第11講—翼面結(jié)構(gòu)(6)a

1、1 第第 十一十一 講講 2 4.10 機(jī)翼整體油箱的設(shè)計特點機(jī)翼整體油箱的設(shè)計特點 一、對整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求一、對整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求 除了對飛機(jī)結(jié)構(gòu)的一般要求之外，還應(yīng)考慮到以下一些要求除了對飛機(jī)結(jié)構(gòu)的一般要求之外，還應(yīng)考慮到以下一些要求 密封性要求密封性要求 一是采取多種密封措施，以確定各一是采取多種密封措施，以確定各 構(gòu)件接縫處、緊固件結(jié)合處等在使構(gòu)件接縫處、緊固件結(jié)合處等在使 用中不漏油；二是從結(jié)構(gòu)設(shè)計方面用中不漏油；二是從結(jié)構(gòu)設(shè)計方面 采取相應(yīng)措施。采取相應(yīng)措施。 剛度要求剛度要求 便于檢查、維修、拆裝和清洗便于檢查、維修、拆裝和清洗 強(qiáng)度要求強(qiáng)度要求 強(qiáng)度規(guī)范要求強(qiáng)度規(guī)范要

2、求“整體油箱應(yīng)能承受整體油箱應(yīng)能承受 工作中可能有的各種震動、慣性、工作中可能有的各種震動、慣性、 液壓和結(jié)構(gòu)載荷而不破壞液壓和結(jié)構(gòu)載荷而不破壞”。 3 二、整體油箱的構(gòu)造形式 把油箱板和受力最大的主要構(gòu)件（如翼把油箱板和受力最大的主要構(gòu)件（如翼 梁）分開，另設(shè)隔板。梁）分開，另設(shè)隔板。 直接運用機(jī)翼原有的主要受力構(gòu)件，如直接運用機(jī)翼原有的主要受力構(gòu)件，如 翼梁等作為油箱艙的隔板。翼梁等作為油箱艙的隔板。 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)元件綜合結(jié)構(gòu)元件綜合 利用；重量輕。利用；重量輕。 缺點：缺點：對密封措對密封措 施要求很高。施要求很高。 優(yōu)點：優(yōu)點：艙板結(jié)合處不漏艙板結(jié)合處不漏 油；便于拆洗更換油；便于

3、拆洗更換。 缺點：缺點：增加結(jié)構(gòu)增加結(jié)構(gòu) 重量重量。 4 三、整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 為了保證油箱密封，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有以下特點為了保證油箱密封，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有以下特點 整體油箱結(jié)整體油箱結(jié) 構(gòu)設(shè)計特點構(gòu)設(shè)計特點 盡量減少油箱表面的連接縫和結(jié)合孔盡量減少油箱表面的連接縫和結(jié)合孔 構(gòu)件間的連接與布置：如在油箱的密封端構(gòu)件間的連接與布置：如在油箱的密封端 肋處將長桁斷開；在箱角處用角盒在肋處將長桁斷開；在箱角處用角盒在 三面與蒙皮、梁、密封肋連接。三面與蒙皮、梁、密封肋連接。 采用剛性較好的元件：如在油箱四周采用采用剛性較好的元件：如在油箱四周采用 剛度較好的整體鍛件加強(qiáng)，以形成密封剛度較好的整體鍛件

4、加強(qiáng)，以形成密封 艙。艙。 采用便于修理、維護(hù)的結(jié)構(gòu)措施采用便于修理、維護(hù)的結(jié)構(gòu)措施 保證整體油箱的局部強(qiáng)度保證整體油箱的局部強(qiáng)度 5 4.11 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求與氣動彈性問題飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求與氣動彈性問題 一、飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求 1、結(jié)構(gòu)的剛度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求 1）飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求，一飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求，一 般以在使用載荷下，結(jié)構(gòu)變般以在使用載荷下，結(jié)構(gòu)變 形小于許可變形表示。即形小于許可變形表示。即 i i i 結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)在 i 節(jié)點或節(jié)點或 i 剖面處剖面處 的線位移或角位移的線位移或角位移； i 結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)在 i 處的許可位移處的許可位移。 結(jié)構(gòu)的剛度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求 剛度要

