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時(shí)間:2011-02-10 15:42來(lái)源:藍(lán)天飛行翻譯 作者:admin
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亞音速飛機(jī)的水平尾翼由水平安定面和升降舵組成,超音速則普遍采用全動(dòng)平尾。垂直尾翼一般都由垂直安定面和方向舵組成。現(xiàn)代不少超音速戰(zhàn)斗機(jī),為增加垂尾面積以加強(qiáng)方向靜安定性,采用雙垂尾布置,如蘇  ",米格  ",% &,% &’等。還有一些飛機(jī)采用無(wú)平尾或前置鴨翼、 (形尾翼等,關(guān)于尾翼的布置請(qǐng)參見(jiàn)飛機(jī)總體設(shè)計(jì)有關(guān)著作。
&)安定面的結(jié)構(gòu)布局
安定面的結(jié)構(gòu)和機(jī)翼基本相同。現(xiàn)代速度較高的飛機(jī)一般采用雙梁(或多梁)、壁板、多肋的單塊式結(jié)構(gòu)。使用多梁的目的是增大結(jié)構(gòu)剛度,提高防顫振特性,波音  *、波音  +的水平安定面和垂直安定面都是雙梁加一輔助前梁(前墻)的雙閉室結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代的高速運(yùn)輸機(jī)還有采用由數(shù)根梁、密排翼肋和變厚度蒙皮組成的結(jié)構(gòu),其翼面不用桁條,這種形式的制造成本低、抗扭剛度高,尤其對(duì)防顫振有較好的效果,這種設(shè)計(jì)已用于波音  ,、波音  "的水平安定面上。舵面一般懸掛于后梁上,因此安定面通常將后梁設(shè)計(jì)成主梁,且在懸掛接頭處布置有加強(qiáng)肋。
安定面與機(jī)身一般為固定連接,在一些高亞音速運(yùn)輸機(jī)上,為提高平尾的配平效率,水平安定面的安裝角可調(diào)。此時(shí)支撐安定面翼盒的樞軸一般位于其后梁上(機(jī)身兩側(cè)各一個(gè)),同時(shí)有的在中央翼盒前梁的相應(yīng)位置上安裝操縱桿,如 -. &,,/ &,&0飛機(jī),這種設(shè)計(jì)使水平安定面有具有破損安全特性的四個(gè)支撐點(diǎn)。也有的飛機(jī)是在前梁的正中間單獨(dú)裝有一個(gè)螺旋操縱機(jī)構(gòu),此時(shí)應(yīng)將連接接頭本身設(shè)計(jì)成具有損傷容限特性。
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"操縱面的構(gòu)造操縱面可看做在氣動(dòng)載荷作用下支持在懸掛接頭上的多支點(diǎn)連續(xù)梁,其彎矩 、剪力 通過(guò)懸掛接頭傳給安定面,扭矩由接頭和操縱搖臂上的操縱力共同平衡。
根據(jù)防顫振的要求應(yīng)使鉸鏈軸后的結(jié)構(gòu)重量盡量輕;同時(shí)因操縱面位于翼面后部,高度特別小,一般都在靠近前緣處布置單梁,以充分利用結(jié)構(gòu)高度。扭矩由梁和蒙皮構(gòu)成的閉室承受,當(dāng)后部三角形閉室較小,鉚接質(zhì)量不易保證時(shí),后閉室的抗扭能力可不予考慮。薄翼有時(shí)也采用全高度蜂窩無(wú)肋結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)代飛機(jī)的尾翼和各種操縱面為了減輕重量,提高結(jié)構(gòu)效率,很多采用了新材料一纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,如 % &’(,波音 & )*),波音 & )+),波音 & ))),, & *’-,, & *-,我國(guó)的殲 &),運(yùn) &)等飛機(jī)。它們的結(jié)構(gòu)形式多樣,有關(guān)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)見(jiàn)第七章。
*"操縱面懸掛點(diǎn)的確定
懸掛點(diǎn)的數(shù)量與位置根據(jù)以下確定:保證使用可靠;轉(zhuǎn)動(dòng)靈活;操縱面梁的受力特性好。增加懸掛點(diǎn)的數(shù)量可減小操縱面受載后的變形,使之不易與安定面相碰,可減小最大彎矩,有利于減輕結(jié)構(gòu)重量,并具有破損安全特性,提高生存力,故一般應(yīng)采用多于兩個(gè)的懸掛點(diǎn)。有的大型飛機(jī),如波音 & )-)的升降舵有 )個(gè)懸掛點(diǎn)。但懸掛點(diǎn)多,使用中易卡死并增加裝配困難。為了保證互換性和便于安裝,懸掛接頭一般有設(shè)計(jì)補(bǔ)償。除一個(gè)接頭必須設(shè)計(jì)成完全固定,以消除操縱面的展向自由度外,其余接頭均做成可調(diào)節(jié)形式。例如可采用過(guò)渡接頭;也可在鉸鏈軸上帶自位軸承,以保證各接頭的同心度。
