《飞行器结构设计》课后答案第3章.docx
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《飞行器结构设计》课后答案第3章
飞机结构设计第三章习题解答
一、一双粱机翼，外翼传到2”肋剖面处的总体力分别力剪力Q=100kN（作用在刚心上）,
弯矩M=5X103Kn・m、扭矩Mt=30kN・m。
已知前、后粱的平均剖面抗弯刚度为
Elw=10I0kN・mm'、
EI后=2X10l°kN・血；前、后闭室平均剖面抗扭刚度为KlK=5X10HkN•血，
佥后=1（）9kN・mm\
求：
⑴当Lt=Lfe=1500nun时，Q、M、M,在才肋剖面如何分配（题图3.2（a））?
（2）当Ln=3000mm.L&=1500mm时，Q、M、M,•在此剖面又如何分配（题图
（3）
3.2（b））?
（计算扭矩分配时，假设不考虑前、后闭室之间和1=肋对前闭室的影响）。
Q2=6670kg=66.7KN
（3）乩的分配
5M「
Mu=5+10=0.333X3xio3=0.999x10:
kg.m=10KNmMt2=0.667x3x10J=2.001x10:
kg.m=20KNm
Ki+K2=2x10b（9+2.25）=2x10b（°」11+°・889）=1X2x106
Q1=0.Illx10000=1110kg=11.1KN
Q=8890kg=88.9KN
KJIO12
（2）M的分配K>=L=3000=0.333X10”
Ki=1500=1.333x109
Ki+K2=1.666x109
0.333
M,=1・666x5xio5=0.1999x5x105=0.2x5x105=10skgm=1000KN
Ki+K2=8.334xIO7
1.667
Mtl=&334x3xi03=0边x3x10^=o.6xlO3kg.m=6KNm
6.667
叽2=8.334x3xio」=o.8x3x1O3=2.4X10’kg.m=24KNm
2.题图3.3所示两机翼，（a）为单块式，且双梁通过机身，而长桁在机身侧边切断；（b）为单
块式，整个受力翼箱通过机身。
请画出两种情况下a-a.b-b段长桁的力图，并筒要说明
何以如此分布？
3.请画出以下各指定翼肋的力平衡图和力图（题图3.4）。
（1）薄蒙皮双粱式机翼，I肋在气动载荷作用下：
Q）前、后缘未略去，（b）若略去前、后缘的
气动载荷和结构。
m一^^iTTTrnTTK^
（2）该机翼前粱转折处的II助在传递总体弯矩M时所受的裁荷，画出其力平衡图
和力图：
（a）剖面筒化为矩形；（b）剖面上、下为曲线。
（4）薄蒙皮双梁式机翼，III肋后缘受有Y向集中力P。
（5）
机翼外段为双梁式，侧为三梁式，IV肋位于结构布置变化处，画出传总体力时，该肋的力平衡图和力图。
Ar"r
CI
4L
（1）若6不变，只是两闭室面积不同，则q仍相同，扭矩引起的剪力与弯矩同上；但
刚心位置可能变
动，所以多一个扭矩
（2）若6不同，也会引起两闭室扭刚不同，则在分析比时，就会出现Q,\1力。
（6）薄蒙皮双梁式机翼v肋后梁上作用有集中力P”求该肋受P,力时的平衡图
和力图（假设
前、后粱弯曲刚度相等）。
（7）薄蒙皮双粱式机翼VI肋上C点处受有集中力E时的力平衡图和力图.
必二43•h・X+43•h・X
A£A!
L
M『=243•H・2+243•H・AX-Px2•AX
四请画出题图3.5所示各机翼结构中所指定肋的力平衡图和力图。
（1）长桁在机身对称轴处对接的双梁单块式后掠翼，1肋在传递总体力弯矩的过程中所受的载
荷，并画岀力平衡图和力图。
解：
传M时I的力矩图
QIII丨I[I[IIII1TT1
・••此M值很小（两种方法都可以）。
（a）口号肋（单块式普通肋）
（b）请画岀中央翼在作用有反对称总体弯矩时，Il【肋、IV肋的力平衡图和力图。
设左右
机翼通过中央翼连成整体，并在A、B、C、D四点与机身钱接，接头在机翼前、后墙腹板上。
III肋和IV肋的分析
—卜
卜
■
■
A
一
m肋，无裁荷mQ均为零
（3）机翼外段为双梁单块式，侧改为双梁式，画出结构型式交换处的V肋在传递总体力M、
Q、Mi时的力平衡图和力图。
Q
传Q时不起作用；传M时也不起作用。
（4）多墙式机翼在根部用两个固接接头与机身相连，请画出侧肋VI在传递总体力
的剪力Q时，
其力平衡图和力图。
VI肋传Q时
（5）画出图示三梁式后掠翼侧肋VII在传递总体弯矩时，其力平衡图和力图。
如果结构弯矩完全对称，则中间支点无力；否则会有力（载荷也要对称，即M产仏，才可
能R中“）
五・下列各机翼结构蒙皮上均有开口，请画出所指定翼肋在传递总体力时所受的载荷及它们
的力平衡图和力图。
（1）单梁单墙式机翼的I肋。
在Q和M下，I肋不起作用；在汕下，如图所示:
（2）双梁单墙式后掠翼，其中后粱在I【肋处有转折，请画出【I肋的力平衡图和力图。
11
11
（3）双粱单墙式机翼中II［肋在传扭时的力平衡图、力图。
（4）单梁双墙式机翼中IV助在传扭时的力平衡图和力图o
六：
现有一桁条式机身，平尾固定在垂尾上，垂尾与机身的连接如图3.7所示，接头A在yoz
平面为固接，接头B为钱接°尺寸a=0.667m,b=2mc=4m0平尾上受有不对称的Py力，力
作用点距y轴lm,P71=100KN,Py2=50KN,求
（1）此时机身后段的弯矩图此、剪力图Q、•和扭矩图亂。
（2）
画出框B的力平衡图，并用图表示出支反剪流的大小分布规律.桁条布置见图3.7
为P、=P、a+P、2=\50KN
RiX2=工P、x2.667R、=兀*2.667=200.KN
=200.-150=50.^
Mxa=-Pv[x1+代2x1=-50KNm七：
某垂尾为单梁单墙结构，后梁与机身固接，前墙与机身较接。
在机身垂尾连接处的加强框
Mx
有两种布置方案：
（1）两接头连接处均布置有垂直放置的加强框，
（2）沿后梁轴线方向布置一斜框，前墙处布置一垂直框（见题图3.8）0
请分析当垂尾上受有侧向力Pz作用时，在两种方案情况下机身结构分别由哪些构件受载（包含
加强框和其他构件）？
分别画出他们的力平衡图。
假设机身后段为桁条式。
从后方看:
上壁板:
框B上只受有Py力，方向向下。
因为是桁条式机身，q按阶梯形分布
方案I:
框I受有匾和Q”，框II仅作用Qzb
还有弯矩（垂尾的）分量，即址到框I上；还有弥•通过加强板（水平）转
到框I和
框II上。
III
方案II：
则不需要水平加强板,全部到斜框上。
上、下壁板平衡时。
应为
梯形板平衡；
另作为Q则仍作用到框II和斜框上。
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