5、求的根據(jù)剛度要求的根據(jù) 結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計 6 2、剛度要求提出的根據(jù)剛度要求提出的根據(jù) （1 1）為了保證飛機(jī)各部件具有設(shè)計時所預(yù)期的氣動性能（如）為了保證飛機(jī)各部件具有設(shè)計時所預(yù)期的氣動性能（如 升力特性、阻力特性、力矩特性）。其中包括升力特性、阻力特性、力矩特性）。其中包括總體剛度總體剛度 要求和局部剛度要求；要求和局部剛度要求； （2 2）對于某些附件的支撐點，有時會提出支撐剛度要求；對于某些附件的支撐點，有時會提出支撐剛度要求； （3 3）因為結(jié)構(gòu)動強(qiáng)度（如振動、氣彈問題等）要求的需要；因為結(jié)構(gòu)動強(qiáng)度（如振動、氣彈問題等）要求的需要； （4 4）有時結(jié)構(gòu)會因剛度不足，在疲勞

6、載荷作用下反復(fù)變形過有時結(jié)構(gòu)會因剛度不足，在疲勞載荷作用下反復(fù)變形過 大，而導(dǎo)致疲勞破壞，因此提出剛度要求。大，而導(dǎo)致疲勞破壞，因此提出剛度要求。 （2）在某些情況下（如為了防止機(jī)翼顫振），對結(jié)構(gòu)的剛在某些情況下（如為了防止機(jī)翼顫振），對結(jié)構(gòu)的剛 度分布以及翼剖面剛心位置提出一定要求。度分布以及翼剖面剛心位置提出一定要求。 2、剛度要求提出的根據(jù)、剛度要求提出的根據(jù) 7 3、結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計、結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計 （1 1）查閱有關(guān)的規(guī)范、手冊、適航性條例等文件；查閱有關(guān)的規(guī)范、手冊、適航性條例等文件； （2 2）根據(jù)應(yīng)力分析，結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，提出剛度要求與剛度根據(jù)應(yīng)力分析，結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，提出剛度要求與

7、剛度 分布要求；分布要求； （3 3）根據(jù)飛行試驗和地面試驗的結(jié)果，結(jié)合使用經(jīng)驗和設(shè)根據(jù)飛行試驗和地面試驗的結(jié)果，結(jié)合使用經(jīng)驗和設(shè) 計經(jīng)驗，給出一定的剛度要求。計經(jīng)驗，給出一定的剛度要求。 3、結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計、結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計 8 剛度要求與氣剛度要求與氣 動彈性問題動彈性問題 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛 度要求度要求 結(jié)構(gòu)的剛度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求 剛度要求的根據(jù)剛度要求的根據(jù) 結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計 機(jī)翼彎機(jī)翼彎 扭顫振扭顫振 副翼彎副翼彎 曲顫振曲顫振 氣動彈性問題氣動彈性問題 概述概述 機(jī)翼變形對氣動力機(jī)翼變形對氣動力 的影響的影響 機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大 顫顫 振振 副翼反效副

8、翼反效 二、氣動彈性問題概述二、氣動彈性問題概述 9 彎曲時，攻角不變；彎曲時，攻角不變； 扭轉(zhuǎn)時，攻角發(fā)生變化。所以平直機(jī)翼主要由于扭轉(zhuǎn)變扭轉(zhuǎn)時，攻角發(fā)生變化。所以平直機(jī)翼主要由于扭轉(zhuǎn)變 形引起載荷變化。形引起載荷變化。 后掠機(jī)翼的攻角規(guī)定按平行于機(jī)身軸線的剖面計算；后掠機(jī)翼的攻角規(guī)定按平行于機(jī)身軸線的剖面計算； 機(jī)翼的變形通常按剛心線以及垂直于剛心線的剖面計算。機(jī)翼的變形通常按剛心線以及垂直于剛心線的剖面計算。 彎曲和扭轉(zhuǎn)時，都會引起攻角變化。彎曲和扭轉(zhuǎn)時，都會引起攻角變化。 1、機(jī)翼變形對氣動載荷的影響機(jī)翼變形對氣動載荷的影響 機(jī)翼變形機(jī)翼變形 的形式的形式 局部變形局部變形 總體變形總

