薄壁式机身
薄壁式机身又称为梁式机身,它用金属蒙皮代替蒙布,将蒙皮与骨架牢固地结合在一起而称为一个整体。薄壁式机身又包括桁梁式机身、桁条式机身、硬壳式机身3种。
基本信息
- 中文名
薄壁式机身
- 外文名
beam body
- 别名
梁式机身
- 所属领域
航空航天
- 分类
桁梁式、桁条式、硬壳式
- 受力构件
桁梁、隔框、蒙皮
分类
桁梁式机身
桁梁式机身的结构特点是有几根强度较强的桁梁,桁梁的截面积较大。而机身结构上的长桁数量较少,强度较弱,甚至长桁可以不连续,且蒙皮较薄。这种结构的机身,由弯曲引起的拉、压轴向力主要由桁梁承受,蒙皮和长桁承受很小一部分的轴向力,而剪力则全部由蒙皮承受。普通隔框的作用是维持机身外形,支持纵向构件。加强隔框除维持外形外,主要承受集中载荷,如机翼、尾翼和机身连接的接头等都安排有加强隔框。
从桁梁式机身的受力特点可以看出,在桁梁之间布置大开口不会显著降低机身的抗弯强度和刚度。虽然因大开口会减小结构的抗剪强度和刚度而必须补强,但相对桁条式机身和硬壳式机身的结构来说,同样的开口,桁梁式机身的补强引起的重量增加较少,因此桁梁式机身便于开较大的舱口。
桁条式机身
桁条式机身的特点是没有桁梁,而长桁布置得较密,强度较强,蒙皮较厚。这时机身弯曲引起的拉、压轴向力,将由许多长桁与较厚的蒙皮组成的壁板来承受,剪力则全部由蒙皮承受。普通隔框和加强隔框的作用与桁梁式机身相同。从其受力的特点可以看出,蒙皮上不宜开大口。但与桁梁式机身相比,它的弯、扭刚度(尤其是扭转刚度)比桁梁式机身大。。由于蒙皮较厚,在空气动力的作用下,蒙皮的局部变形也有利于改善空气动力性能。
硬壳式机身
硬壳式机身的结构是由蒙皮与少数隔框组成,其特点是没有纵向构件。蒙皮较厚,由蒙皮承受机身的总体弯、剪、扭引起的全部轴向力和剪力。普通隔框和加强隔框用于维持机身的截面形状,支持蒙皮和承受、扩散隔框平面内的集中力。
硬壳式机身的优点是结构简单,气动外形光滑,内部空间可全部利用。但因为机身的相对载荷较小,而且机身不可避免地要大开口,会使蒙皮材料利用率不高。因为开口补强增重较大,所以硬壳式机身实际上用得很少,只在机身结构中某些气动载荷较大、要求蒙皮局部刚度较大的部位,如机身头部、机头罩、尾锥等处采用。
受力构件
薄壁式机身的主要受力构件有:隔框、桁梁、桁条、蒙皮等。此外还有机身的对接接头。其中桁条与机翼的桁条大致相似,就不再说了。下面简单地谈一下其他构件的情况。
隔框
隔框与机翼的翼肋大致相当。它的主要作用是维形和受力。它可分为普通隔框和加强隔框两类。
普通隔框——它主要是用来维形,即形成和保持机身的外形,支持蒙皮以及承受局部空气动力。它所承受的外力不大,一般都采用硬铝压制的型材,按机身的横剖面形状做成圆形、椭圆或其他需要的形状。它的构造和机身的构造型式有一定的关系,例如桁条式机身的普通隔框,通常都做成完整的环形;桁梁式机身由于开口多,一般都是不完整的。
环式多用于必须在中间开口的加强隔框。开口是为了通过某些设备如发动机喷管。在它上面铆有部分壁板,并用支柱和角材加强。
整体式加强隔框是近年来发展的一种隔框。它锻造为一个整体,主要用在超音速飞机上安装机翼和尾翼等部件的地方。这些地方载荷很大,而且往往要通过喷气发动机进气道,对隔框要求很高。
隔框可用不同剖面的型材制造。
加强隔框为了充分利用材料,减轻重量,提i寄承受外力的效能,必须贯彻“综合利用”的匣则,也就是使隔框能起几种受力作用。