飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅可以保證甚至還能提高飛行器的總體性能，而且可以縮短飛行器的研制周期，節(jié)約飛行器的全壽命周期的費(fèi)用。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是各類(lèi)飛行器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。設(shè)計(jì)先進(jìn)的飛行器結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)人員必須掌握飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論與方法，對(duì)各種現(xiàn)代飛行器結(jié)構(gòu)有較全面的了解，能夠充分利用各種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)手段，綜合分析和解決設(shè)計(jì)中的各種矛盾，統(tǒng)籌考慮各種約束條件，創(chuàng)造出最合理的飛行器結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)培養(yǎng)飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人才的需求，闡述飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論和現(xiàn)代方法，介紹現(xiàn)代飛行器的典型結(jié)構(gòu)，并且為相關(guān)工程技術(shù)人員提供參考，我們編寫(xiě)了本書(shū)。本書(shū)對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求、設(shè)計(jì)原理、傳力分析等基礎(chǔ)性?xún)?nèi)容的闡述力求系統(tǒng)、準(zhǔn)確、概念清晰；對(duì)具體原始設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法的介紹力求體現(xiàn)先進(jìn)性、綜合性和實(shí)用性，并注重與實(shí)際工程設(shè)計(jì)相結(jié)合。本書(shū)主要介紹飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星和載人飛船結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)的共性?xún)?nèi)容，并且以導(dǎo)彈、火箭和人造地球衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為闡述重點(diǎn)。本書(shū)是高等學(xué)校飛行器設(shè)計(jì)學(xué)科本科生和研究生教學(xué)用的專(zhuān)業(yè)教材。全書(shū)共分為13章。第1～3章介紹了飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本概念與功能、結(jié)構(gòu)的組成與分類(lèi)、闡述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始條件、外載荷及基本設(shè)計(jì)要求，并且重點(diǎn)說(shuō)明了導(dǎo)彈、火箭的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)和航天器的方案設(shè)計(jì)問(wèn)題。第4～8章闡述飛行器的主要組成部分的結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理、方法與典型構(gòu)造。第1～8章供本科生教學(xué)用。第9～13章介紹復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及飛行器結(jié)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)的基本原理和方法，供研究生學(xué)習(xí)用。本書(shū)第1，3，4，5，8章由余旭東編寫(xiě)，第2，6，7，9，10章由徐超編寫(xiě)，第11～13章由鄭曉亞編寫(xiě)。

內(nèi)容概要

　　《飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》分三大部分。第一部分從設(shè)計(jì)全局出發(fā)，介紹飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本概念，結(jié)構(gòu)的組成與分類(lèi)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和載荷分析等內(nèi)容。第二部分介紹飛行器結(jié)構(gòu)各主要組成部分的傳力分析、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及典型結(jié)構(gòu)。第三部分介紹飛行器的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與可靠性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)。　　《飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》可作為高等學(xué)校飛行器設(shè)計(jì)學(xué)科本科生和研究生的教材，也可作為從事飛行器總體、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究的工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論1.1 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本概念1.1.1 飛行器結(jié)構(gòu)的含義1.1.2 飛行器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的功能1.1.3 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2 飛行器結(jié)構(gòu)的組成與分類(lèi)1.2.1 飛機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要組成1.2.2 