實用飛機結(jié)構(gòu)工程設(shè)計

前言

《實用飛機結(jié)構(gòu)工程設(shè)計》是為了提高飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計人員和大專院校學(xué)生的技術(shù)基礎(chǔ)和實際知識而編寫的一本教材。書中包含了作者幾十年來的數(shù)據(jù)收集和研究成果、與不同結(jié)構(gòu)專家的交流總結(jié)，以及作者20多年在飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的經(jīng)驗。此外，本書部分內(nèi)容還來源于作者為洛克希德擴展教育計劃( Lock-heed Extension Education Program)所講課程的內(nèi)容（飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)專題研討會）。因此，本書同樣可以為工程領(lǐng)域內(nèi)具有初級職稱的人員在設(shè)計先進結(jié)構(gòu)時提供參考。從結(jié)構(gòu)觀點來看，這本書可以作為一種工具，用來幫助在設(shè)計商用或軍用運輸機、戰(zhàn)斗機以及通用航空飛機等過程中，滿足政府規(guī)章、條例、標準等所提出的結(jié)構(gòu)整體性要求。對于航線結(jié)構(gòu)維護人員和修理工程師來講，本書也可以看成是一本發(fā)現(xiàn)并修理故障的指南；或者作為高等院校飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的一本補充教材。飛機設(shè)計包括幾乎所有的工程科學(xué)，要將所有的知識和數(shù)據(jù)包含在一本書里是不現(xiàn)實的。因此，在每一章的后面給出了有關(guān)的參考文獻，以便讀者可以根據(jù)個人的興趣再作深入仔細的研究。書中不包括材料強度和結(jié)構(gòu)（或應(yīng)力）分析等內(nèi)容，這里假定讀者已經(jīng)具備了這些背景知識。本書共分為16章。為了便于讀者直接找到自己感興趣的內(nèi)容，書中比較強調(diào)分條敘述、表格、曲線、插圖以及實例；這些數(shù)據(jù)可以用來設(shè)計和確定飛機結(jié)構(gòu)尺寸的大小，在需要澄清的地方，還給出了計算實例。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，基本的技術(shù)資料應(yīng)該保持真實，然而，為了適用于當今的設(shè)計，如先進復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，則需要對以前的分析進行一些修改。

內(nèi)容概要

　　本書對飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程進行了詳細系統(tǒng)的介紹，闡述了飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的思想及其發(fā)展過程、設(shè)計方法以及具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計細節(jié)等。全書共16章，包括緒論，考慮制造的設(shè)計，外載荷，材料，屈曲與穩(wěn)定性，開口設(shè)計，緊固件與結(jié)構(gòu)連接，機翼、尾翼和機身結(jié)構(gòu)設(shè)計，起落架，發(fā)動機安裝，先進復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計，疲勞、損傷容限與破損一安全設(shè)計以及重量控制與平衡等內(nèi)容，基本涵蓋了飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要問題。本書的主要特點是結(jié)構(gòu)設(shè)計的實?多、結(jié)構(gòu)圖和各種數(shù)據(jù)曲線多，而且這些結(jié)構(gòu)實例和數(shù)據(jù)曲線都是近40年來，美國和歐洲具有代表性的各種型號設(shè)計的結(jié)果和經(jīng)驗，具有非常重要的工程參考價值，尤其在大型商用飛機方面更是意義重大。
　　本書主要供航空工程技術(shù)人員參考，也可作為航空高等院校教學(xué)參考用書。

