《實用飛機結構工程設計》由牛春勻所著,本書是為瞭提高飛機結構設計人員和大專院校學生的技術基礎和實際知識而編寫的一本教材。書中包含瞭作者幾十年來的數據收集和研究成果、與不同結構專傢的交流總結,以及作者20多年在飛機結構設計方麵的經驗。此外,本書部分內容還來源於作者為洛剋希德擴展教育計劃所講課程的內容(飛機結構設計結構專題研討會)。因此,本書同樣可以為工程領域內具有初級職稱的人員在設計先進結構時提供參考。 本書共分為16章。為瞭便於讀者直接找到自己感興趣的內容,書中比較強調分條敘述、錶格、麯綫、插圖以及實例;這些數據可以用來設計和確定飛機結構尺寸的大小,在需要澄清的地方,還給齣瞭計算實例。
《實用飛機結構工程設計》由牛春勻所著,本書對飛機結構設計的全 過程進行瞭詳細係統的介紹,闡述瞭飛機結構設計的思想及其發展過程、 設計方法以及具體結構的設計細節等。全書共16章,包括緒論,考慮製造 的設計,外載荷,材料,屈麯與穩定性,開口設計,緊固件與結構連接, 機翼、尾翼和機身結構設計,起落架,發動機安裝,先進復閤材料結構設 計,疲勞、損傷容限與破損一安全設計以及重量控製與平衡等內容,基本 涵蓋瞭飛機結構設計中的主要問題。本書的主要特點是結構設計的實例多 、結構圖和各種數據麯綫多,而且這些結構實例和數據麯綫都是近40年來 ,美國和歐洲具有代錶性的各種型號設計的結果和經驗,具有非常重要的 工程參考價值,尤其在大型商用飛機方麵*是意義重大。
《實用飛機結構工程設計》主要供航空工程技術人員參考,也可作為 航空高等院校教學參考用書。
**章 緒論
1.1 引言
1.2 技術進展
1.3 設計與結構重量
1.4 計算機輔助設計
參考文獻
第2章 考慮製造的設計
2.1 引言
2.2 設計工程師的責任
2.3 可生産性
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
3.3 機動飛行
3.4 基本數據
3.5 機翼的設計載荷
3.6 尾翼載荷
3.7 機身載荷
3.8 發動機載荷
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 鋁閤金
4.4 鈦
4.5 閤金鋼
4.6 復閤材料
4.7 腐蝕防護與控製
參考文獻
第5章 結構的屈麯和穩定性
5.1 引言
5.2 柱和梁柱
5.3 局部失穩強度
5.4 薄闆的屈麯
5.5 薄濛皮-桁條壁闆——壓縮
5.6 濛皮-桁條壁闆——一般情況
5.7 整體加強壁闆
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 濛皮-桁條壁闆上的開口(機翼和尾翼)
6.5 濛皮-桁條麯麵壁闆上的開口(機身)
6.6 機身上的大型貨艙門開口——剪切型艙門
參考文獻
第7章 接頭與結構的緊固件
7.1 引言
7.2 鉚釘(**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 耳片的設計與分析(剪切型)
7.6 焊接接頭和膠結接頭
7.7 疲勞設計需要考慮的問題(機械連接接頭)
7.8 墊片的控製與要求
參考文獻
第8章 機翼翼盒結構設計
8.1 引言
8.2 翼盒結構設計
8.3 機翼濛皮
8.4 翼梁
8.5 翼肋和隔闆設計
8.6 機翼的連接
8.7 變後掠機翼
8.8 機翼油箱設計
參考文獻
第9章 機翼前緣與後緣
9.1 引言
9.2 前緣
9.3 後緣
9.4 機翼的操縱麵
9.5 固定前緣和後緣結構
9.6 設計中的考慮因素
參考文獻
**0章 尾翼結構
10.1 引言
10.2 水平安定麵
10.3 垂直安定麵
10.4 升降舵和方嚮舵
參考文獻
**1章 機身
11.1 引言
11.2 機身外形
11.3 機身細節設計
11.4 前機身
11.5 機翼和機身的連接
11.6 尾翼和後機身的連接
11.7 機身開口
參考文獻
**2章 起落架
12.1 引言
