题目：大型民用飞机复合材料垂尾方向舵的结构设计

先进复合材料的应用，对飞机结构的轻质化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。复合材料结构设计是复合材料在结构上合理应用和降低全寿命周期费用的关键。本文主要研究了大型客机复合材料垂直尾翼方向舵的设计。本文首先依据参考机型的统计数据，进行了垂直尾翼方向舵主要承力构件的布局设计；再根据垂直尾翼方向舵的极限载荷，使用工程梁理论初步计算出了垂尾方向舵各主承力构件（梁、蒙皮、长桁等）的尺寸；然后使用有限元方法分别建立金属模型和复合材料模型，详细核算了设计计算结果的合理性。核算结果表明，主承力构件的布置和基于工程梁理论所得出的主承力构件尺寸可以保证金属模型的强度和刚度满足设计要求。各承力构建选用复合材料重新设计后，可以改善原结构的强度和刚度。最后对复合材料垂直尾翼方向舵进行了防颤振设计和防雷击设计。