作者簡介

作者：（美國）牛春勻（Michael C.Y.Niu） 譯者：程小全 合著者：酈正能牛春勻，教授一直從事金屬和復(fù)合材料飛機結(jié)構(gòu)研究及咨詢工作，曾是洛克希德航空系統(tǒng)公司的高級研發(fā)主管工程師，現(xiàn)任（美國）AD飛機結(jié)構(gòu)咨詢公司總經(jīng)理。牛教授在航天器結(jié)構(gòu)和飛機結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計方面有30多年的工作經(jīng)驗。在洛克希德，曾任部門主任和規(guī)劃主任，負責(zé)結(jié)構(gòu)布置與各種結(jié)構(gòu)計劃工作，其中包括金屬和復(fù)合材料創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計，這些結(jié)構(gòu)可用在現(xiàn)在和（或）將來的先進戰(zhàn)斗機和先進運輸機上。在洛克希德工作期間，他深入?yún)⑴c初步設(shè)計各個方面的工作，其中包括飛機總體布局、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)形式選擇以及適航等內(nèi)容。他是L-1011的主任工程師，負責(zé)機翼和尾翼的應(yīng)力分析工作。他還于1966年和1968年，在波音公司先后做過波音727和波音747兩架飛機的應(yīng)力分析工程師。牛教授的主要著作有三部：AIRFRAME STRUCTURAL DESIGN（1988），COMPOSITE AIRFRAME STRUCTURES（1992）以及AIRFRAME STRESS ANAL-YSIS AND SIZING（1997）。此外，他還編寫了洛克希德復(fù)合材料設(shè)計指南和復(fù)合材料制圖手冊。他先后于1973年和1986年獲得洛克希德成就獎和成果卓越獎，并在1973年列入who’s Who航空專家名錄。牛教授是北京航空航天大學(xué)的顧問教授，以及南京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和沈陽航空工業(yè)學(xué)院的客座教授。牛教授在洛杉磯加州大學(xué)講授“飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計與修理”、“復(fù)合材料飛機結(jié)構(gòu)”以及“飛機結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析與尺寸布置”等工程短訓(xùn)課程。牛教授1962年畢業(yè)于中國臺灣中原大學(xué)土木工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；1966年在美國懷俄明大學(xué)獲土木工程專業(yè)碩士學(xué)位。

書籍目錄

第1章 緒論
　1.1 引言
　1.2 技術(shù)進展
　1.3 設(shè)計與結(jié)構(gòu)重量
　1.4 計算機輔助設(shè)計
　參考文獻
第2章 考慮制造的設(shè)計
　2.1 引言
　2.2 設(shè)計工程師的責(zé)任
　2.3 可生產(chǎn)性
　2.4 維修性
　2.5 工藝裝備
　2.6 其他注意事項
　參考文獻　
第3章 飛機載荷
　3.1 引言
　3.2 氣動彈性力學(xué)
　3.3 機動飛行
　3.4 基本數(shù)據(jù)
　3.5 機翼的設(shè)計載荷
　3.6 尾翼載荷
　3.7 機身載荷
　3.8 發(fā)動機載荷
　3.9 起落架載荷
　3.10 其他載荷
　3.11 飛機載荷計算實例
　3.12 附錄：專用術(shù)語和常用符號
　參考文獻　
第4章 材料
　4.1 引言
　4.2 材料選擇準則
　4.3 鋁合金
　4.4 鈦
　4.5 合金鋼
　4.6 復(fù)合材料
　4.7 腐蝕防護與控制
　參考文獻
第5章 結(jié)構(gòu)的屈曲和穩(wěn)定性
　5.1 引言
　5.2 柱和梁柱
　5.3 局部失穩(wěn)強度
　5.4 薄板的屈曲
　5.5 薄蒙皮－桁條壁板——壓縮
　5.6 蒙皮－桁條壁板——一般情況
　5.7 整體加強壁板
　參考文獻　
第6章 開口
　6.1 引言
　6.2 小載荷梁
　6.3 大載荷梁
　6.4 蒙皮－桁條壁板上的開口（機翼和尾翼）
　6.5 蒙皮－桁條曲面壁板上的開口（機身）
　6.6 機身上的大型貨艙?開口——剪切型艙門
　參考文獻　
第7章 接頭與結(jié)構(gòu)的緊固件
　7.1 引言
　7.2 鉚釘（永久性緊固件）
　7.3 螺栓和螺釘（可拆卸緊固件）
　7.4 緊固件的選擇
　7.5 耳片的設(shè)計與分析（剪切型）
　7.6 焊接接頭和膠結(jié)接頭
　7.7 疲勞設(shè)計需要考慮的問題（機械連接接頭）
　7.8 墊片的控制與要求
　參考文獻　
第8章 機翼翼盒結(jié)構(gòu)設(shè)計
　8.1 引言
　8.2 翼盒結(jié)構(gòu)設(shè)計
　8.3 機翼蒙皮
　8.4 翼梁
　8.5 翼肋和隔板設(shè)計
　8.6 機?的連接
　8.7 變后掠機翼
　8.8 機翼油箱設(shè)計
　參考文獻　
第9章 機翼前緣與后緣
　9.1 引言
　9.2 前緣
　9.3 后緣
　9.4 機翼的操縱面
　9.5 固定前緣和后緣結(jié)構(gòu)
　9.6 設(shè)計中的考慮因素
　參考文獻　
第10章 尾翼結(jié)構(gòu)
　10.1 引言
　10.2 水平安定面
　10.3 垂直安定面
　10.4 升降舵和方向舵
　參考文獻　
第11章 機身
　11.1 引言
　11.2 機身外形
　11.3 機身細節(jié)設(shè)計
　11.4 前機身
　11.5 機翼和機身的連接
　11.6 尾翼和后機身的連接
　11.7 機身開口
　參考文獻
第12章 起落架
　12.1 引言
　12.2 起落架的發(fā)展與布置
　12.3 起落架的收放與收藏
　12.4 緩沖器的選擇
　12.5 機輪和剎車
　12.6 細節(jié)設(shè)計
　12.7 起落架試驗
　參考文獻
第13章 發(fā)動機安裝
　13.1 引言
　13.2 螺旋槳推進式發(fā)動機安裝
　13.3 噴氣發(fā)動機進氣口設(shè)計（戰(zhàn)斗機）
　13.4 翼下吊掛安裝
　13.5 發(fā)動機在后機身和尾部的安裝
　13.6 發(fā)動機在機身內(nèi)的安裝（戰(zhàn)斗機）
　參考文獻　
第14章 先進復(fù)合材料結(jié)構(gòu)
　14.1 引言
　14.2 復(fù)合材料
　14.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計
　14.4 結(jié)構(gòu)連接設(shè)計
　14.5 結(jié)構(gòu)制造
　參考文獻　
第15章 疲勞、損傷容限和破損－安全設(shè)計
　15.1 引言
　15.2 疲勞性能和功能
　15.3 設(shè)計準則與基本原則
　15.4 結(jié)構(gòu)壽命估計
　15.5 破損－安全設(shè)計
　15.6 細節(jié)設(shè)計
　15.7 聲疲勞設(shè)計與預(yù)防
　15.8 驗證試驗
　參考文獻
第16章 重量估計與控制
　16.1 引言
　16.2 重量估計
　16.3 性能和飛機構(gòu)型的影響
　16.4 平衡與載重能力
　參考文獻
附錄：英美制單位與標準國際單位的換算

