飞机 - 有动力驱动的固定翼飞行器 固定翼飞机或定翼机(Fixed-wing aeroplane),常简称为飞机(英文:aeroplane),是指由动力装置产生前进的推力或拉力,由机身的固定机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的航空器。它是固定翼航空器的一种,也是最常见的一种,另一种固定翼航空器是滑翔机。飞机按照其使用的发动机类型又可被分为喷气飞机和螺旋桨飞机。1923年7月30日,中国第一架双层螺旋桨敞盖飞机由广东飞机制造厂研制成功。
机身结构
大多数飞机由五个主要部分组成:机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。
机翼
机翼的主要功用是为飞机提供升力,以支持飞机在空中飞行,也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转;放下襟翼能使机翼升力系数增大。另外,机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。机翼有各种形状,数目也有不同。在航空技术不发达的早期为了提供更大的升力,飞机以双翼机甚至多翼机为主,但现代飞机一般是单翼机。
在机翼设计的过程当中,经常提到的一个矛盾是飞机的稳定性和操作性两个方面,上单翼飞机好像提起来的塑料袋,他非常的稳定,但是操作性稍微差一点;下单翼飞机好像托起来的花瓶,操作性很灵活,但是稳定性就稍微逊色一点。所以民用飞机一般采用上单翼设计,而表演用途或者其他对操作性要求高的的飞机都采用下单翼设计。
机身
机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备;还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。但是飞翼是将机身隐藏在机翼内的飞机上基本都是薄壁的钣金结构,一般是承力件强度比较大,现在基本都采用整体成形,也就是所谓的数控铣。
一般来说这些比较强的件不能一起加工方考虑焊接,个人只见过起落架支柱处焊接,其他地方基本是整体成型或者用可拆卸连接的结构。
飞机机身就是地。飞机设备都连接着机身。飞机机身通过轮胎接地。
现代民用飞机的轮胎属于导电橡胶类型,从静电的角度说明,导电橡胶轮胎1M欧姆接地,属于软接地,飞机上的静电是通过导电橡胶连接到大地上的,释放静电需要一定的时间;如果你是在做加油和抽油工作就不能指着导电轮胎给你放电了,因为在加油和放油工作时,液体在管路中高速流动,能产生很高的高压静电,单凭导电轮胎放电是远远不够的,必须把地线直接连接到起落架的接地桩上把导电轮胎的电阻旁路掉,以免发生爆炸危险。
导电轮胎的结构是由多层网状导体,在网状导体之间填充导电橡胶或纳米导电橡胶使用模具铸造而成。
老式苏式飞机落地后需要机务人员先给飞机放电20分钟以后才允许旅客下飞机。
1、带传动
应用张紧在带轮上的带,借助它们间的磨擦或者啮合,两轴(多轴)间传递运动或者动力。带传动拥有结构简单、传动安稳 、造价低廉、不需润滑和缓冲吸振等特色。
2、链传动
属于拥有中间挠动件的啮合传动,与齿轮传动相比,链传动的制造安装精度请求较低,链传动受力情况好,承载能力较大,有必定的缓冲以及减振机能。一般应布置在铅垂面内,如需要布置在水平面或者歪斜面内,应斟酌加装托板或者张紧轮等装置。
3、磨擦轮传动
是两个互相压紧的磨擦轮靠接触面间的磨擦传递运动以及动力。结构简单、制造容易、运转安稳、过载可以打滑、能无级扭转传动比。
4、罗纹传动
是将旋转运动变为直线运动或者把直线运动变为旋转运动,同时进行能量以及力的传递,或者者调剂零件的互相位置。
依据罗纹副磨擦性质不同分为滑动螺旋、转动螺旋、静压螺旋。依据用处不同分为传力螺旋(以传递能量为主,如螺旋压力机)、传动螺旋(以传递运动为主,请求有较高的传动精度,如金属切削机床的进给螺旋)、调剂螺旋(调剂零件的互相位置,如压力机的调剂螺旋)。
