《实用飞机结构工程设计》由牛春匀所著,本书是为了提高飞机结构设计人员和大专院校学生的技术基础和实际知识而编写的一本教材。书中包含了作者几十年来的数据收集和研究成果、与不同结构专家的交流总结,以及作者20多年在飞机结构设计方面的经验。此外,本书部分内容还来源于作者为洛克希德扩展教育计划所讲课程的内容(飞机结构设计结构专题研讨会)。因此,本书同样可以为工程领域内具有初级职称的人员在设计先进结构时提供参考。 本书共分为16章。为了便于读者直接找到自己感兴趣的内容,书中比较强调分条叙述、表格、曲线、插图以及实例;这些数据可以用来设计和确定飞机结构尺寸的大小,在需要澄清的地方,还给出了计算实例。
《实用飞机结构工程设计》由牛春匀所著,本书对飞机结构设计的全 过程进行了详细系统的介绍,阐述了飞机结构设计的思想及其发展过程、 设计方法以及具体结构的设计细节等。全书共16章,包括绪论,考虑制造 的设计,外载荷,材料,屈曲与稳定性,开口设计,紧固件与结构连接, 机翼、尾翼和机身结构设计,起落架,发动机安装,先进复合材料结构设 计,疲劳、损伤容限与破损一安全设计以及重量控制与平衡等内容,基本 涵盖了飞机结构设计中的主要问题。本书的主要特点是结构设计的实例多 、结构图和各种数据曲线多,而且这些结构实例和数据曲线都是近40年来 ,美国和欧洲具有代表性的各种型号设计的结果和经验,具有非常重要的 工程参考价值,尤其在大型商用飞机方面*是意义重大。
《实用飞机结构工程设计》主要供航空工程技术人员参考,也可作为 航空高等院校教学参考用书。
**章 绪论
1.1 引言
1.2 技术进展
1.3 设计与结构重量
1.4 计算机辅助设计
参考文献
第2章 考虑制造的设计
2.1 引言
2.2 设计工程师的责任
2.3 可生产性
2.4 维修性
2.5 工艺装备
2.6 其他注意事项
参考文献
第3章 飞机载荷
3.1 引言
3.2 气动弹性力学
3.3 机动飞行
3.4 基本数据
3.5 机翼的设计载荷
3.6 尾翼载荷
3.7 机身载荷
3.8 发动机载荷
3.9 起落架载荷
3.10 其他载荷
3.11 飞机载荷计算实例
3.12 附录:专用术语和常用符号
参考文献
第4章 材料
4.1 引言
4.2 材料选择准则
4.3 铝合金
4.4 钛
4.5 合金钢
4.6 复合材料
4.7 腐蚀防护与控制
参考文献
第5章 结构的屈曲和稳定性
5.1 引言
5.2 柱和梁柱
5.3 局部失稳强度
5.4 薄板的屈曲
5.5 薄蒙皮-桁条壁板——压缩
5.6 蒙皮-桁条壁板——一般情况
5.7 整体加强壁板
参考文献
第6章 开口
6.1 引言
6.2 小载荷梁
6.3 大载荷梁
6.4 蒙皮-桁条壁板上的开口(机翼和尾翼)
6.5 蒙皮-桁条曲面壁板上的开口(机身)
6.6 机身上的大型货舱门开口——剪切型舱门
参考文献
第7章 接头与结构的紧固件
7.1 引言
7.2 铆钉(**性紧固件)
7.3 螺栓和螺钉(可拆卸紧固件)
7.4 紧固件的选择
7.5 耳片的设计与分析(剪切型)
7.6 焊接接头和胶结接头
7.7 疲劳设计需要考虑的问题(机械连接接头)
7.8 垫片的控制与要求
参考文献
第8章 机翼翼盒结构设计
8.1 引言
8.2 翼盒结构设计
8.3 机翼蒙皮
8.4 翼梁
8.5 翼肋和隔板设计
8.6 机翼的连接
8.7 变后掠机翼
8.8 机翼油箱设计
参考文献
第9章 机翼前缘与后缘
9.1 引言
9.2 前缘
9.3 后缘
9.4 机翼的操纵面
9.5 固定前缘和后缘结构
9.6 设计中的考虑因素
参考文献
**0章 尾翼结构
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
参考文献
**1章 机身
11.1 引言
11.2 机身外形
11.3 机身细节设计
11.4 前机身
11.5 机翼和机身的连接
11.6 尾翼和后机身的连接
11.7 机身开口
参考文献