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：一個好的全面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在初步設(shè)計一開始就要考慮所有這些因素。在開始進行初步設(shè)計時，設(shè)計師就要制定出一套與上述要求相符的技術(shù)規(guī)范。當然，我們也應(yīng)該認識到，在初步設(shè)計階段，要設(shè)計師完全按照一套已定技術(shù)規(guī)范的各項要求進行設(shè)計常常是不可能的。事實上，一些最低的要求在設(shè)計中無法達到是常有的事，這時只能采用一些折中的處理方法。而折中到什么程度則要由設(shè)計師來判斷。這里必須記?。簽榱说玫綕M足飛機指定功用的最佳設(shè)計，設(shè)計師一定要正確判斷所必需的修改或折中處理究竟價值何在。設(shè)計師的第一項工作應(yīng)該是使自己完全熟悉將要設(shè)計的飛機的具體要求。要是這種飛機有可能售給多家客戶，就應(yīng)該設(shè)法收集所有可能對設(shè)計進行修改的資料，這樣可以簡化將來的設(shè)計工作。當然，要設(shè)計一架能夠滿足所有客戶需求或不同用途的通用飛機是不現(xiàn)實的。但是，設(shè)計師往往可以找到一種設(shè)計方案，既能夠使將來的更改簡單，又不影響飛機的結(jié)構(gòu)和空氣動力效率，同時，還不致增加很多重量。其次，設(shè)計師應(yīng)該熟悉現(xiàn)有的所有同類型的飛機。如果可能的話，要搜集飛行員、乘客、地勤人員以及其他工作人員對現(xiàn)有飛機的各種意見，設(shè)計師既不應(yīng)對現(xiàn)成的東西盲目照抄，又不應(yīng)不吸取他人的經(jīng)驗教訓(xùn)。與以前的型號相比，現(xiàn)在的噴氣飛機追求的是在遠程飛行中具有更大的有效載重和更高的飛行速度，因此，設(shè)計師們要研究許多不同形狀和尺寸的機翼與尾翼，對各種機翼形狀的高速和低速性能、燃料容量、航程、結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)和重量特性，以及各系統(tǒng)的相容性等進行深入細致的檢測與評估。把增升裝置和橫向操縱裝置，尾翼上的俯仰和偏航裝置，以及所有這些裝置的尺寸先確定下來。在最終的結(jié)構(gòu)形式確定了以后，還要向制造廠提供對結(jié)構(gòu)的說明，以便擬定生產(chǎn)進度表，并且根據(jù)制造商的設(shè)備、轉(zhuǎn)包合同計劃、原料供應(yīng)情況和生產(chǎn)進度，將結(jié)構(gòu)組件確定下來。

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《實用飛機結(jié)構(gòu)工程設(shè)計》由航空工業(yè)出版社出版。

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