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作用在机翼上的外载荷有:
空气动力、机翼结构质量力、部件及装载质量力。
空气动力
可以看成一种分布线载荷。
是飞机在飞行中作用在机翼上的最主要的外载荷。
单位长度下,弦长越大,空气动力也就越大;
空气动力作用在机翼的压力中心线上。
机翼结构质量力
可以近似地认为与空气动力的方向相反,大小与机翼弦长成正比。
在弦向的作用点的连线就是机翼结构的重心线。
部件集中质量力
作用在机翼上的部件质量力是指发动机、起落架等部件的质量力,其大小和方向与过载有关。
部件的重心位置就是部件质量力的作用点。
刚心轴
梁受拉和压(即弯);
缘条受拉或压;
板件受剪
机翼结构的典型元件
纵向:
翼梁、长桁、腹板
横向:
翼肋、蒙皮
蒙皮
1.直接功用是形成流线型的机翼外表面。
2.此外,还参与机翼的总体受力——和翼梁或翼墙的腹板组合在一起,形成封闭的盒式薄壁梁承受机翼的扭矩。
长桁
1.支持蒙皮,防止在空气动力作用下产生过大的局部变形,并与蒙皮一起把空气动力传到翼肋上去;
2.提高蒙皮的抗剪和抗压稳定性,使蒙皮能更好地参与承受机翼的扭矩和弯矩;
3.长桁还能承受由弯矩引起的部分轴力。
翼肋
1.功用是构成并保持机翼的形状;
2.把蒙皮和长桁传递给他的空气动力载荷传递给翼梁腹板,而把空气动力形成的扭矩,通过铆钉以剪流的形式传递给蒙皮;
3.支持蒙皮、长桁和翼梁腹板,提高它们的稳定性。
翼梁
承受机翼的剪力和部分或全部弯矩。
纵墙
可以与蒙皮组成封闭的盒段来承受机翼的扭矩。
作用在机翼上气动载荷的传递过程
1.空气动力直接作用在机翼蒙皮上
2.蒙皮将外载荷传递到长桁与翼肋上
3.传递到长桁上的载荷向翼肋传递
4.传递到翼肋上的载荷向翼梁传递
5.传递到翼梁上的载荷向机翼根部传递
6.根部载荷通过加强肋传递到机翼—机身对接接头
7.通过接头传向机身
梁式和单块式的特点
梁式
纵向有很强的翼梁;
蒙皮较薄;
长桁较少且弱,梁缘条的剖面面积比长桁大得多;
有时还同时布置有纵墙。
梁式机翼通常分成左右两个机翼。
单块式
长桁较多且较强,蒙皮较厚,长桁、蒙皮组成可受轴力的壁板。
液压
起落架的收放、前轮转弯操纵、刹车操纵及飞行操纵系统几乎都离不开液压传动和伺服控制技术。
液压传动的定义和基本原理
定义:
液压传动是一种以液体为工作介质,利用液体静压能来完成传动功能的一种传动形式,也称容积式传动。
基本原理:
帕斯卡原理,作用时对力进行放大。
四要素
1.液压传动是以液体作为传递能量的介质而且必须在封闭的容器内进行。
2.为克服负载必须给油液施加足够大的压力,负载越大所需压力也越大。
这就是液压传动的一个基本原理——压力决定于负载。
3.输出速度取决于流量
4.代表液压传动性能的主要参数是压力p和流量Q
液压系统的组成
(按液压元件的功能划分)
动力元件:
指液压泵,其作用是将电动机或发动机产生的机械能转换成液压的压力能。
执行元件:
其职能是将液体的压力能转换为机械能。
包括液压作动筒和液压马达。
控制调节元件:
即各种阀。
用来调节各部分液压的压力、流量和方向。
辅助元件:
除了上面的,包括油箱、油滤、散热器、蓄压器及导管、接头和密封件等。