9、體變形 彎曲變形彎曲變形 扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)變形 10 （1） 扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大是機(jī)翼變形與空氣動力交互作扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大是機(jī)翼變形與空氣動力交互作 用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形發(fā)散而破壞的現(xiàn)象。用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形發(fā)散而破壞的現(xiàn)象。 2、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)變形擴(kuò)大、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)變形擴(kuò)大 如果如果彈性恢復(fù)力矩彈性恢復(fù)力矩 氣動扭轉(zhuǎn)力矩氣動扭轉(zhuǎn)力矩，扭轉(zhuǎn)變形減少（，扭轉(zhuǎn)變形減少（最大飛最大飛 行速度行速度 扭轉(zhuǎn)發(fā)散臨界速度扭轉(zhuǎn)發(fā)散臨界速度）；）； 如果如果彈性恢復(fù)力矩彈性恢復(fù)力矩 氣動扭轉(zhuǎn)力矩氣動扭轉(zhuǎn)力矩，扭轉(zhuǎn)變形不斷擴(kuò)大。，扭轉(zhuǎn)變形不斷擴(kuò)大。 （2）剛心前移；或增大抗扭剛度。剛心前移；或增大抗扭剛度。 11 （1） 機(jī)翼總體剛度不足，會使副翼的操縱

10、效率降低。機(jī)翼總體剛度不足，會使副翼的操縱效率降低。 以平直機(jī)翼為例，存在一副翼反效臨界速度以平直機(jī)翼為例，存在一副翼反效臨界速度VR。 如果如果飛行速度飛行速度V 副翼反效臨界速度副翼反效臨界速度V VR R，出現(xiàn)副翼反效。出現(xiàn)副翼反效。 3、副翼（操縱）反效、副翼（操縱）反效 （2） 為了防止副翼反效，就要提高為了防止副翼反效，就要提高VR。 具體措施有：對于平直機(jī)翼，增大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)剛度；具體措施有：對于平直機(jī)翼，增大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)剛度； 12 （2）防止副翼反效的措施）防止副翼反效的措施 （2） 對于后掠機(jī)翼，除了增加扭轉(zhuǎn)剛度外，還對于后掠機(jī)翼，除了增加扭轉(zhuǎn)剛度外，還 要保證一定的彎曲剛度；

11、要保證一定的彎曲剛度； 對于三角機(jī)翼，副翼反效的問題不嚴(yán)重。對于三角機(jī)翼，副翼反效的問題不嚴(yán)重。 （1） 與扭轉(zhuǎn)變形擴(kuò)大和副翼反效不同，顫振時除了氣動力和與扭轉(zhuǎn)變形擴(kuò)大和副翼反效不同，顫振時除了氣動力和 彈性力外，還伴有慣性力。顫振是氣動力、彈性力、慣性力彈性力外，還伴有慣性力。顫振是氣動力、彈性力、慣性力 三者相互作用的結(jié)果三者相互作用的結(jié)果。 機(jī)翼顫振有多種形態(tài)，例如機(jī)翼顫振有多種形態(tài)，例如 彎扭顫振彎扭顫振、彎曲彎曲- -副翼顫振、副翼顫振、 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)- -副翼顫振、彎扭副翼顫振、彎扭- -副翼顫振副翼顫振 等等。等等。 4、機(jī)翼的顫振、機(jī)翼的顫振 13 q 定義：定義：機(jī)翼彎曲振動的同