5、齿轮传动
齿轮传动是依托两个或者多个互相啮合的齿轮来传递动力以及运动。它的特色是瞬时传动比恒定、传动比范围大,可增速或者减速、速度(节圆圆周速度)以及传递功率的范围大、传递的效力高、结构 紧凑,合适近距离传动、制造工艺繁杂、本钱高、无过载维护装置,传动时噪音、振动以及冲击大,污染环境。
参考资料来源:搜狗百科——机械传动
大多数飞机由五个主要部分组成:机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。
机翼
机翼的主要功用是为飞机提供升力,以支持飞机在空中飞行,也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转;放下襟翼能使机翼升力系数增大。另外,机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。机翼有各种形状,数目也有不同。在航空技术不发达的早期为了提供更大的升力,飞机以双翼机甚至多翼机为主,但现代飞机一般是单翼机。
机身
机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备;还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。但是飞翼是将机身隐藏在机翼内的。
尾翼
尾翼包括水平尾翼(平尾)和垂直尾翼(垂尾)。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成(某些型号的民用机和军用机整个平尾都是可动的控制面,没有专门的升降舵)。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转,以及保证飞机能平稳地飞行。
起落装置
起落装置又称起落架,是用来支撑飞机并使它能在地面和其他水平面起落和停放。陆上飞机的起落装置,一般由减震支柱和机轮组成,此外还有专供水上飞机起降的带有浮筒装置的起落架和雪地起飞用的滑橇式起落架。它是用于起飞与着陆滑跑、地面滑行和停放时支撑飞机。
动力装置
动力装置主要用来产生拉力或推力,使飞机前进。其次还可以为飞机上的用电设备提供电力,为空调设备等用气设备提供气源。
现代飞机的动力装置主要包括涡轮发动机和活塞发动机两种,应用较广泛的动力装置有四种:航空活塞式发动机加螺旋桨推进器;涡轮喷射发动机;涡轮螺旋桨发动机;涡轮风扇发动机。随着航空技术的发展,火箭发动机、冲压发动机、原子能航空发动机等,也有可能会逐渐被采用。动力装置除发动机外,还包括一系列保证发动机正常工作的系统,如燃油供应系统等。
结构件是飞机零件中最大的一种零件。
这类零件主要用铝合金制造。基于制造工艺和零件重量考虑,以前主要采用铝板经铆而成(至今仍有部分零件采用此种方法制造)。
现在采了全然不同的设计技术,需要将多种不同功能集成到一个结构件上。这就是集成设计技术。
这种零件是用一块实体铝坯经铣削加工而成。这类零件很复杂,通常包含极小的底面和薄壁(0.6~2mm),呈蜂巢状。
这类零件的几何形状由不同的表面及规定的曲面构成。接近飞机外部轮廓的表面也是必须是自由曲面。
图1 整体结构的Pilatus PC 9飞机主梁(图片提供:StarragHeckert公司) 例如,Pilatus PC 9飞机的主梁,在以前的设计中是由156个不同零件构成的。这样,就需要各种折弯设备和装配夹具。
在Pilatus PC 12飞机上,这类部件采用了集成设计技术。 零件的数量减少到3个,而且是采用简单的螺栓连接(图1)。
在25年前,这家飞机公司在开发飞机时,由于没有复杂的软件工具,NC技术还处于初期阶段,只能用繁琐的编程语言,如APT、Fortran等等定义复杂的几何形状;NC机床还是采用21/rD控制,从而严重聘用制了复杂形面和几何形状的生成。 由于某种原因上述原因,为控制铝件的重量,用铝板构成机架,即将20余种不同形状的板材成型件组装和连接在一起构成一个大的结构件。