(按组成系统的分系统划分)
液压源系统
工作系统
工作液的基本分类和特性
分为两大类:
矿物油系和不燃或难燃性油系。
矿物油系
工作液的主要成分是石油。
润滑性好、腐蚀性小、化学安全性好,但价格较贵。
不燃或难燃性液压油系
分为水基液压油和合成液压油。
水基液压油:
价格便宜,不怕火,缺点是润滑性差、腐蚀性大及适用温度范围较小。
合成液压油:
润滑性好、凝固点低、防火性能好,广泛用于民航机上。
主要特性指标
润滑性、粘度、容积弹性模数和其防火特性。
粘度
静止的液体是不呈现粘性的。
粘性的大小用粘度来进行标定。
液体的粘度是液体在单位速度梯度下流动时产生的剪切应力。
它是液体抵抗液层之间发生剪切变形的能力,是衡量液体粘性的指标。
粘度的分类
分为绝对粘度和相对粘度
●动力粘度又称绝对粘度,但是较难于直接测量,因此在工程上液压油的粘度都以相对粘度单位给出。
●油液粘度随温度升高而减小,这是油液的粘温特性。
油液的粘度随压力的升高而增大
防火特性
航空上常用的液压油为石油基液压油和磷酸酯液压油。
后一种属于耐燃性液压油类。
衡量耐燃性的一般指标为闪点、着火点和自然着火点。
闪点:
在此温度下,液体能产生足够的蒸汽,在特定条件下以一个微小的火焰接近它们时,在油液表面上的任何一点都会出现火焰闪光的现象。
着火点:
油液所达到的某一温度,在该温度下油液能连续燃烧5s
自然着火点:
油液在该温度下会自动着火。
动力装置
液压系统中常用的动力源为液压泵
液压泵的基本工作原理
液压系统使用的液压泵都是容积式的,其工作原理都是利用容积变化来进行吸油、压油的。
1.液压泵工作是靠密封工作腔的容积变化来吸油和压油的。
其输出的油量是由这个密封腔的容积变化量和变化率来决定的。
2.吸油过程中,油液是依靠油箱中油液液面压力与泵密封腔内的压力差来完成的,压油过程,输出压力的大小取决于油液从单向阀排出时所遇到的阻力,即泵的输出压力决定于负载。
3.泵在吸油和压油时,必须使密封腔的油液通路进行转换。
使泵油路进行转换的装置叫作配流装置。
●从工作原理来说,大部分液压泵都是可逆的,即输入压力油,就可输出转速和扭矩,即把液压能转换为机械能,这便成为执行元件——液压马达。
液压泵的类型
按结构形式可以分为齿轮式、柱塞式和叶片式三类。
按输出流量能够调节可分为定量泵和变量泵两类。
液压泵的主要性能参数
额定压力
是指泵规定允许的最佳工作压力。
其值取决于泵的密封件和制造材料的性质和寿命。
排量和流量
指在没有泄露的情况下,泵轴每转所排除的液体体积。
它是由泵的密封工作腔的大小决定。
功率和效率
输入功率是电动机或发动机的机械功率,是转矩和角速度的乘积。
泵的输出功率是流量Q和工作压力p的乘积。
液压泵的功率损失主要是由两种损失造成的:
一为容积损失,二为机械损失。
与其对应的是容积效率和机械效率。
容积效率:
是指泵的流量损失的程度。
机械效率:
是指输入泵的转矩损失程度。
●造成泵流量损失的主要原因是泵的内漏和在吸油过程中油液不能全部充满油腔引起的。
即称为泄流损失和填充损失。
●由于泵在工作时存在相对运动部件之间的机械摩擦和油液在泵内的流动表现出来的粘性作用都会引起转矩损失。
齿轮泵
1.是定量泵,分为外啮合式和内啮合式
2.功率小,噪声大,齿数越多,容积越小。