12、時伴隨有扭轉(zhuǎn)振動的顫振，叫機(jī)翼彎曲振動的同時伴隨有扭轉(zhuǎn)振動的顫振，叫 彎扭顫振彎扭顫振。 q 邊界條件：邊界條件：1）認(rèn)為機(jī)翼是一端固定的彈性懸臂梁；認(rèn)為機(jī)翼是一端固定的彈性懸臂梁；2） 振動時副翼相對機(jī)翼主體不發(fā)生偏轉(zhuǎn)振動時副翼相對機(jī)翼主體不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 q 彎扭顫振產(chǎn)生的機(jī)理：彎扭顫振產(chǎn)生的機(jī)理： A、彎扭振動（彎扭振動（只考慮彈性力和慣性力的作用只考慮彈性力和慣性力的作用） （2） B、彎扭顫振彎扭顫振 飛機(jī)在飛行中，機(jī)翼彎扭變形必然要引起附加的空氣動飛機(jī)在飛行中，機(jī)翼彎扭變形必然要引起附加的空氣動 力力 P， P作用在剖面的焦點上作用在剖面的焦點上。 14 B、彎扭顫振彎扭顫振 減振力減

13、振力 P （彎曲引起的）（彎曲引起的） 0 02 2 0 0 2 0 2 1 2 1 VP VKbV V u CbVCP yy 2 0 2 01 2 0 2 1 VP VKbVCP y 激振力激振力 P （扭轉(zhuǎn)引起的） （扭轉(zhuǎn)引起的） 阻尼力阻尼力內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力 PF，與速度與速度 V0 無關(guān)。無關(guān)。 15 由由 P P 、 P 、 PF隨飛隨飛 行速度行速度V0變化的曲線可以看變化的曲線可以看 出：出： V0 Vcr,F 時，時， P P Vcr,F 時，時， P P = = P + + PF ，是增幅振動；，是增幅振動； P PPF 16 q 防止彎扭顫振的措施防止彎扭顫振的措施 原則：

14、原則：一般建議一般建議 Vcr,F 1.1Vmax max 。 其中其中Vcr,F=f(結(jié)構(gòu)剛度、剛心和重心的相對位置、機(jī)翼的幾何結(jié)構(gòu)剛度、剛心和重心的相對位置、機(jī)翼的幾何 參數(shù)、飛行高度等參數(shù)、飛行高度等)。 防止彎扭顫振的措施防止彎扭顫振的措施 （a a）合理配置載重、設(shè)備等，使剖面重心移近剛心，以減合理配置載重、設(shè)備等，使剖面重心移近剛心，以減 小扭矩。最有效的辦法是在翼尖前緣加配重；小扭矩。最有效的辦法是在翼尖前緣加配重； （b）加厚蒙皮和梁（或墻）的腹板，提高抗扭剛度；加厚蒙皮和梁（或墻）的腹板，提高抗扭剛度； （c）運用主動控制技術(shù)。運用主動控制技術(shù)。 17 q 定義：定義：機(jī)翼彎

15、曲振動的同時，因副翼反復(fù)偏轉(zhuǎn)引起的顫機(jī)翼彎曲振動的同時，因副翼反復(fù)偏轉(zhuǎn)引起的顫 振，叫做彎曲偏轉(zhuǎn)顫振。振，叫做彎曲偏轉(zhuǎn)顫振。 q 假設(shè)：假設(shè)： 1）機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度極大，只能彎曲不能扭轉(zhuǎn)；）機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度極大，只能彎曲不能扭轉(zhuǎn)；2） 副翼可以隨意偏轉(zhuǎn)。副翼可以隨意偏轉(zhuǎn)。 （3）彎曲副翼顫振 q 發(fā)生彎曲副翼顫振的機(jī)理發(fā)生彎曲副翼顫振的機(jī)理 一般情況下，副翼結(jié)構(gòu)的剖面重心位于轉(zhuǎn)軸之后。當(dāng)機(jī)一般情況下，副翼結(jié)構(gòu)的剖面重心位于轉(zhuǎn)軸之后。當(dāng)機(jī) 翼彎曲振動時，副翼的質(zhì)量慣性力翼彎曲振動時，副翼的質(zhì)量慣性力 Na 作用于副翼重心，方作用于副翼重心，方 向與加速度向與加速度 a 相反，背離平衡位置，引起副翼偏轉(zhuǎn)。