導(dǎo)彈、火箭結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要組成1.2.3 航天器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要組成1.2.4 飛行器結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)1.3 飛行器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研制過(guò)程1.3.1 火箭、導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研制過(guò)程1.3.2 航天器結(jié)構(gòu)的研制過(guò)程1.4 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求1.4.1 火箭、導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求1.4.2 航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求1.5 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思想與方法概述1.5.1 設(shè)計(jì)類(lèi)型與設(shè)計(jì)方法概述1.5.2 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法1.5.3 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與并行設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介思考題第2章 飛行器的載荷分析2.1 作用在飛行器上的載荷2.2 過(guò)載系數(shù)2.2.1 過(guò)載系數(shù)的概念2.2.2 飛行器有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的過(guò)載2.2.3 典型飛行情況的過(guò)載計(jì)算2.3 導(dǎo)彈(火箭)載荷分析2.3.1 導(dǎo)彈(火箭)的設(shè)計(jì)情況2.3.2 靜載荷計(jì)算的一般方法2.3.3 彈(箭)體內(nèi)力的確定2.3.4 導(dǎo)彈(火箭)的動(dòng)載荷2.4 航天器載荷分析2.4.1 衛(wèi)星的載荷源2.4.2 結(jié)構(gòu)靜載荷分析2.4.3 結(jié)構(gòu)動(dòng)載荷分析2.5 飛行器載荷的綜合設(shè)計(jì)2.6 使用載荷和設(shè)計(jì)載荷、安全系數(shù)2.6.1 使用載荷和設(shè)計(jì)載荷2.6.2 安全系數(shù)2.7 強(qiáng)度分析基本概念2.7.1 強(qiáng)度和強(qiáng)度分析2.7.2 強(qiáng)度分析的步驟2.7.3 強(qiáng)度分析的方法2.7.4 剩余強(qiáng)度系數(shù)2.7.5 強(qiáng)度試驗(yàn)思考題第3章 飛行器結(jié)構(gòu)總體與方案設(shè)計(jì)3.1 導(dǎo)彈、火箭結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)3.1.1 概述3.1.2 結(jié)構(gòu)總體方案選擇與設(shè)計(jì)3.1.3 結(jié)構(gòu)總體協(xié)調(diào)與設(shè)計(jì)3.2 航天器結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)3.2.1 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的步驟3.2.2 航天器構(gòu)型設(shè)計(jì)3.2.3 結(jié)構(gòu)形式、材料和連接方式的選擇3.2.4 結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)和分析3.2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的比較和確定3.3 飛行器結(jié)構(gòu)材料及其選用原則3.3.1 飛行器結(jié)構(gòu)材料的分類(lèi)與現(xiàn)狀3.3.2 飛行器材料的選用原則3.3.3 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的材料思考題第4章 翼面的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)4.1 概述4.2 翼面結(jié)構(gòu)形式4.2.1 蒙皮骨架式翼面4.2.2 整體結(jié)構(gòu)翼面4.2.3 夾層結(jié)構(gòu)翼面4.3 典型翼面結(jié)構(gòu)的傳力分析4.3.1 傳力的基本概念4.3.2 典型構(gòu)件的受力特性4.3.3 傳力分析的原理和方法4.3.4 單梁式翼面的傳力分析4.3.5 輻射式加筋整體結(jié)構(gòu)彈翼傳力分析4.3.6 夾層結(jié)構(gòu)翼面?zhèn)髁Ψ治?.4 鉚接翼面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1 翼面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始依據(jù)與設(shè)計(jì)步驟4.4.2 翼面結(jié)構(gòu)方案的選擇4.4.3 結(jié)構(gòu)元件的布置4.4.4 受力元件剖面形狀的選擇4.4.5 結(jié)構(gòu)的工藝性4.5 小展弦比整體結(jié)構(gòu)翼面設(shè)計(jì)特點(diǎn)4.5.1 方案選擇的特點(diǎn)4.5.2 結(jié)構(gòu)元件布置與屏格尺寸4.6 空氣動(dòng)力加熱對(duì)翼面結(jié)構(gòu)的影響4.6.1 氣動(dòng)加熱對(duì)翼面結(jié)構(gòu)的影響4.6.2 翼面空氣動(dòng)力加熱的一般防護(hù)措施4.7 翼身連接的結(jié)構(gòu)4.7.1 耳片式接頭4.7.2 多榫式接頭4.7.3 軸式接頭4.7.4 插入式接頭4.7.5 盤(pán)式接頭4.7.6 燕尾槽式接頭4.8 操縱面的構(gòu)造與設(shè)計(jì)4.8.1 操縱面的功用與要求4.8.2 操縱面的結(jié)構(gòu)形式4.8.3 操縱面轉(zhuǎn)軸的安排形式4.8.4 操縱面與艙段或翼面的連接4.9 折疊翼面4.9.1 概述4.9.2 縱向折疊翼面與機(jī)構(gòu)4.9.3 