飞机结构设计中外载荷的分析与研究

摘 要：在现代交通运输工具中，飞机作为主要交通工具，需要重复使用，每天飞在高空中，受到不同的外部载荷，它的受力非常复杂，需要分析它的主要载荷，最基本的载荷，哪些是飞机过载现象，哪些是飞机其他载荷，哪些对飞机有影响，这是设计者们需要关心的问题，对于这些载荷的分析要通过统计大气气象的规律。

关键词：主要载荷；飞机过载；其他载荷

1.主要载荷

对机的主要载荷，主要是通过分析飞机在飞行、起飞、着陆等运动中的受力，作用在飞机上的外力就是飞机的外载荷，对机在飞行中的受力，主要是气流对飞机的阻力，飞机本身的重力，在飞机起飞前的受力有跑到对飞机的摩擦力，气流对飞机的阻力，如图1。

对机起飞过程中的载荷有质量力Rm，这种力是与飞机质量或者加速度相关的力，例如G，这种力可以分解成沿着飞机方向的Gsinθ力和沿着飞机垂直方向上的Gcosθ力；另一种起飞过程中的力为表面力Rf，所谓表面力就是直接接触到飞机表面的力，例如气流对飞机的提升力Y，发动机的推力也是表面力，起飞过程中的受力如图2。

2.飞机过载

飞机过载的概念就是飞机飞机表面力与飞机自身重量之比，用n表示，具体公式如下：

式中：Rf――飞机表面力；

G――飞机自身重力。

飞机的过载是一个可以为正数、也可以为负数的值，是一个与坐标方向有关的量，方向一致为正，相反为负，对于没有特殊要求的，一般过载系数为ny，因为在x、Z方向上的nx、nz比较小，力学分析图如图3。

对机过载的意义它是飞机设计中需要依据的原始参数，它是与飞机状态密切相关的，对机过载，在不同飞行模式下都会有过载，水平匀速飞机、垂直飞行、曲面飞行，同时还有特殊情况下，突然遇到大风、在飞机着陆时候，这种情况下，飞机的过载最大。

3.其他载荷

3.1热载荷

飞机在飞行过程中，会受到热载荷，飞机的动力装置，运行时候会产生大量的热，飞机飞行过程中，气流与飞机表面摩擦产生的热，太阳对飞机的热，这些都会产生热载荷。

飞机飞行过程中，产生热量后，会对飞机结构材料的轻度和刚度产生影响，会使它的性能下降，如果飞机长时间受热，材料还会产生蠕变，这样会破坏材料，使材料永久变形，所以飞机设计上对内部要有散热装置，较小热量，外边摩擦受热，材料选择航空材料，减小摩擦热。

3.2疲劳载荷

飞机疲劳破坏是在材料静强度非常小的情况下发生，所以发生疲劳破坏非常危U，会使飞机上设备工作不正常，从而影响飞机安全，图4反映了飞机在受到疲劳载荷时候，材料发生的破坏和性能指标变化。

在飞机飞行过程中，突风载荷和机动重复载荷是飞机的主要疲劳载荷，在设计上对这个需要着重分析。

结束语

在飞机飞行中还会受到其他的载荷，这种是特殊载荷，非正常状态下的载荷，发动机停机、飞机在着陆时候单轮着地，这种载荷都是特殊情况，在这种情况下，飞机机组人员一般都有应对策略，根据情况可以选择迫降，或者在继续飞行，无论飞机在飞行中受到怎样的载荷，飞机设计人员在设计之初都已经考虑在内，只有综合分析飞机载荷，才会避免飞机飞行中出现故障。

参考文献

[1]葛森，曹琦，邵闯主编，飞机壁板结构的高温声波疲劳试验方法，1997.

[2]范玉清.现代飞机制造技术[M].北京：北京航天大学出版社，1999.

[3]张春月，沙云东，苏志敏，航空薄壁结构高温声疲劳应力工程分析方法，沈阳航空工业学院学报，2007.