3.适用于中低压系统
工作原理P92
下腔(吸油腔)因啮合的齿轮齿逐渐脱开,其密封容积逐渐增大,形成部分真空,油箱中的油液在油箱内压力作用下被吸进来,并随着齿轮转动。
当油进入上腔(压油腔)时,由于齿轮的进入啮合使密封腔容积逐渐减小,从而将油从排油口挤压出去。
齿轮不断旋转,油液便不断地吸入和排出。
柱塞泵
1.是变量泵
2.分为轴向式(更好)和径向式;
3.适用于高压系统
工作原理P96
斜盘角度不变时,缸体转动带动柱塞在斜盘上滑动,从而改变柱塞孔容积变化。
吸油:
柱塞随缸体自下而上回转
排油:
柱塞随缸体自上而下回转
液压泵的限压与卸荷
限压
定量泵一般都采用溢流阀来限制系统的压力。
当系统的压力高于某个调定压力值时,溢流阀将把多余的油液徘回油箱。
变量泵的变量特性已经使系统最高压力受到限制。
卸荷
对装有定流量泵的飞机液压系统,都采用使液压泵出口压力在工作部分不工作时降到最小限度的方法,使其输出功率也最小,这就是定量泵的卸荷。
●变量泵具有自动卸荷功能。
P103三种基本回路
1.利用工作部分控制开关在中立位卸荷
这种方式只能在单一工作系统情况,对于一个泵供压给几个并联工作回路的系统是不适用的。
2.利用卸荷阀自动卸荷(中小型飞机常用)
这种方式可以使负载瞬时获得高的工作压力,并使系统压力基本保持恒定。
系统内漏和储压器充气压力不足是使卸荷阀频繁工作的主要原因。
通过卸荷阀工作频率亦可估计系统的内漏严重程度。
3.利用液压继电器卸荷
这种卸荷方式可以使卸荷时泵的消耗功率为零。
油液的发热
发现“油温过高”指示灯亮时,首先应该使泵停转,并对壳体排油滤和压力油滤进行检查,滤芯的脏物表明泵的缺陷。
液压执行元件
直接将液压能转换成机械能。
1.旋转运动型——液压马达
2.往复运动型——作动筒(直线往复运动型)
作动筒
利用液压来克服负载,利用流量来维持运动速度。
输入参数:
液体压力和流量——液压功率。
输出参数:
力和速度——机械功率。
形式
1.单作用式
2.双作用式(双向双杆式、双向单杆式)
工作原理:
当筒体固定时,若筒左腔输入工作液体,液体压力升高到足以克服外界负载时,活塞就开始运动。
若连续不断地供给液体,则活塞以一定的速度连续运动。
液压控制元件
方向控制元件:
控制系统中液体流动的方向。
如单向阀、换向阀。
压力控制元件:
调节或限制油液的压力。
如溢流阀(包括定压阀和安全阀)、减压阀
流量控制元件:
调节流量。
如节流阀、分流阀
单向阀:
只允许液流在一个方向上流通
换向阀:
改变液流的方向和通路。
定压阀:
用来保持系统工作压力
安全阀:
用来限制系统最大压力
减压阀:
使系统中一部分压力低于另一部分的压力。
共性
1.都由阀体、阀芯和操纵机构等三部分构成
2.都通过改变通道面积或改变通道阻力来实现控制和调节作用
方向控制元件
控制液流的通、断和改变液流的方向或通路
单向阀
换向阀
用来控制系统中油液流动的方向,按需要可使执行机构的右路关断、接通和换向。
原理:
利用阀芯相对阀体的相对位移来使油路发生变化
不同分类:
1.转阀、滑阀
2.手动、机动、电动、液动
3.几位几通
压力控制阀
包括溢流阀、减压阀、卸荷阀
溢流阀
分为直动式、先导式和差动式
直动式和先导式的区别:
直动式只能用于低压系统;
先导式在高压大流量系统中也能得到小的工作压力波动范围。
防滞系统过载——安全阀
保持系统压力恒定——定压阀
减压阀
当液压系统只有一个统一压力的液压源,而不同工作部分所需压力不同时,则使用减压阀。
利用阀口节流降压。
溢流阀和减压阀的区别
溢流阀:
防止系统超载,保证安全。
在保证系统不过载的前提下,降低系统压力。
1.减压阀保持出口处压力不变,而溢流阀保持进口处压力不变;
2.在不工作时,减压阀进出口互通,而溢流阀进出口不通;
3.非工作状态时,减压阀的阀口是敞开的,而溢流阀是常闭的;
卸荷阀
依靠降低定量泵的出口压力来实现卸荷
流量控制阀
依靠改变阀的通流面积的大小来调节流量,以控制或协调执行机构的运动速度
飞机液压系统中常用的有节流阀(同步阀、定量阀、定量器)和流量放大器、液压保险器。
流量放大器
用于工作系统要求的流量比供应系统输出流量大的情况下。
流量放大的同时会使压力降低。
液压保险器(限流量切断阀)
液压系统中在并联系统上有时装有液压保险器,其目的是当管路中的油液在允许的正常流动下保持打开位置,如果流量过大超过规定值,它就自动关闭。
利用节流孔造成压差进行工作。
限制流量取决于弹簧的预紧力。
液压辅助元件
油滤在系统中的应用
在典型的液压系统中,油滤一般设置在泵的高压出口管道上、泵壳的回油路上、系统的回油管道上和伺服阀的入口等处。
重点防护的附件是油泵、伺服阀和节流孔。
油滤
种类:
表面型、浓度型、磁性
构造:
网状油滤、纸质油滤、烧结式油滤
蓄压器
是一个存储液压能量的附件。
作用
1.应急能源:
作为应急液压源
2.附件输出:
可在短时间内提供较大功率的液压能源以加速系统的工作速度。
3.稳定压力:
补充系统泄露,维持系统压力
4.节省动力和缓和冲击。
液压系统常用的基本回路
1.顺序控制回路
2.速度控制回路
3.方向控制回路
4.压力控制回路
飞机燃油系统
一架飞机完整的燃油系统包括两大部分:
飞机燃油系统与发动机燃油系统。
油箱类型:
硬油箱、软油箱、整体油箱
油箱配置:
机翼主油箱、机身中央油箱、通气油箱、配平油箱、辅助油箱
加油方式:
重力加油、压力加油
燃油的分类
航空燃油常用的有航空汽油与航空煤油两大类。
对燃油的要求是高的挥发性、低的燃点(可燃性好)、高的纯度、燃油中的空气和水分低。
最简单的燃油系统
至少要有油箱、管道、油滤、截止阀和油量表等。
加油静电的抑制和消除
燃油消耗的顺序是:
先用中央油箱的油,再用主油箱的油。
通气系统
油箱必须通气,而且要保持一定的剩余正压力,以保证输油泵充分吸油,保证在输油泵失效时能靠重力往输油总管输油。
●油箱的通气方式可以是各个油箱各自通气,可以是由一根通气管连接各油箱的通气口。
燃油系统的主要部件
燃油箱、燃油泵、其他附件
油箱内气体的压力必须满足以下几个要求
1.要大于燃油的饱和蒸气压,否则会有大量的燃油蒸发成气体而流失
2.要保证在油泵入口压力大于油泵前所需的压力,不至于产生气塞现象
3.满足重力供油的条件
油量表
1.浮子式油量表
2.电容式油量表
起落架装置
起落架配置形式:
前三点式、后三点式、自行车式
起落架常见的结构形式:
构架式、支柱套筒式、摇臂式
减震装置
由轮胎和减震器组成。
功用
