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图2.10 机身结构布置方案图
本机机身结构采用桁条式如图2.10所示,抗弯、扭能力强,且机身上无特大开口;机翼采用带平行梁的多梁单块式结构,传力路线短,结构重量轻,机翼抗扭能力强。
本机机翼采用带平行梁的多梁单块式双三角翼结构布局,如图2.11所示。该结构机翼蒙皮较厚,与长桁、翼梁缘条组成可受轴力的壁板承受总体弯矩。机翼内长桁分布较密,梁或墙与壁板形成封闭盒段提高机翼的抗扭刚度。机翼采用整体贯穿机身的形式与机身相连,进行力的传递。该结构形式,在其它条件相同的情况下,机翼结构质量要小于其它结构型式。由于机翼上的载荷从短梁以最短的路径传向机翼与机身的接头,结构布置简单,力的传递直接简单,减轻了结构
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重量。
图2.11 全机结构布置图
(3)、鸭翼和垂尾的结构设计
鸭翼位于机身前端,相对厚度较小,如果选用长桁式或梁式,由于空间小,其布置肋和梁(桁条)比较困难,在加上鸭翼受气动热较严重,鸭翼结构布置选用整体蜂窝式结构,如图2.12,鸭翼结构材料以复合材料为主。
图2.12 鸭翼结构布局图
本机垂尾相对高度小,根梢比大,垂尾结构形式初步选用内撑梁式结构,如
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图2.13所示。内撑梁式垂尾的主要受力构件有梁和加强肋,垂直安定面上的载荷直接传到机身框的固接接头上,这种结构适合于相对高度不大的垂尾,其受力型式也是比较合理的,可以减小垂直安定面的质量。
图2.13 垂尾结构三位模型
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2.4 人机环境与关键技术研究
该部分设计首先对客机飞行过程中的环境条件及舱内环境对人体的生理影响进行了分析,提出了气密座舱的设计,并进行可行性的设计分析;然后对客机增压舱的热载荷进行了初步计算;环控系统的初步概念设计;飞机外部环境即超音速客机关键技术研究。
(1)、舱内环境的初步分析
超音速客机从起飞到着陆的整个过程中所经历的外界环境条件变化是很剧烈的,为了设计舒适良好的环控系统,首先要对客机整个飞行过程所处的外界环境进行分析。此研究中主要从外界的大气压力、温度和湿度三个方面进行了分析研究。
在气密式乘客座舱的设计之前,首先要对客舱的各个系统提出合适的设计要求。设计中我们依次研究分析了客舱压力(如图2.12给出了客机座舱的压力适用要求)、温度、湿度、通风换气、爆炸减压和座舱热载荷等设计要求,并结合本机的飞行环境,提出本机的环控系统的设计指标及要求。
12010080p/kPa60402000510h/km1520大气压力座舱压力
图2.12 超音速客机座舱压力制度
(2)、环控系统初步概念设计
客舱环控系统设计中,根据本客机飞行环境及客舱环控系统设计要求,分别对飞机客舱的制冷系统、增压供气系统、客舱空气分配和再循环系统、温度及客舱压力控制系统、设备及仪表冷却和货舱加热系统等进行了初步的设计。
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(3)、飞机外部环境即超音速客机关键技术研究
纵观第一代超音速客机的失败原因,很大程度上是因为三点因素导致其退出市场的,首先是噪音,协和得不到市场的认可并最终退出历史的舞台,主要还是因为其噪音无法满足适航标准,目前研制中的第二代超音速客机其噪音标准都将达到第三阶段噪声标准;较高的耗油率即经济性差也是一个很现实的难题,这使得英法两国因此每年要损失上千万美元来维持其运转,这需要先进的发动机及高性能的飞机气动设计;另外一点就是发动机排放问题,这牵扯到环保,当然目前更先进的发动机方案正在研制中。
综合以上各点,问题的关键就是需要先进的噪音小,耗油率低,发动机排放污染物少的发动机方案,然后就是研究更加先进的低音爆-高气动性能飞机外形设计。
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