第五章+飞行器的构造课件.ppt

1、2022年12月10日航空航天技术概论主讲人：杏建军第五章 主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料 2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造第四章 主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料 2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造1.1 对飞行器的一般要求v空气动力要求u结构应满足飞行性能所要求的气动外形和表面质量 对于飞机而言，气动外形要保证增加升力、减少阻力 对于运载火箭而言，气动外形要减少阻力 对于卫星而言，由于太空几乎没有空气，所以没有气动外形要求 对于返回舱而言，气动外形要求降低过载和气动加热1.1 对飞行器的一般要求v重量要求u在满足强度、刚度和寿

2、命的条件下重量尽量轻强度：结构承受载荷时抵抗破坏的能力刚度：结构在载荷作用下抵抗变形的能力寿命：从开始使用到报废的时间1.1 对飞行器的一般要求v使用维护要求u结构便于检查、维护和修理，易于运输、储存和保管v工艺和经济性要求u在一定生产条件下要求工艺简单、制造方便、生产周期短、成本低 1.2 飞行器结构采用的主要材料 v对飞行器结构材料的要求 原则：在选用结构材料时，应尽量采用比强度和比刚度大的材料。其次，根据不同的飞行和环境条件，要求材料具有一定的耐高温和耐低温性能，要具有良好的抗老化和耐腐蚀能力，要具有足够的断裂韧性和良好的抗疲劳性能。另外材料还要具有良好的加工性能，资源丰富，价格低廉。1

3、.2 飞行器结构采用的主要材料v镁铝合金v合金钢类v复合材料u复合材料的密度低，比强度、比刚度很高，抗疲劳性能、减震性能和工艺成型性能都很好。到目前为止，战斗机机身使用30%40%的复合材料，直升机70%80%,如“科曼奇”机身有70%的复合材料。使用复合材料，可使机身减重20%30%第四章 主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料 2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造2.1 气球和飞艇的基本构造v气球的构造氢气球2.1 气球和飞艇的基本构造v气球的构造热气球2.1 气球和飞艇的基本构造v飞艇的构造u飞艇通常是流线型囊体，尾部有安定面和操纵面，囊体下部安装吊舱和动力装置等，

4、动力装置也有安装在囊体两侧或尾锥部位的型式。2.1 气球和飞艇的基本构造v飞艇的构造：按构形分纯浮力体纯浮力体浮力升力混合体浮力升力混合体浮力旋翼混合体浮力旋翼混合体2.1 气球和飞艇的基本构造v飞艇的构造：按结构分硬式硬式软式软式2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 1、机翼的外载荷2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 2、机翼的主要受力构件1翼梁翼梁2前纵前纵墙墙3后纵墙后纵墙4普通翼肋普通翼肋5加强翼肋加强翼肋6对接接头对接接头7硬铝蒙皮硬铝蒙皮8长桁长桁2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 2、机翼的主要受力构件2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 2、

5、机翼的主要受力构件翼梁：承受绝大部分弯矩和剪力；翼梁：承受绝大部分弯矩和剪力；纵墙：承受剪力。纵墙：承受剪力。2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 2、机翼的主要受力构件桁条：支撑蒙皮，将气动力传给翼肋桁条：支撑蒙皮，将气动力传给翼肋2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 2、机翼的主要受力构件横向骨架横向骨架普通翼肋：维持翼型，把蒙皮和桁条的力传给翼梁；普通翼肋：维持翼型，把蒙皮和桁条的力传给翼梁；加强翼肋：除普通翼肋作用外，承受集中力加强翼肋：除普通翼肋作用外，承受集中力 2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 2、机翼的主要受力构件 蒙皮：维持气动外形，将气动力传给桁

6、条和翼肋，与翼梁纵墙的腹板形成闭室承受扭矩。2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 3、机翼的典型构造形式 a)蒙皮骨架式 2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 3、机翼的典型构造形式 b)整体壁板式 2.2 飞机的基本构造v机翼和尾翼的基本构造 3、机翼的典型构造形式 c)夹层式机翼 2.2 飞机的基本构造v机身的基本构造 1）作用在机身上的外载荷分布力气动力，重力集中力机翼、尾翼、发动机、起落架、装载物等的作用力（2）机身中的内力 垂直弯矩、水平弯矩、垂直剪力、水平剪力、扭矩（3）机身的受力构件 桁梁、桁条、隔框、蒙皮 2.2 飞机的基本构造v机身的基本构造 a)蒙皮骨架式（

7、桁梁式、桁条式和硬壳式）2.2 飞机的基本构造v机身的基本构造 b)整体壁板式 2.2 飞机的基本构造v机身的基本构造 c)夹层式2.2 飞机的基本构造v起落装置 功用：起飞、着陆、滑行、停放、减震、消振 种类：轮式、滑撬式、浮筒式、滑车式、气垫式等2.2 飞机的基本构造v起落装置 1、典型起落架的组成 2.2 飞机的基本构造v起落装置 2、起落架的布置形式 前三点式前三点式 2.2 飞机的基本构造v起落装置 2、起落架的布置形式 后三点式后三点式 2.2 飞机的基本构造v起落装置 2、起落架的布置形式 自行车式自行车式 2.2 飞机的基本构造v前三点式与后三点式起落架性能比较 a）前三点可强