**2章 起落架
12.1 引言
12.2 起落架的发展与布置
12.3 起落架的收放与收藏
12.4 缓冲器的选择
12.5 机轮和刹车
12.6 细节设计
12.7 起落架试验
参考文献
**3章 发动机安装
13.1 引言
13.2 螺旋桨推进式发动机安装
13.3 喷气发动机进气口设计(战斗机)
13.4 翼下吊挂安装
13.5 发动机在后机身和尾部的安装
13.6 发动机在机身内的安装(战斗机)
参考文献
**4章 先进复合材料结构
14.1 引言
14.2 复合材料
14.3 结构设计
14.4 结构连接设计
14.5 结构制造
参考文献
**5章 疲劳、损伤容限和破损-安全设计
15.1 引言
15.2 疲劳性能和功能
15.3 设计准则与基本原则
15.4 结构寿命估计
15.5 破损-安全设计
15.6 细节设计
15.7 声疲劳设计与预防
15.8 验证试验
参考文献
**6章 重量估计与控制
16.1 引言
16.2 重量估计
16.3 性能和飞机构型的影响
16.4 平衡与载重能力
参考文献
附录:英美制单位与标准国际单位的换算
读完这本《实用飞机结构工程设计》,我最大的感受就是其内容的深度和广度都达到了一个非常高的水准。在结构载荷分析的章节,作者并没有停留在简单的应力应变计算,而是深入到了更复杂的动力学分析和疲劳分析。我尤其对书中关于有限元分析(FEA)应用的详细讲解印象深刻。作者不仅介绍了如何建立准确的有限元模型,包括网格划分、边界条件设置、载荷施加等方面,还详细讲解了如何解读分析结果,识别关键的应力集中区域和潜在的失效模式。书中通过几个典型的案例,比如机翼的颤振分析、起落架的冲击载荷分析,展示了FEA在预测和避免结构失效中的关键作用。更令我惊喜的是,作者还探讨了非线性分析在飞机结构设计中的应用,例如材料的塑性变形、接触分析等,这对于理解结构在极端载荷下的行为至关重要。此外,关于随机载荷下的疲劳寿命预测,书中也提供了多种分析方法,并结合了实际的试验数据,给出了不同材料在不同应力水平下的疲劳曲线,以及如何根据飞机的使用环境和飞行谱来估算飞机的疲劳寿命。这部分内容对于确保飞机在整个服役周期内的安全性至关重要,也让我对飞机结构的长期可靠性有了更深刻的认识。
评分读完《实用飞机结构工程设计》,我最大的收获之一是关于飞机结构减重技术和优化设计的精髓。作者在这一部分的内容,真的是干货满满,而且非常贴合实际工程的需求。书中详细介绍了多种减重策略,包括但不限于材料替换(例如用复合材料替代金属)、结构优化(例如采用拓扑优化、仿生设计)、工艺改进(例如采用更精密的制造工艺来减小零件余量)等。我尤其对书中关于拓扑优化的讲解印象深刻,作者通过几个典型的结构件案例,展示了如何利用计算机算法来找到材料分布的最优解,从而在满足强度和刚度要求的前提下,最大限度地减轻结构重量。此外,书中还探讨了如何通过改变截面形状、增加加强筋、采用空心结构等方式来实现结构的轻量化。例如,在设计机翼的加强筋时,作者会详细分析不同加强筋的形状和布置方式对整体结构重量和强度的影响,并给出了优化建议。这部分内容不仅让我了解了飞机结构减重的重要性,更重要的是教会了我如何运用各种技术和方法来实现这一目标,这对于提高飞机的燃油效率和载荷能力具有至关重要的意义。
评分本书对于飞机结构复合材料应用与设计这一块的深入讲解,让我感觉自己打开了一个全新的世界。作者不仅详细介绍了复合材料的基本性能,如比强度、比刚度等,更重要的是,他深入探讨了复合材料在飞机结构设计中的具体应用和设计考量。例如,在讲解铺层设计时,书中详细分析了不同铺层角度、铺层顺序以及铺层数量对结构整体性能的影响,并给出了相应的计算方法和设计准则。我尤其对书中关于铺层失效模式的讨论印象深刻,如分层、脱胶、纤维断裂等,以及如何通过合理的铺层设计和制造工艺来避免这些失效。此外,作者还详细介绍了复合材料与金属的连接方式,以及如何处理不同材料之间的界面问题,这对于实现复合材料结构与传统金属结构的有效集成至关重要。书中还探讨了复合材料在不同飞机部件中的应用,如蒙皮、翼肋、机身框架、发动机短舱等,并结合实际案例分析了这些部件的设计难点和解决方法。这部分内容让我深刻认识到,复合材料作为一种先进的航空材料,其在飞机结构设计中具有巨大的潜力,而掌握其设计原理和应用技术,是未来飞机工程师必备的技能之一。