16、相反，背離平衡位置，引起副翼偏轉(zhuǎn)。 18 飛行中，因副翼偏轉(zhuǎn)引起的附加氣動力飛行中，因副翼偏轉(zhuǎn)引起的附加氣動力 P P 為為 2 0 2 02 2 0 2 1 VP VKbVCP y 彎曲副翼顫振的機(jī)理彎曲副翼顫振的機(jī)理 其中其中 C y 副翼單位偏角引起的升力系數(shù)增量副翼單位偏角引起的升力系數(shù)增量 19 彎曲副翼顫振臨界速度彎曲副翼顫振臨界速度 Vcr,F 。 由由 P P 、 P 、 PF 隨隨 飛行速度飛行速度V0變化的曲線可變化的曲線可 以看出：以看出： V0 Vcr,F 時，時， P P Vcr,F 時，時， P P = = P + + PF ，是增幅振動。，是增幅振動。 20 q

17、防止彎曲副翼顫振的措施防止彎曲副翼顫振的措施 原則：原則：1） 提高臨界速度提高臨界速度 Vcr,F ；2）防止副翼隨便偏轉(zhuǎn)防止副翼隨便偏轉(zhuǎn) 。 防止彎曲副翼顫振的措施防止彎曲副翼顫振的措施 （a a）副翼采用重量平衡，將其重心前移到轉(zhuǎn)軸上（完全平副翼采用重量平衡，將其重心前移到轉(zhuǎn)軸上（完全平 衡），甚至轉(zhuǎn)軸前（過度平衡）。如加前緣配重等；衡），甚至轉(zhuǎn)軸前（過度平衡）。如加前緣配重等； （b）裝設(shè)副翼振動阻尼器。通過阻力操縱系統(tǒng)實現(xiàn)；裝設(shè)副翼振動阻尼器。通過阻力操縱系統(tǒng)實現(xiàn)； （c）增大操縱系統(tǒng)的剛性，減少操縱系統(tǒng)的間隙。增大操縱系統(tǒng)的剛性，減少操縱系統(tǒng)的間隙。 21 總 結(jié) 對整體油箱設(shè)計的

18、要求 整體油箱的 結(jié)構(gòu)設(shè)計 整體油箱的構(gòu)造形式 整體油箱的設(shè)計特點 整體油箱的密封 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的 剛度要求 剛度要求與氣 動彈性問題 氣動彈 性問題 結(jié)構(gòu)的剛度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求 剛度要求的根據(jù)剛度要求的根據(jù) 結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計 機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大 副翼反效副翼反效 顫顫 振振 機(jī)翼彎扭顫振機(jī)翼彎扭顫振 副翼彎曲顫振副翼彎曲顫振 機(jī)翼變形對氣動載荷的影響機(jī)翼變形對氣動載荷的影響 22 習(xí)題習(xí)題1：舉例說明飛機(jī)結(jié)構(gòu)中哪些部件主要考慮剛度舉例說明飛機(jī)結(jié)構(gòu)中哪些部件主要考慮剛度 設(shè)計，那些部件主要考慮強(qiáng)度設(shè)計？設(shè)計，那些部件主要考慮強(qiáng)度設(shè)計？ 習(xí)題習(xí)題2：改善結(jié)構(gòu)氣動彈性性能的主要設(shè)計方法有哪改善結(jié)構(gòu)氣動彈性性能的主要設(shè)計方法有哪 些些？ 23 24 后掠機(jī)翼的變形對攻角的影響圖 sincos 順流剖順流剖 面面2-2 的攻角的攻角 總變化總變化 量為量為， 則則