零件成型过程极为复杂。工件材料要经过12次机械加工和4次热处理,由于几何形状的不一致、拉伸/断裂等,致使废品率极高。
这种机架的装配需要6道工序,而且必须考虑到材料的拉伸问题。 如今,编程系统和CNC机床已经能使我们铣削加工出以前无法生成的形状。
以前,采用传统技术,需要20多个板材成型件才能构成的部件,现在只用2个零件。几何形状极为复杂,必须完全满足零件的所有要求。
用一块实体铝坯铣制一个零件,其中98%的材料都变成了废屑。 三步完成产品加工 NC编程过程需要的专业知识要求最高,要求集成各种不同生产工艺:CAD/CAM、切削刀具、夹具设计和铣削技术。
现在只需三道貌岸然工序就可以制造出这样一个机架部件:1)获取经过预切削并带有夹持用孔的原材料,2)铣削零件,3)手动钻出铆钉孔(利用夹具)。 零件毛刺在加工过程中完成。
首件检验合格后,铣削加工过程自动进行,无需操作员干预。这样就大大简化了尺寸和裂纹的检测,与以前的制造方法相比,降低了生产成本。
集成结构还对零件装配具有重大影响。整个模块(部件)可以直接装配。
所制造的零件公差极为严格,具有很好的互换性。装配精度得到保证,且过程稳定,大幅度缩短了所需的装配时间。
图2 特别适合于五轴联动加工的StarragHeckert公司的STC 1000/130机床,功率为70kW时,主轴转速为24,000r/min适用于高速铣削的机床与刀具 坯料是用水刀将厚127mm或76mm的铝板切切割到近似形状。坯料尺寸为840*665mm,重90kg或60kg。
夹具包括角度板和标准孔系及加工工件第二面的真空接合适配板。机床采用特别适用于五轴联动加工的斯达拉格海科特STC 1000/130型机床:主轴功率为70kW,在100%负载运行时最高转速达24000r/min (图2);主轴锥孔:HSK63A;机床X/Y/Z轴行程为:1700mm/1600mm1950mm;主轴可倾范围:-60/+100°;工作台是B轴。
该机床采用钢板焊接结构,具有较高的刚度。 整个加工过程需要7把切削刀具和4把钻头。
刀具为整体刀体,最大直径为32mm,形状配合的刀片能防止其在以高达24000r/min的转速切削时离心力可能造成的损坏。全部刀具直径都在25mm以上,中空冷却,油雾润滑。
起先直径小于25mm的刀具为整体硬质合金刀,采用收缩式刀柄。刀具长度为90和220mm.。
全部切削刀具连同刀柄都经过平衡,在24000r/min转时平衡质量为Q2.5。为保证加工过程的安全,精确定义了每把刀具的切削参数,即采用专用软件,对刀具组件进行了知识临界速度(自振)检测。
零件经二次装夹完成全部加工(包括铆接孔)。为防止薄壁件在加工中的应力变形和保证严格控制的公差,面铣和周边铣削采用了高速铣削加工工艺。
在总的铣削加工时间内,约60%的时间需要五轴联动加工,粗加工占总加工时间的40%,手动加工主要是去毛刺和钻部分铆钉孔。 图3 二次装夹时,利用一专用工件适配夹具夹持零件已加工面上的工艺搭子结果超过预期 首先将工件用螺栓固定在夹具上,用雷尼绍测头识别零件。
第一道貌岸然工序是用直径63mm 的刀头,沿Z面运动,将工件粗铣至接近最终形状。粗铣时的进给速度可达17m/min ,金属切除率达6500mm3/min。
第二道工序是用25mm整体硬质合金立铣刀粗铣出零件外形。由于这一轮廓面是曲面,要采用五轴联动加工才能获得一致的精加工允差。
随后用直径16mm 整体硬质合金立铣刀,以9m/min的进给出量对此外形进行精加工(五轴联动)。零件的二次装夹加工也采用同一夹具。
二次装夹时,利用专用工件适配夹具夹持零件已加工面上的工艺搭子(图3)。其第一道工序仍是用63mm 的铣刀,沿Z面粗铣出零件轮廓,以下工序亦与上述第一次装夹的加工方法相同。
随后的精加工极为关键。此时,零件已经变得极薄,在振动。
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