."操縱面前緣缺口的補(bǔ)強(qiáng)
通常操縱面的前緣閉室承受其大部分扭矩。然而懸掛接頭處前緣必須開(kāi)缺口,因此需對(duì)缺口進(jìn)行傳扭補(bǔ)強(qiáng)。(’)加一對(duì)斜加強(qiáng)肋,與梁構(gòu)成三角架。扭矩由斜肋和梁受彎傳遞。()加一短墻,與缺口段壁板和端肋構(gòu)成局部閉室,扭矩在缺口段由誘閉室傳遞。(*)在缺口段用剖面為實(shí)心或空心的盒式連接件傳扭,殲 &)副翼中接頭即用此
型式。(.)一些小型低速飛機(jī)載荷很小時(shí),可直接將梁局部加強(qiáng),由梁本身承受、傳遞扭矩。 /"操縱面的氣動(dòng)補(bǔ)償和氣動(dòng)平衡(’)氣動(dòng)補(bǔ)償是為了減小操縱面的鉸鏈力矩,從而減小駕駛桿力,常用的補(bǔ)償方法有以下幾種:軸式補(bǔ)償。將操縱面轉(zhuǎn)軸略靠后布置,利用轉(zhuǎn)軸前面的氣動(dòng)力產(chǎn)生相反方向的力矩,以抵消部分鉸鏈力矩,起補(bǔ)償作用。軸式補(bǔ)償構(gòu)造簡(jiǎn)單,但應(yīng)避免補(bǔ)償過(guò)大,以
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免舵面偏轉(zhuǎn)時(shí)前緣過(guò)分突出引起氣流分離,甚至出現(xiàn)不符合操縱習(xí)慣的“過(guò)補(bǔ)償”現(xiàn)
象。
內(nèi)補(bǔ)償。它的補(bǔ)償面位于機(jī)翼或安定面后緣的空腔內(nèi),空腔由氣密膠布隔成上、
下兩部分,互不通氣。當(dāng)操縱面偏轉(zhuǎn)時(shí),翼面的上下壓力差作用在補(bǔ)償板上起補(bǔ)償作
用。內(nèi)補(bǔ)償效率高、阻力小,而且可在補(bǔ)償板前端加配重。但操縱面的偏角會(huì)受到機(jī)
翼或安定面后緣結(jié)構(gòu)高度的限制
浮動(dòng)式內(nèi)補(bǔ)償。它是對(duì)上述內(nèi)補(bǔ)償?shù)母倪M(jìn)。當(dāng)操縱面偏轉(zhuǎn)時(shí),用一四連桿機(jī)構(gòu)
使補(bǔ)償板做上、下平行移動(dòng)而非轉(zhuǎn)動(dòng),可減小對(duì)操縱面偏角的限制。
對(duì)于采用無(wú)回力液壓助力裝置的操縱系統(tǒng)的飛機(jī),一般較少采用氣動(dòng)補(bǔ)償。
()氣動(dòng)平衡。有些情況下要求長(zhǎng)時(shí)間偏轉(zhuǎn)操縱面使全機(jī)獲得平衡,如飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)
間定態(tài)飛行、某一發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)等。此時(shí)為消除駕駛桿或腳蹬上的力以解除駕駛員的
疲勞,需設(shè)置氣動(dòng)平衡裝置。最常見(jiàn)的為各類(lèi)調(diào)整片,它位于操縱面后緣,與操縱面
反向偏轉(zhuǎn),以抵消操縱面的鉸鏈力矩。制造誤差引起的不平衡則用修正片在試飛時(shí)
扳動(dòng)修正,使用中不得隨意扳動(dòng)。
"尾翼的防顫振設(shè)計(jì)
尾翼和機(jī)翼、副翼類(lèi)似有彎—扭顫振和彎曲 舵面偏轉(zhuǎn)顫振。然而由于機(jī)身尾
段受載后兩個(gè)平面內(nèi)的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形對(duì)尾翼的顫振會(huì)產(chǎn)生影響,因此尾翼的顫振形式更為復(fù)雜多樣。實(shí)踐表明,因舵面重量不平衡所引起的顫振是最危險(xiǎn)的一種形式,消除此類(lèi)顫振的辦法是使舵面重心位于轉(zhuǎn)軸之前(過(guò)平衡)或位于轉(zhuǎn)軸上(完全平衡)。這從結(jié)構(gòu)本身較難做到,除盡量減輕后部重量(如后緣采用輕質(zhì)材料、
蜂窩結(jié)構(gòu))外,一般須加配重。
配重有兩種形式。集中配重一般放在舵面前方或放在副翼等的內(nèi)補(bǔ)償板的前
緣,盡量加大配重與轉(zhuǎn)軸的力臂,使同樣重量的配重發(fā)揮更大的效率。全動(dòng)平尾常將
配重置于翼尖,由于翼尖處彎曲撓度和上、下振動(dòng)時(shí)加速度最大,故配重效率高。但
集中配重必須有很好的連接剛度和局部強(qiáng)度。分散配重沿舵面前緣均勻分布或基本
均勻分布,現(xiàn)代高速飛機(jī)廣泛采用分散式配重。另外,提高有關(guān)結(jié)構(gòu)的剛度并滿足一
 
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