《渦輪發動機飛機結構與系統》
——第八期 飛機結構基本元件、結構件
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飛機結構基本元件、結構件
06:55來自大腦袋小課堂
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大家好，歡迎來到本期【大腦袋小課堂】。本次課，我們來到【渦輪發動機飛機結構與系統】第八期 飛機結構基本元件、結構件。
首先，我們看到結構基本元件，結構基本元件包含杆件、梁元件和板件三類。
1）杆件。
長度尺寸遠大於或者較大於橫截面尺寸的元件，稱為杆件。比如生活中見到的棍子，就是杆件。它的受力特點是抗彎能力很弱，主要承受拉應力或者壓應力。在飛機上，典型的杆件有：起落架構件中的側撐杆、阻力杆，機身機翼的桁條等等。
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2）梁元件。
飛機結構中梁元件大致可以分成兩種，一種外形上與杆件相類似，但是其比杆件可以承受更強一點的彎曲或扭轉強度，可以承受沿垂直軸線方向的載荷，在飛機上比較典型的構件是起落架的減震支柱或者叫做緩衝支柱，如上圖。另外一種呢，是由上下緣條和腹板組成的，可以承受較強的剪切彎曲強度，緣條主要承受拉壓應力，腹板主要承受剪應力。在飛機上的典型構件是機翼大梁、翼肋。
圖片來自網絡
3）板件。
厚度遠小於長、寬這兩個尺寸的元件稱為板件。板件承受板平面內分布載荷的能力較強。在飛機上典型的板件有蒙皮、翼梁和翼肋的腹板。以蒙皮為例，蒙皮可以較好地承受分布氣動載荷。在局部的氣動載荷作用下，假設藍色箭頭表示的是局部氣動載荷，蒙皮局部會凸起，在這時，飛機蒙皮也是要承受垂直板平面的分布氣動載荷，薄的蒙皮會產生拉應力、厚的蒙皮會產生剪切彎曲應力。因此，我們可以看到，板件承受平面內分布載荷的能力可以分成兩種情況：一種板件薄，承受拉壓能力弱，承受剪切能力比較強，這種情況下只受剪應力；一種是板件厚，承受拉壓能力弱，承受剪切能力比較強，這種情況下，承受剪應力和正應力。
在以上三種結構基本元件的基礎上，通過組合形成了結構件。可以看到杆件和梁元件組成的結構成為杆繫結構；由不同平面內的杆件和板件組成的空間結構成為空間薄壁結構；在一個平面內的杆件和板件組成的結構稱為平面薄壁結構。
好，那我們具體講一下：
目前所看到的是桁架式翼肋，它是杆件組成的杆繫結構，所有的杆件都在翼肋平面內，只能承受翼肋平面內的載荷。所以這是平面杆繫結構。除了桁架式翼肋，起落架也是屬於杆繫結構的，起落架中的緩衝支柱屬於梁元件，起落架中的側撐杆、阻力杆屬於杆件，起落架在飛機著陸過程中可以承受地面作用在機輪上的各方向的載荷，因此，起落架是空間杆繫結構。不管是平面杆系還是空間杆繫結構，其中的杆件和梁元件都保持著其原有的受力特點，杆件主要用於承受軸線方向的載荷，產生正應力；梁元件承受著剪切、彎曲和扭轉作用，產生相應的應力。
接下來是平面薄壁結構。由緣條和腹板組成的機翼大梁就是比較典型的平面薄壁結構。在受力形式上，平面薄壁結構主要承受的是結構平面內的載荷作用。結構中的杆件和板件依然保持其原有的受力特點。機翼大梁中的緣條是杆件，主要產生拉壓正應力，機翼大梁中的腹板是板件承受剪應力。
最後一個是空間薄壁結構。比較典型的空間薄壁結構有機翼、機身。可以看到圖片中，機翼由翼梁、翼肋和桁條組成了框架，外面鋪一層蒙皮。機翼是個空間結構。對於機身而言，也是類似的，機身由隔框和桁條形成外形，再鋪上蒙皮。這樣描述可能不太嚴謹，但大致意思是這樣的。空間薄壁結構，在受力形式上來說，機翼和機身有點像互相支持的懸臂梁，載荷在機翼和機身中主要產生的是剪切、彎曲和扭轉。與平面薄壁結構中類似，空間薄壁結構中的板件和杆件也都保持著原有的受力特點。板件主要承受著正應力和剪應力，杆件只承受正應力。至於機翼和機身的受力情況，這部分的內容比較多，以後單獨再說。
好了，本期的[大腦袋小課堂]到這裡結束了。
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責任編輯：大腦袋