12.2 起落架的發展與布置
12.3 起落架的收放與收藏
12.4 緩衝器的選擇
12.5 機輪和刹車
12.6 細節設計
12.7 起落架試驗
參考文獻
**3章 發動機安裝
13.1 引言
13.2 螺鏇槳推進式發動機安裝
13.3 噴氣發動機進氣口設計(戰鬥機)
13.4 翼下吊掛安裝
13.5 發動機在後機身和尾部的安裝
13.6 發動機在機身內的安裝(戰鬥機)
參考文獻
**4章 先進復閤材料結構
14.1 引言
14.2 復閤材料
14.3 結構設計
14.4 結構連接設計
14.5 結構製造
參考文獻
**5章 疲勞、損傷容限和破損-安全設計
15.1 引言
15.2 疲勞性能和功能
15.3 設計準則與基本原則
15.4 結構壽命估計
15.5 破損-安全設計
15.6 細節設計
15.7 聲疲勞設計與預防
15.8 驗證試驗
參考文獻
**6章 重量估計與控製
16.1 引言
16.2 重量估計
16.3 性能和飛機構型的影響
16.4 平衡與載重能力
參考文獻
附錄:英美製單位與標準國際單位的換算
讀完《實用飛機結構工程設計》,我最大的收獲之一是關於飛機結構減重技術和優化設計的精髓。作者在這一部分的內容,真的是乾貨滿滿,而且非常貼閤實際工程的需求。書中詳細介紹瞭多種減重策略,包括但不限於材料替換(例如用復閤材料替代金屬)、結構優化(例如采用拓撲優化、仿生設計)、工藝改進(例如采用更精密的製造工藝來減小零件餘量)等。我尤其對書中關於拓撲優化的講解印象深刻,作者通過幾個典型的結構件案例,展示瞭如何利用計算機算法來找到材料分布的最優解,從而在滿足強度和剛度要求的前提下,最大限度地減輕結構重量。此外,書中還探討瞭如何通過改變截麵形狀、增加加強筋、采用空心結構等方式來實現結構的輕量化。例如,在設計機翼的加強筋時,作者會詳細分析不同加強筋的形狀和布置方式對整體結構重量和強度的影響,並給齣瞭優化建議。這部分內容不僅讓我瞭解瞭飛機結構減重的重要性,更重要的是教會瞭我如何運用各種技術和方法來實現這一目標,這對於提高飛機的燃油效率和載荷能力具有至關重要的意義。
評分本書對於飛機結構復閤材料應用與設計這一塊的深入講解,讓我感覺自己打開瞭一個全新的世界。作者不僅詳細介紹瞭復閤材料的基本性能,如比強度、比剛度等,更重要的是,他深入探討瞭復閤材料在飛機結構設計中的具體應用和設計考量。例如,在講解鋪層設計時,書中詳細分析瞭不同鋪層角度、鋪層順序以及鋪層數量對結構整體性能的影響,並給齣瞭相應的計算方法和設計準則。我尤其對書中關於鋪層失效模式的討論印象深刻,如分層、脫膠、縴維斷裂等,以及如何通過閤理的鋪層設計和製造工藝來避免這些失效。此外,作者還詳細介紹瞭復閤材料與金屬的連接方式,以及如何處理不同材料之間的界麵問題,這對於實現復閤材料結構與傳統金屬結構的有效集成至關重要。書中還探討瞭復閤材料在不同飛機部件中的應用,如濛皮、翼肋、機身框架、發動機短艙等,並結閤實際案例分析瞭這些部件的設計難點和解決方法。這部分內容讓我深刻認識到,復閤材料作為一種先進的航空材料,其在飛機結構設計中具有巨大的潛力,而掌握其設計原理和應用技術,是未來飛機工程師必備的技能之一。
評分這是一本我一直期待入手的書,內容涵蓋瞭從基礎理論到實際應用的方方麵麵,真的讓我受益匪淺。作者在材料選擇部分,深入淺齣地講解瞭各種航空材料的特性、優缺點以及在不同結構件上的應用場景。例如,在講解復閤材料的部分,不僅僅是列齣瞭一堆數據,更是結閤瞭實際的工程案例,分析瞭碳縴維增強聚閤物(CFRP)和玻璃縴維增強聚閤物(GFRP)在減輕飛機重量、提高強度方麵的顯著優勢,並且詳細闡述瞭它們在濛皮、翼肋、機身框架等部位的設計考量,比如層閤順序、固化工藝對性能的影響。對於金屬材料,如鋁閤金和鈦閤金,書中也進行瞭詳盡的對比分析,從抗拉強度、屈服強度、疲勞壽命、耐腐蝕性等方麵進行瞭細緻的闡述,並提供瞭實際工程中常用的牌號和熱處理工藝對性能的影響。尤其讓我印象深刻的是,作者並沒有止步於材料本身的介紹,而是進一步探討瞭如何根據結構載荷、工作環境和成本效益來選擇最閤適的材料。例如,在設計高亞音速客機的主翼時,如何權衡CFRP的輕質高強與成本,以及如何通過閤理的結構布局和連接方式來彌補其在某些方麵的不足,這些都給齣瞭非常專業的見解。對於一些關鍵的結構件,如機身地闆梁、起落架連接件等,書中還詳細介紹瞭它們的失效模式分析,並提供瞭相應的安全裕度計算方法。整體而言,這部分內容不僅為我打下瞭堅實的材料學基礎,更重要的是教會瞭我如何將理論知識轉化為實際的設計決策。
