机身的受力

百科 12-03 阅读:1552 评论:0

机体受力与机翼相似,也包括分散载荷和集中载荷,后者占主导地位。集中力包括来自固定接头的载荷,如机翼、尾翼和起落架,以及来自机身各部分的质量力。分散性载荷包括气动载荷和机体本身的质量力。作用在机身上的这些外力使它承受剪力,弯矩和扭矩。这情形和翅膀相似。就机体而言,它的受力特性有以下两个方面:

首先,机身上起主要作用的是各集中载荷,如机翼的反力,尾翼的反力,设备舱室,驾驶员和座椅,发动机的质力量等。而对于分配力,如由机身结构质量力引起的分配力和气动分配力,则不以分配力为主;而在机翼上,则以气动分配力为主。由于机体表面的气动作用较小,所以机体结构本身的质量力也较小。

机身的受力

其次,必须考虑机身的横向荷载,因为横向荷载很大,同时,机身在横向上的抗弯刚度也比机翼上的荷载要小得多,当受到横向荷载作用时,往往伴随有扭转,从而使荷载作用更加严重。

焦点

聚焦点是指当飞机的迎角改变时,其气动力对该点的力矩保持不变,因此可以将其理解为飞机气动力增量的作用点。聚焦位置是确定飞机稳定性的一个重要参数。聚焦点在飞机重心前则飞机不稳定,聚焦点在重心后则飞机稳定。

机身的受力

众所周知,当飞机处于平衡状态时,所有作用于飞机上的气动力都必须与飞机的中心相吻合。在飞行器受到干扰或其它原因攻角改变时,作用于飞行器的气动力会发生变化,不仅大小不同,作用点也不同。此时,根据力的合成原理,气动力可分为两部分,一部分是飞机在原有平衡位置所受的气动力,仍作用于重心;另一部分是气动力的改变量,作用点即为重心。

从图片上看,蓝色的点是飞机的焦点。当飞行器受到扰动使迎角增大时,气动力的增加会影响飞机的聚焦,如果飞行器的焦点位于重心后,气动力的增量会对重心产生俯仰力矩,使飞行器的迎角减小,飞行员即使不加以控制,飞机仍能回到原来的平衡位置;如果焦点位于重心前,气动力的增量会对重心产生俯仰力矩,使飞行器继续向上运动,偏离继续扩大,如果飞行员不及时控制,则会导致失去飞行稳定性,直至发生飞行事故。

在飞机整体迎角的变化范围内,其焦点位置也会发生变化,焦点在机身上的前极限位置称为前焦点位置,与之相对应,焦点在机身上的后极限位置称为后焦点位置,90多年来,为了保证飞机的稳定性,70多年来,人们一直竭力将前焦点控制在飞机的重心之后,但为此而付出了机动性代价。自70年代开始出现电传操纵以来,人们利用计算机就能完全保证飞机的稳定飞行,焦点位置不必一定位于重心之后,因此,现代高性能战斗机都是采用电传操纵的不稳定飞机。这种飞机由于聚焦位置靠前,不但机动性大大提高,而且总升力增加,而且配平阻力减小。


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