评分我一直对飞机的气动弹性现象感到好奇,而这本书的这一章节恰好满足了我的求知欲。作者非常清晰地阐述了气动弹性效应,包括颤振、失速颤振和动载荷等。在颤振分析方面,作者详细讲解了气动弹性耦合的原理,以及如何通过模态分析和气动导纳矩阵来预测颤振发生的速度。书中通过具体的计算示例,展示了如何通过改变结构参数或气动布局来避免颤振的发生。我尤其对作者提出的“阻尼”概念印象深刻,以及如何通过增加结构阻尼或安装颤振抑制器来提高飞机的气动弹性稳定性。对于失速颤振,书中也给出了详细的分析方法,并探讨了其与翼型气动特性之间的关联。此外,书中还详细介绍了动载荷对飞机结构的影响,以及如何通过动力学分析来评估结构在阵风、着陆冲击等动态载荷下的响应。这部分内容让我深刻认识到,飞机结构设计不仅仅是静态的强度问题,更需要考虑其与气流的动态相互作用。这对于我理解飞行安全至关重要,也让我对飞机设计中考虑气动弹性的必要性有了更深入的理解。
评分本书在连接件设计的部分,真的是把我对飞机结构连接的理解提升到了一个新的高度。作者非常细致地讲解了各种连接方式的原理、优缺点以及在不同结构部位的应用。对于螺栓连接,书中不仅分析了载荷传递路径、预紧力的影响,还详细介绍了不同螺纹类型、材料以及防松装置的选择。我尤其欣赏的是,作者还深入探讨了螺栓疲劳失效的机理,以及如何通过合理的螺栓选型、预紧控制和定期检查来提高连接的可靠性。对于铆接,书中详细阐述了不同类型的铆钉,如实体铆钉、抽芯铆钉等,以及它们的安装工艺和承载能力。让我印象深刻的是,作者通过对比分析,说明了在轻量化设计中,如何选择合适的铆接方式来替代螺栓连接,从而进一步减轻结构重量。此外,书中还重点讲解了焊接和粘接在飞机结构中的应用。对于焊接,作者介绍了不同焊接方法(如点焊、电阻焊、氩弧焊等)的适用性,以及焊接接头的设计原则和质量控制。而对于粘接,则详细阐述了各种粘接剂的性能特点,以及如何设计粘接结构以实现高效的载荷传递,并规避脱层等失效模式。整章内容对于理解飞机结构的整体性和可靠性至关重要,也让我对工程师在实际工作中如何权衡各种连接方式的优劣有了更清晰的认识。
评分这是一本我一直期待入手的书,内容涵盖了从基础理论到实际应用的方方面面,真的让我受益匪浅。作者在材料选择部分,深入浅出地讲解了各种航空材料的特性、优缺点以及在不同结构件上的应用场景。例如,在讲解复合材料的部分,不仅仅是列出了一堆数据,更是结合了实际的工程案例,分析了碳纤维增强聚合物(CFRP)和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)在减轻飞机重量、提高强度方面的显著优势,并且详细阐述了它们在蒙皮、翼肋、机身框架等部位的设计考量,比如层合顺序、固化工艺对性能的影响。对于金属材料,如铝合金和钛合金,书中也进行了详尽的对比分析,从抗拉强度、屈服强度、疲劳寿命、耐腐蚀性等方面进行了细致的阐述,并提供了实际工程中常用的牌号和热处理工艺对性能的影响。尤其让我印象深刻的是,作者并没有止步于材料本身的介绍,而是进一步探讨了如何根据结构载荷、工作环境和成本效益来选择最合适的材料。例如,在设计高亚音速客机的主翼时,如何权衡CFRP的轻质高强与成本,以及如何通过合理的结构布局和连接方式来弥补其在某些方面的不足,这些都给出了非常专业的见解。对于一些关键的结构件,如机身地板梁、起落架连接件等,书中还详细介绍了它们的失效模式分析,并提供了相应的安全裕度计算方法。整体而言,这部分内容不仅为我打下了坚实的材料学基础,更重要的是教会了我如何将理论知识转化为实际的设计决策。
