南航飞机结构设计习题答案_5

南航飞机结构设计习题答案

5-09

由书中所给的飞机重量与过载系数等数据，可以认为：相对载荷较大，相对厚度较小。因此，宜选用单块式结构布局，布置如下图：

V

关于结构布局的说明：

① 选用三根梁纵向布置（根肋处为固支点），前、后梁都要连接前后缘的襟副翼，如中间梁高度较低，可适当的弱（截面尺寸小），但在开口段要加强；

② 普通长桁在两个单闭室内等百分线布置（避免长桁装配弯曲）；

③ 横向肋顺气流布置(因后缘后掠角小,不会引起变长而增重)。选用5根加强肋，见图示标号；这5个肋的位置需处于前后缘活动翼面的连接挂点位置，并兼顾开口位置（一物多用原则）； ④ 普通肋适当间距布置，视对蒙皮稳定性的支撑作用来确定；再两个参与区内，普通长桁的截面积逐渐减小到零。

5-10 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：

K K2a bK1a K2b 1 K1a

K1 2 20 12.52 6250cm4

K2 2 15 10.02 3000cm4 a 25.9cm

2、由合力矩定理，平移外载荷并计算肋的支反剪力与剪流，见图1。

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M n= P (A+a) = 80 (30+25.9)=4472KN.cm

M4472q n 1.24KN/cm 2 (25 20) 80 0.5 P a = Q2 B Q1+Q2 = P q1=2.164KN/cm

Q2 = 25.9 KN Q1= 54.1 KN q2=1.295KN/cm

3、画出肋的剪力、弯矩图(应由原肋的构件实际作用力图＋支反力来具体画出，双支点外伸梁！)

Q图：

M=80 A=2400 KN.cm

4、由剪力图上的最大值确定肋腹板厚度(抗剪型板设计，四边简支)

设计载荷：q= ct =5.1/H1=5.1/25=0.204 KN/cm

公式： K 5.6 3.78

(a/b)2

a/b =B/H1=80/25=3.24 K= 5.97, E=70000 Mpa

3.3899mm

5、由弯矩的最大值确定肋上下缘条的面积(上缘条受拉、下缘条受压，且力大小

相等、方向相反)：

最大弯矩处的缘条内力： N = Mmax/H1 = 2400/25=96 KN

上缘条面积由强度计算确定:

A* b = N

A*=96000(N)/420 (MPa)=228.57 mm2

考虑到连接有效面积的削弱，应取 A*＝228.57/0.9=253.97 mm2

下缘条面积由压杆总体稳定性公式确定：

PK 2EI

cr l2 N (两端固支，K=4，注失稳的弯曲方向)

I* 1

12ab3 1

12A2

* (正方形) A* =

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= 516.78 mm2 A*

=

如按题目给出的受压失稳临界应力值(偏危险)，可得：

crA* N

A* = 96000/280 = 342.86 mm2

6、前梁腹板的厚度确定：

前梁腹板的剪流：qq = q1+q = 3.404 KN/cm

由公式粗算（不考虑立柱，a很大）

3.78 2a/b = 5.6 K= 5.6 +

3.3000 mm (因厚度合适，可不考虑安装立柱)

如考虑立柱，其间距取a = b=250 mm, 则 K=9.38

2.8 mm

7、后梁腹板的厚度确定：

后梁腹板的剪流：qh = q2 - q = 1.295-1.24= 0.055 KN/cm

0.96 ＝1 mm

可不再考虑立柱设计 。

5-14

2

1) 在传递总体弯矩M（上下壁板的轴力）时，A-A肋起到对蒙皮参与轴力转移

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的支持作用，引起肋缘条受分布轴力，如图分析：

肋的受力形成对称扭，故需加强A－A肋的缘条；

2）传剪Q路线没有被开口打断，与A－A肋无关

3）传扭Mt路线被打断，有两种情况：

① 盒段外端传来的一圈扭矩在A－A肋处转换成一对参差剪力，使肋受剪，

故需加强肋腹板，如下图分析：

② 对开口区翘曲变形引起的自平衡内力系，A－A肋起到对前后闭室盒段壁

板受剪的支持作用，同时使该肋受剪，故也需加强腹板。如图分析：

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5-15 分析传力

补强设计：

① 需在后梁腹板上加立柱，使集中力P扩散到后梁的腹板上；

② 需补强后梁的腹板，集中力P的扩散剪流需通过腹板向后传；

③ 集中力P引起的弯矩倒传给前盒段，由传力分析图看出，在前盒段需加强以

下构件：

i）后梁缘条补强符合自平衡力系的参与区规律，即：

ii) 前盒段蒙皮需加强，由该闭室蒙皮参与将集中力P引起的弯矩转换到前梁； iii）加强开口端肋的腹板，该肋提供了前盒段蒙皮参与剪力的支持。

④ 前梁缘条需加强，集中力P引起的弯矩最终通过前梁后段传给根部支持；补强规律按等截面的强度/稳定性计算值。

⑤ 前梁后段腹板无需补强。