(shè)備工作不正常，從而影響飛機安全，圖4反映了飛機在受到疲勞載荷時候，材料發(fā)生的破壞和性能指標(biāo)變化。

在飛機飛行過程中，突風(fēng)載荷和機動重復(fù)載荷是飛機的主要疲勞載荷，在設(shè)計上對這個需要著重分析。

結(jié)束語

在飛機飛行中還會受到其他的載荷，這種是特殊載荷，非正常狀態(tài)下的載荷，發(fā)動機停機、飛機在著陸時候單輪著地，這種載荷都是特殊情況，在這種情況下，飛機機組人員一般都有應(yīng)對策略，根據(jù)情況可以選擇迫降，或者在繼續(xù)飛行，無論飛機在飛行中受到怎樣的載荷，飛機設(shè)計人員在設(shè)計之初都已經(jīng)考慮在內(nèi)，只有綜合分析飛機載荷，才會避免飛機飛行中出現(xiàn)故障。

參考文獻(xiàn)

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