8、力制动而无“倒”立危险 b）前三点式具有滑跑稳定性 c）前三点式机身轴线基本水平，驾驶员视界好，可安装喷气发动机2.2 飞机的基本构造v辅助起落装置 a）起飞：增升装置，起飞助推火箭，弹射装置 b）着陆：减速伞，反推力装置，拦截索2.2 飞机的基本构造v辅助起落装置 a）起飞：增升装置，起飞助推火箭，弹射装置 b）着陆：减速伞，反推力装置，拦截索第四章 主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料 2.航空器的构造3.航天器的构造4.火箭和导弹的构造v航天器v专用系统v保障系统（卫星平台）v保障系统（1）结构分系统（2）电源分系统（3）热控制分系统（4）姿态与轨道控制分系统（5）测控分系统（6

9、）数据管理分系统（7）生命保障系统（8）返回系统3.1 卫星v卫星的基本构造(1)承力结构。(2)外壳。(3)安装部件。(4)天线结构。(5)太阳能电池阵。(6)卫星稳定结构。3.1 卫星3.1 卫星3.1 卫星3.2 载人飞船v载人飞船美国美国“水星水星”号载人飞船号载人飞船 单舱式单舱式3.2 载人飞船v载人飞船美国美国“双子星座双子星座”号载人飞船号载人飞船 两舱式两舱式3.2 载人飞船v载人飞船“阿波罗阿波罗”载人飞船载人飞船 3.2 载人飞船v载人飞船“联盟号联盟号”宇宙飞船宇宙飞船 3.2 载人飞船v载人飞船“阿波罗阿波罗”载人飞船载人飞船 3.3 航天飞机v航天飞机3.3 航天飞

10、机v航天飞机3.4 空天飞机v空天飞机 是能够象飞机一样自己起飞和降落的航天器 3.5 空间站v空间站 对于需要长时间在空间逗留的工作任务，空间站提供了可能的环境。空间站的功用包括：对地观测，天文观测、科学研究、微重力试验和生产、在轨服务基地等。空间站的结构一般是由按功能划分的舱段组成，基本组成有：能源舱、工作舱、生活舱、太阳能电池阵，姿态控制系统、通讯系统、对接系统和连接过渡舱等。3.5 空间站v空间站舱段式结构舱段式结构 3.5 空间站v空间站积木式结构积木式结构 3.5 空间站v空间站桁架式结构桁架式结构 第四章 主要内容1.飞行器结构的一般要求和采用的材料 2.航空器的构造3.航天器的

11、构造4.火箭和导弹的构造4.1 火箭的基本构造v探空火箭u对近地空间进行环境探测；飞行高度30200km。v运载火箭u把人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道4.1 火箭的基本构造v多级火箭的组合方式u串联式u并联式u混合式v多级火箭的级间分离方式 u热分离u冷分离4.1 火箭的基本构造v世界上著名的火箭u俄罗斯：目前的主力火箭仍是一批传统型号，如联盟号、宇宙号、闪电号、质子号等。u欧洲：现如今最成功的商业运载火箭是欧洲的阿里安火箭系列，从问世以来，已先后有阿里安-1、2、3、4、5投入商业发射市场，目前主要使用阿里安-4。阿里安-4是1988年投入运营的三级火箭。根

12、据捆绑助推器的不同，它有6种不同运载能力的型号，其地球同步转移轨道运载能力分别为1.9、2.6、3.0、3.2、3.7和4.5吨。它之所以畅销，主要原因是推力大、可靠性高、交货及时、价格适中、入轨精度高，因而供不应求。4.1 火箭的基本构造v世界上著名的火箭u美国：火箭阵容庞大，现常用的中大型火箭有德尔它、宇宙神和大力神。u日本：“H系列”火箭。有两个型号：“H-1”型和“H-2”型。“H-1”是一种三级常规燃料火箭，全长40.3米，直径2.4米，总重达140吨，可把1吨重的卫星送入地球同步转移轨道。“H-2”是一种两级液氢液氧燃料火箭，全长50米，直径4米，总重260吨，可把约9吨的有效载荷

13、送上近地轨道，把2吨的有效载荷送上地球同步轨道。“4.2 导弹的基本构造v按飞行方式和气动外形分：有翼导弹和弹道导弹v按作战分：战略导弹和战术导弹v按攻击目标分：反舰导弹，反潜导弹，反坦克导弹，反弹道导弹v按发射和目标位置分：空对空导弹，空对地导弹，地对空导弹，岸对舰导弹4.2 导弹的基本构造v组成（有翼导弹）4.2 导弹的基本构造v气动外形（有翼导弹）u气动布局：正常式、鸭式、无尾式、可偏弹翼式 u按弹翼周向分布：平面形，X形，十字形 4.2 导弹的基本构造4.2 导弹的基本构造4.2 导弹的基本构造v弹道导弹 飞行方式4.2 导弹的基本构造v弹道导弹 洲际弹道导弹(ICBM):射程在550

14、0 km以上 远程弹道导弹(IRBM):射程在3000 和 5500 km之间 中程弹道导弹(MRBM):射程在1000 和 3000 km之间 短程弹道导弹(SRBM):射程在 1000 km以下 4.2 导弹的基本构造v弹道导弹控制方式 燃气舵：靠处在火箭发动机的燃气流中的舵面反转部分气流，产生偏转作用力来控制。4.2 导弹的基本构造v弹道导弹控制方式 摆动发动机4.2 导弹的基本构造v弹道导弹控制方式 摆动喷管4.2 导弹的基本构造v弹道导弹控制方式 二次射流技术4.2 导弹的基本构造v多弹头控制方式 集束式多弹头集束式多弹头 4.2 导弹的基本构造v多弹头控制方式 分导式多弹头分导式多弹头 4.2 导弹的基本构造v多弹头控制方式 机动式多弹头机动式多弹头 谢谢！