1.减小飞机在着陆接地和地面运动时所受的撞击力。
2.减弱飞机因撞击而引起的颠簸跳动。
油气式减震器
1.利用气体的压缩变形来吸收撞击动能,利用油液高速流过小孔的摩擦消耗能量。
2.对密封性的要求较高。
3.是起落架减震器的主要形式。
基本组成:
外筒、活塞、活塞杆、带小孔的隔板和密封装置等。
工作原理
●油气式减震器,油是液压油,气是氮气。
工作特性分析
油气式减震器载荷的大小,由冷气作用力、油液作用力和密封装置等的机械摩擦力决定;
它吸收和消耗能量的多少,由冷气、油液和机械摩擦所吸收和消耗的能量来决定。
冷气的工作特性
减震器内的冷气应该有一定的初始压力。
提高初始压力可以减小活塞面积,而冷气作用力不变。
所以初始压力越大,减震器的尺寸可以做得越小。
但是,提高初始压力也是有限度的。
油液的工作特性
大气温度升高,油液粘度降低,流动阻力变小,这时油液工作特性曲线变得较平;
反之,变得较陡。
减震器的特性系数
预压系数:
是当减震器完全伸张时,开始压缩减震器所需的力与减震器停机载荷的比值。
预压系数越大,说明冷气初始作用力越大,冷气工作特性曲线就越高而且越陡,压缩就越困难,减震器显得越硬。
所以,预压系数的大小能表示减震器的软硬程度。
一般飞机减震器的预压系数不大于1,停机时有一定的压缩量,这样,能较好避免飞机接地后重新跳离地面。
效率系数:
表示减震器在规定的最大压缩量和最大载荷的条件下,吸收撞击动能的能力。
在同样的最大压缩量和最大载荷的条件下,效率系数高的减震器吸收能量较多,但它在压缩量较小时载荷也较大。
对于要求减震器柔软一些的飞机来说,效率系数要低一点。
对于要求减震器在不增大尺寸的条件下多吸收能量的飞机,效率系数就应该高一些。
热耗系数:
是减震器在一次压缩和伸张行程中,油液、密封装置等摩擦消耗的能量与减震器吸收的全部能量的比值。
热耗系数越大,说明减震器的热耗作用越大,飞机与地面碰撞时的颠簸跳动越弱;
但是,增大热耗系数就要求增大减震器压缩和伸张行程的油液作用力和机械摩擦力,使减震器的压缩和伸张速度变慢,工作周期延长,接受连续撞击的能力变差。
减震器性能的调节装置
1.通油孔面积调节装置
油针使通油孔面积逐渐减小。
1)消除载荷高峰
2)取得较大的热耗系数
3)减小飞机在高速滑跑中受到的载荷
还有油槽式。
2.单向节流活门
反行程制动活门(在伸张行程中堵住一部分通油孔)
正行程制动活门(在压缩行程中堵住一部分通油孔)
这两种减震器分别增大了伸张行程和压缩行程中的油液作用力,因此都能提高热耗系数。
正向应用更广泛。
油气式减震支柱的维护
油、气罐充量不正常对减震性能的影响
如果油、气罐充量不符合规定,减震装置就会变得过软或过硬。
减震装置过软或过硬的原因及危害
1.减震器的气压或减震器的油量小于规定数据对减震性能产生影响
减震装置变软后,由于阻止飞机下沉的力较小,即使当减震装置完全被压缩时,也还不能将撞击动能吸收完,因此飞机继续下沉,使得减震器内的活塞和限动装置相撞,严重时可能引起某些结构的损坏。
2.减震器的气压或减震器的油量大于规定数据对减震性能产生影响
这时,飞机各部分受到的力比正常时要大,因此飞机各部分结构容易疲劳而提前损坏。
在粗猛着陆情况下,同样可能损坏结构。
起落架减震支柱如何吸收和消耗地面撞击能量?
