代丽丽，邹蒙，常成

（中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001）

飞机结构外形的优良直接决定了结构受力时载荷传递路径的优良，从而决定了机体结构的重量，如飞机外形应尽量圆滑过渡即减少截面形状突变过大，又如飞机外形设计应考虑恶劣载荷工况，合理地调整截面尺寸的大小以做到“物尽其用”。因此，设计出优良的机体外形对飞机总重量的控制起着举足轻重的作用。

以飞机尾梁外形设计为例，若已知飞机尾梁所受各危险工况载荷，分析尾梁截面所受弯矩、剪力，即可得出满足抗弯抗扭需求的初步尺寸，在得出初步尺寸的基础上进行结构外形的优化，可合理控制机体结构的总重。

1 截面形状的确定

从弯曲强度考虑，比较合理的截面形状，是使用较小的截面面积，却能获得较大抗弯截面系数的截面。在一般截面中，如长方形截面，抗弯截面系数与截面高度的平方成正比。因此，当截面面积一定时，宜将较多材料放在远离中性轴的部位。面积相同时，工字形优于矩形，矩形优于正方形；环形优于圆形；同时应尽量使拉、压应力同时达到最大值，即截面对称。

从抗扭强度考虑，截面形状应为封闭腔。面积相同时，圆环优于矩形。

基于以上思想，得出一种截面确定形式：

工字梁抗弯能力最强，由弯曲强度截面设计公式：

可得出每种工况下主轴上工字梁腹板高度，连接各工况最优截面点后倒圆角使其光滑过渡形成封闭腔，即得多种工况下最优截面，如图1所示。……