橫向折疊翼面與機(jī)構(gòu)4.9.4 扭力元件的計(jì)算4.9.5 設(shè)計(jì)中的特殊問(wèn)題4.10 柵格翼4.10.1 概述4.10.2 柵格翼元(柵格壁)的剖面形狀4.10.3 柵格翼的某些特點(diǎn)4.10.4 柵格翼的幾何參數(shù)4.10.5 柵格翼與飛行器殼體的連接方案思考題第5章 彈(箭)身的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)5.1 概述5.1.1 彈(箭)身的功用和設(shè)計(jì)要求5.1.2 彈(箭)身的受載特點(diǎn)5.2 彈(箭)身的結(jié)構(gòu)形式及承力元件5.2.1 彈(箭)身的結(jié)構(gòu)形式5.2.2 彈(箭)身主要承力元件及其功用5.3 彈(箭)身的傳力分析5.3.1 橫向集中載荷的傳遞5.3.2 縱向或軸向集中載荷的傳遞5.4 彈(箭)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4.1 彈(箭)身結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)5.4.2 彈(箭)身主要受力構(gòu)件的布置5.4.3 相鄰艙段的受力協(xié)調(diào)問(wèn)題5.4.4 彈(箭)身的開(kāi)口問(wèn)題5.5 彈(箭)身艙段間的連接5.5.1 套接5.5.2 盤(pán)式連接……第6章 儲(chǔ)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第7章 航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第8章 飛行器機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第9章 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第10章 飛行器結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)第11章 飛行器可靠性設(shè)計(jì)第12章 飛行器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)第13章 飛行器結(jié)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：3）提高設(shè)計(jì)的工藝性水平。這樣可以縮短生產(chǎn)周期、減少工藝裝備。4）盡量保證結(jié)構(gòu)的繼承性并且提高標(biāo)準(zhǔn)化程度。5）采用可靠性和可維修性設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈冇绊懯褂煤捅Ｕ腺M(fèi)用。6）應(yīng)在設(shè)計(jì)的各主要階段都進(jìn)行成本分析，使經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)貫穿研制的全周期。7.環(huán)境適應(yīng)性等特殊要求環(huán)境適應(yīng)性等特殊要求主要反映在環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)中，這些要求依設(shè)計(jì)任務(wù)而定，不一定在每項(xiàng)設(shè)計(jì)中都要滿(mǎn)足。其主要內(nèi)容有：（1）防熱要求飛行器結(jié)構(gòu)承受氣動(dòng)加熱、發(fā)動(dòng)機(jī)工作與排氣羽流加熱、級(jí)問(wèn)熱分離加熱等熱載荷時(shí)，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行防熱、絕熱設(shè)計(jì)。為了滿(mǎn)足防熱要求，可以采取的技術(shù)措施主要有隔熱法和燒蝕法兩種。在隔熱法中，結(jié)構(gòu)的基本材料可以采用鈦合金或復(fù)合材料。而在燒蝕法中可以采用涂層、酚醛玻璃鋼等材料。對(duì)低溫貯箱絕熱的措施可以考慮采用泡沫復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或真空、夾層結(jié)構(gòu)等。防熱、絕熱設(shè)計(jì)的基本步驟是在熱（溫度場(chǎng)）計(jì)算的基礎(chǔ)上，選擇防熱材料、涂層與相應(yīng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行熱應(yīng)力與熱變形分析，完成熱強(qiáng)度計(jì)算，最后進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)。（2）減振、隔振要求主要是為了保證飛行器內(nèi)重要設(shè)備的動(dòng)力學(xué)環(huán)境。此類(lèi)要求的內(nèi)容主要依靠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出具體參數(shù)指標(biāo)。此類(lèi)問(wèn)題依賴(lài)于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，主要是被動(dòng)隔振問(wèn)題，可以采取的主要技術(shù)措施有：1）采用減振器或減振墊，并合理布置儀器設(shè)備的位置，在條件許可的情況下，可以改變?cè)O(shè)備支架或所在艙段的結(jié)構(gòu)剛度。2）采用阻尼減振措施。例如，使用黏性阻尼墊；采用黏性阻尼結(jié)構(gòu)，主要是自由阻尼結(jié)構(gòu)或約束阻尼結(jié)構(gòu)；還可以考慮涂敷高阻尼材料的措施。（3）密封要求飛行器結(jié)構(gòu)的密封可以分類(lèi)如下：按密封性質(zhì)分，有水密封與氣密封；按密封方法分，有活動(dòng)密封與固定密封；按密封的形式分，有端壓密封和側(cè)壓密封；按密封的部位分，有艙段密封、開(kāi)口密封、連接件密封等。根據(jù)密封的技術(shù)指標(biāo)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用不同的密封結(jié)構(gòu)。其基本的技術(shù)措施是：1）采用機(jī)械辦法，通過(guò)密封結(jié)構(gòu)，使密封件（例如密封圈）在密封處達(dá)到一定的壓縮量，以阻止氣體或水的泄漏。2）在被密封界面填充密封填料。3）涂敷可固化物質(zhì)形成密封膜。例如涂密封膠、刮膩?zhàn)?、涂漆?/pre>




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