1.在减震支柱里罐充气体,利用气体压缩变形产生尽可能大的弹性变形来吸收撞击动能,以减小飞机所受撞击力
2.利用在压缩和伸张过程中,减震支柱通过迫使油液高速流过小孔,产生剧烈摩擦热耗作用,尽快地消散能量,使飞机接地后的颠簸跳动迅速停止。
减震支柱充灌标准及程序
现代飞机很支柱通常有两个充灌嘴,充气嘴和充油嘴相互分离。
油液的充灌标准:
当减震支柱完全压缩时,油液与充油口齐平
灌油:
减震器充油液牌号标在减震器铭标牌上
充气:
要按充气曲线进行
起落架收放系统
现代飞机起落架收放系统一般都以液压为正常收放动力源,以液压、冷气或电力作为备用应急动力源。
锁机构与正常收放系统
收放位置锁用来把起落架紧锁在收上或放下位置,防止起落架在飞行中自动放下或在撞击时自动收起。
●收上锁通常采用挂钩式;
放下位置通常靠锁支柱锁住。
●UP收起DOWN放下OFF巡航
起落架位置指示与警告系统
1.灯光指示信号
2.机械指示信号
3.警告系统(灯光、音响)
应急放下系统
1.当正常收放系统发生任何合理的失效时,应能放下起落架
2.任何单个液压源、电源或等效能源失效时,应能放下起落架
在驾驶舱内设置人工应急放下操纵手柄,通过钢索和机械连杆与起落架收上锁相连接。
驾驶员拉动应急放下操纵手柄,打开起落架收上锁,起落架在自身的重力和迎面气流的吹袭下而放下。
地面放收安全措施
1.起落架手柄不能直接扳动,防止由于维护人员的触碰而收起起落架。
在空中,驾驶员收起起落架时,要扳动扳机才能扳动起落架手柄。
2.起落架手柄在地面不能扳倒收上位。
3.除了上述安全措施外,许多飞机还配有附加的安全装置——地面锁。
前轮的稳定距
1.抑制前轮的摆振
2.使飞机在滑行时能够灵活地转弯
稳定距过小,地面运动的稳定性不好;
稳定距过大,则支柱承受的弯矩会大为增加。
影响因素:
前轮充气压力、跑道的软硬
前轮转弯系统
用压系统分为:
液压传动(开环)和液压伺服(闭环)
前轮转弯系统是闭环的,是一套典型的机械液压位置伺服系统
简述前轮转弯的组成和操纵原理?
Ø
飞机转弯系统包括输入机构、传动钢索、转弯计量活门、转弯作动筒、转弯套筒和反馈机构。
机械液压转弯系统采用转弯手轮或方向脚蹬作为输入,通过钢索将转弯操纵信号传递到转弯计量活门,转弯计量活门将液压动力输送到转弯作动筒,驱动前轮转弯。
转动时,反馈钢索将机轮位置信号提供给转弯计量活门,实现手轮或脚蹬对前轮的伺服控制。
前轮转弯系统的功能:
转弯、中立减摆、拖行释压
前轮中立机构
中立机构的作用:
在前轮离地后和接地前,使前轮保持在中立位置,以便顺利地收入起落架舱和正常接地。
前轮减摆
前轮围绕飞机运动的轴线,不停地左右摇摆,称为前轮摆振,是一种自激震荡。
根本原因:
前轮是可以绕支柱轴线左右偏转的;
同时由于轮胎、支柱有弹性,以及前起落架各构件间有间隙,轮胎与地面的接触点还可以偏离飞机运动轴线。
●目前防止前轮摆振最有效的措施就是在前起落架上安装减摆器。
(油液式使用最广)
油液式减摆器
主要有活塞式和旋板式,利用油液流过节流孔的热耗作用,消耗前轮减摆的能量,从而防止摆振。
机轮与刹车系统
机轮由轮胎和轮毂组成
1.减小飞机在地面运动的阻力
2.吸收飞机在着陆接地和地面运动时的一部分撞击动能
3.缩短着陆滑跑距离
要求
1.通行性要好
2.刹车装置性能好
3.具有足够的强度和良好的耐疲劳性。
通行性
两个方面衡量:
滚动阻力和对地面的压力。
●滚动阻力大、对地面的压力大,通行性就越差。
(一)机轮对地面的压力
(1)机轮滚动速度
(2)轮胎压缩量
(二)机轮滚动阻力
(1)由轮胎变形产生的滚动阻力——滞后阻力
(2)由地面变形产生的滚动阻力——地面变形阻力
轮毂的构造形式:
固定轮缘式、可卸轮缘式和分离式。
●检查轮胎充气压力唯一正确的方法是采用压力表测量。
刹车系统
刹车装置的常见形式为