评分本书在制造工艺和装配这一块的内容,绝对是我的“知识盲区”被填补的绝佳范例。作者非常细致地讲解了飞机制造过程中所涉及的各种关键工艺,并且不仅仅是停留在理论层面,而是结合了大量的实际案例和工程经验。例如,在金属加工方面,书中详细介绍了数控铣削、钻孔、攻丝等工艺的精度要求和常见问题,以及如何通过优化加工参数来提高加工效率和产品质量。对于复合材料的成型,书中则详细阐述了铺层、热压罐固化、真空辅助树脂灌注(VARI)等工艺的流程和关键控制点,并解释了这些工艺对材料性能的影响。我特别欣赏的是,作者并没有忽视装配过程中的细节,比如零件的精度要求、装配顺序、紧固件的选择和安装等。书中还探讨了大型飞机部件的对接和连接技术,以及如何通过三维测量和数字化装配技术来确保整体结构的精度。这部分内容让我深刻理解了“细节决定成败”这句话在飞机制造中的体现,也让我对精密制造和高效装配在飞机工程中的重要性有了全新的认识。
评分本书中关于强度校核和稳定性设计的章节,给我留下了极为深刻的印象。作者以一种非常系统和严谨的方式,阐述了如何确保飞机结构在各种载荷条件下都能保持足够的强度和稳定性。在强度校核方面,书中详细介绍了许用应力法、应力强度因子法等概念,并提供了详细的计算公式和设计准则。我尤其对书中关于屈服、断裂、疲劳和蠕变等失效模式的讲解印象深刻,以及如何根据这些失效模式来确定结构的许用载荷。作者还引入了断裂力学的一些基本概念,解释了如何评估裂纹扩展的风险,以及如何设计结构以提高抗裂纹扩展能力,这一点对于确保飞机的安全性和延长服役寿命至关重要。在稳定性设计部分,书中则深入探讨了各种屈曲失效模式,包括薄板屈曲、柱屈曲等。作者详细讲解了如何通过结构优化,比如增加加强筋、改变截面形状等方式来提高结构的临界屈曲载荷,并确保结构在工作载荷下不会发生失稳。书中还举例说明了机身、机翼等关键部件在不同载荷下的稳定性分析方法,这对于我理解飞机结构为何能够承受巨大的外部载荷而不至于变形或失效提供了清晰的思路。
评分本书在飞机结构失效分析与预防这部分,真的给我打开了一个新的视角。作者以案例驱动的方式,深入剖析了飞机结构可能发生的各种失效模式,并详细讲解了失效的机理和影响因素。我尤其对书中关于疲劳失效、脆性断裂、腐蚀失效、过载失效等内容的详细讲解印象深刻。作者不仅给出了失效案例的图片和描述,还结合了理论分析,解释了失效发生的根本原因,以及在设计和制造过程中可能存在的不足。例如,在疲劳失效的案例中,作者会分析应力集中、材料缺陷、载荷谱等因素是如何共同作用导致裂纹萌生和扩展的。更令人称赞的是,书中还详细介绍了如何通过改进设计、优化材料、加强制造工艺和加强维护检查来预防这些失效的发生。例如,对于疲劳失效,可以通过减小应力集中、提高材料的疲劳强度、采用更合理的载荷谱等方式来提高结构的抗疲劳性能。这部分内容让我深刻认识到,对失效的充分理解是防止失效的关键,也让我对如何进行科学的风险评估和制定有效的预防措施有了更清晰的认识。
评分在质量控制与可靠性保障这部分,这本书简直是我学习的“宝典”。作者以非常系统化的方式,阐述了飞机结构从设计、制造到服役全生命周期的质量管理和可靠性保障体系。在设计阶段,书中详细介绍了可靠性设计的基本原理,比如冗余设计、故障模式与影响分析(FMI)、失效概率评估等。我尤其对书中关于“失效率”的概念和计算方法印象深刻,以及如何通过可靠性分配来确保关键部件的性能。在制造过程中,书中则详细阐述了各种无损检测(NDT)技术,如超声波检测、X射线检测、涡流检测等,以及如何通过这些技术来及时发现和排除制造缺陷。作者还强调了过程质量控制的重要性,比如首件检验、过程检验、最终检验等,以及如何通过建立完善的质量记录来追溯产品的生产过程。在服役阶段,书中则重点介绍了飞机结构的定期检查、维护和修理策略,以及如何通过数据分析来预测潜在的故障,并采取预防性措施。这部分内容让我深刻认识到,确保飞机结构的安全性和可靠性是一个持续的、全方位的过程,需要系统性的方法和严格的管理。
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