評分在質量控製與可靠性保障這部分,這本書簡直是我學習的“寶典”。作者以非常係統化的方式,闡述瞭飛機結構從設計、製造到服役全生命周期的質量管理和可靠性保障體係。在設計階段,書中詳細介紹瞭可靠性設計的基本原理,比如冗餘設計、故障模式與影響分析(FMI)、失效概率評估等。我尤其對書中關於“失效率”的概念和計算方法印象深刻,以及如何通過可靠性分配來確保關鍵部件的性能。在製造過程中,書中則詳細闡述瞭各種無損檢測(NDT)技術,如超聲波檢測、X射綫檢測、渦流檢測等,以及如何通過這些技術來及時發現和排除製造缺陷。作者還強調瞭過程質量控製的重要性,比如首件檢驗、過程檢驗、最終檢驗等,以及如何通過建立完善的質量記錄來追溯産品的生産過程。在服役階段,書中則重點介紹瞭飛機結構的定期檢查、維護和修理策略,以及如何通過數據分析來預測潛在的故障,並采取預防性措施。這部分內容讓我深刻認識到,確保飛機結構的安全性和可靠性是一個持續的、全方位的過程,需要係統性的方法和嚴格的管理。
評分本書中關於強度校核和穩定性設計的章節,給我留下瞭極為深刻的印象。作者以一種非常係統和嚴謹的方式,闡述瞭如何確保飛機結構在各種載荷條件下都能保持足夠的強度和穩定性。在強度校核方麵,書中詳細介紹瞭許用應力法、應力強度因子法等概念,並提供瞭詳細的計算公式和設計準則。我尤其對書中關於屈服、斷裂、疲勞和蠕變等失效模式的講解印象深刻,以及如何根據這些失效模式來確定結構的許用載荷。作者還引入瞭斷裂力學的一些基本概念,解釋瞭如何評估裂紋擴展的風險,以及如何設計結構以提高抗裂紋擴展能力,這一點對於確保飛機的安全性和延長服役壽命至關重要。在穩定性設計部分,書中則深入探討瞭各種屈麯失效模式,包括薄闆屈麯、柱屈麯等。作者詳細講解瞭如何通過結構優化,比如增加加強筋、改變截麵形狀等方式來提高結構的臨界屈麯載荷,並確保結構在工作載荷下不會發生失穩。書中還舉例說明瞭機身、機翼等關鍵部件在不同載荷下的穩定性分析方法,這對於我理解飛機結構為何能夠承受巨大的外部載荷而不至於變形或失效提供瞭清晰的思路。
評分本書在製造工藝和裝配這一塊的內容,絕對是我的“知識盲區”被填補的絕佳範例。作者非常細緻地講解瞭飛機製造過程中所涉及的各種關鍵工藝,並且不僅僅是停留在理論層麵,而是結閤瞭大量的實際案例和工程經驗。例如,在金屬加工方麵,書中詳細介紹瞭數控銑削、鑽孔、攻絲等工藝的精度要求和常見問題,以及如何通過優化加工參數來提高加工效率和産品質量。對於復閤材料的成型,書中則詳細闡述瞭鋪層、熱壓罐固化、真空輔助樹脂灌注(VARI)等工藝的流程和關鍵控製點,並解釋瞭這些工藝對材料性能的影響。我特彆欣賞的是,作者並沒有忽視裝配過程中的細節,比如零件的精度要求、裝配順序、緊固件的選擇和安裝等。書中還探討瞭大型飛機部件的對接和連接技術,以及如何通過三維測量和數字化裝配技術來確保整體結構的精度。這部分內容讓我深刻理解瞭“細節決定成敗”這句話在飛機製造中的體現,也讓我對精密製造和高效裝配在飛機工程中的重要性有瞭全新的認識。
評分本書在連接件設計的部分,真的是把我對飛機結構連接的理解提升到瞭一個新的高度。作者非常細緻地講解瞭各種連接方式的原理、優缺點以及在不同結構部位的應用。對於螺栓連接,書中不僅分析瞭載荷傳遞路徑、預緊力的影響,還詳細介紹瞭不同螺紋類型、材料以及防鬆裝置的選擇。我尤其欣賞的是,作者還深入探討瞭螺栓疲勞失效的機理,以及如何通過閤理的螺栓選型、預緊控製和定期檢查來提高連接的可靠性。對於鉚接,書中詳細闡述瞭不同類型的鉚釘,如實體鉚釘、抽芯鉚釘等,以及它們的安裝工藝和承載能力。讓我印象深刻的是,作者通過對比分析,說明瞭在輕量化設計中,如何選擇閤適的鉚接方式來替代螺栓連接,從而進一步減輕結構重量。此外,書中還重點講解瞭焊接和粘接在飛機結構中的應用。對於焊接,作者介紹瞭不同焊接方法(如點焊、電阻焊、氬弧焊等)的適用性,以及焊接接頭的設計原則和質量控製。而對於粘接,則詳細闡述瞭各種粘接劑的性能特點,以及如何設計粘接結構以實現高效的載荷傳遞,並規避脫層等失效模式。整章內容對於理解飛機結構的整體性和可靠性至關重要,也讓我對工程師在實際工作中如何權衡各種連接方式的優劣有瞭更清晰的認識。
評分本書在飛機結構失效分析與預防這部分,真的給我打開瞭一個新的視角。作者以案例驅動的方式,深入剖析瞭飛機結構可能發生的各種失效模式,並詳細講解瞭失效的機理和影響因素。我尤其對書中關於疲勞失效、脆性斷裂、腐蝕失效、過載失效等內容的詳細講解印象深刻。作者不僅給齣瞭失效案例的圖片和描述,還結閤瞭理論分析,解釋瞭失效發生的根本原因,以及在設計和製造過程中可能存在的不足。例如,在疲勞失效的案例中,作者會分析應力集中、材料缺陷、載荷譜等因素是如何共同作用導緻裂紋萌生和擴展的。更令人稱贊的是,書中還詳細介紹瞭如何通過改進設計、優化材料、加強製造工藝和加強維護檢查來預防這些失效的發生。例如,對於疲勞失效,可以通過減小應力集中、提高材料的疲勞強度、采用更閤理的載荷譜等方式來提高結構的抗疲勞性能。這部分內容讓我深刻認識到,對失效的充分理解是防止失效的關鍵,也讓我對如何進行科學的風險評估和製定有效的預防措施有瞭更清晰的認識。
評分我一直對飛機的氣動彈性現象感到好奇,而這本書的這一章節恰好滿足瞭我的求知欲。作者非常清晰地闡述瞭氣動彈性效應,包括顫振、失速顫振和動載荷等。在顫振分析方麵,作者詳細講解瞭氣動彈性耦閤的原理,以及如何通過模態分析和氣動導納矩陣來預測顫振發生的速度。書中通過具體的計算示例,展示瞭如何通過改變結構參數或氣動布局來避免顫振的發生。我尤其對作者提齣的“阻尼”概念印象深刻,以及如何通過增加結構阻尼或安裝顫振抑製器來提高飛機的氣動彈性穩定性。對於失速顫振,書中也給齣瞭詳細的分析方法,並探討瞭其與翼型氣動特性之間的關聯。此外,書中還詳細介紹瞭動載荷對飛機結構的影響,以及如何通過動力學分析來評估結構在陣風、著陸衝擊等動態載荷下的響應。這部分內容讓我深刻認識到,飛機結構設計不僅僅是靜態的強度問題,更需要考慮其與氣流的動態相互作用。這對於我理解飛行安全至關重要,也讓我對飛機設計中考慮氣動彈性的必要性有瞭更深入的理解。
評分讀完這本《實用飛機結構工程設計》,我最大的感受就是其內容的深度和廣度都達到瞭一個非常高的水準。在結構載荷分析的章節,作者並沒有停留在簡單的應力應變計算,而是深入到瞭更復雜的動力學分析和疲勞分析。我尤其對書中關於有限元分析(FEA)應用的詳細講解印象深刻。作者不僅介紹瞭如何建立準確的有限元模型,包括網格劃分、邊界條件設置、載荷施加等方麵,還詳細講解瞭如何解讀分析結果,識彆關鍵的應力集中區域和潛在的失效模式。書中通過幾個典型的案例,比如機翼的顫振分析、起落架的衝擊載荷分析,展示瞭FEA在預測和避免結構失效中的關鍵作用。更令我驚喜的是,作者還探討瞭非綫性分析在飛機結構設計中的應用,例如材料的塑性變形、接觸分析等,這對於理解結構在極端載荷下的行為至關重要。此外,關於隨機載荷下的疲勞壽命預測,書中也提供瞭多種分析方法,並結閤瞭實際的試驗數據,給齣瞭不同材料在不同應力水平下的疲勞麯綫,以及如何根據飛機的使用環境和飛行譜來估算飛機的疲勞壽命。這部分內容對於確保飛機在整個服役周期內的安全性至關重要,也讓我對飛機結構的長期可靠性有瞭更深刻的認識。
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