飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.5

1、4.5 機(jī)翼典型受力型式的傳力分析空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析 梁式機(jī)翼 單塊式機(jī)翼的傳力分析 多腹板式機(jī)翼的傳力分析 4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-212機(jī)翼剖面的“三心”和一點(diǎn)重心：機(jī)翼剖面上，重力與弦線 交點(diǎn)。剛心：當(dāng)剪力作用于該點(diǎn)時(shí)，機(jī) 翼只彎不扭，或機(jī)翼受扭 時(shí)，將繞其旋轉(zhuǎn)。剛心位 置約在3840。剛心4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-213焦點(diǎn)：也稱為空氣動(dòng)力中心，焦點(diǎn)可看為在迎角變化 時(shí)，升力增量的作用點(diǎn)。約在28處。焦心4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-214壓心：空氣動(dòng)力R與機(jī)翼弦線的交點(diǎn)，即空氣動(dòng)力合力 作用點(diǎn)。它的位

2、置隨著角（Cy ）而變化。 Cy 壓心前移，接近焦點(diǎn)。總體位置4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-215分布?xì)鈩?dòng)力作用在蒙皮上誰支持蒙皮？4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-216蒙皮 ：由翼肋和長桁支持。4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-217 分布?xì)鈩?dòng)力作用在翼肋和長桁 誰支持翼肋和長桁？4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-218 長桁 : 由翼肋支持。4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-219翼肋 : 由翼肋后方的機(jī)翼盒段支持。4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-2110集中力（X向、Y向、

3、Z向） 例副翼接頭載荷 ：由翼肋和加強(qiáng)翼梁承受并 擴(kuò)散。4.5.1 空氣動(dòng)力向翼肋上的傳遞分析2022-6-2111總結(jié)：分布?xì)鈩?dòng)力作用在蒙皮上（誰支持蒙皮？） 分布?xì)鈩?dòng)力作用在翼肋和長桁 （誰支持翼肋和長桁？） 蒙皮 ：由翼肋和長桁支持。 長桁 : 由翼肋支持。 翼肋 : 由翼肋后方的機(jī)翼盒段支持。 集中力（X向、Y向、Z向） 例副翼接頭載荷 ：由翼肋和加強(qiáng)翼 梁承受并擴(kuò)散。4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-21121. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 梁強(qiáng)；蒙皮?。╰=1mm)；長桁弱且較少 （單塊式3mm，多腹板式可達(dá)十幾毫米） 與機(jī)身只有幾個(gè)集中接頭，但至少要有一固支，一鉸支。 (靜定支承) 2. 受力特

4、點(diǎn): 梁: 承受絕大部分Mx (90%以上) 蒙皮: 受Mt引起的q，(同時(shí)初始受載,氣動(dòng)力) 長桁: 不受總體力,受局部氣動(dòng)載荷 但在傳總體力時(shí)作為蒙皮的支持提高蒙皮臨界剪應(yīng)力。 普通肋: 不受總體力,受局部氣動(dòng)載荷 提供蒙皮支持。 3. 用處: 常用在大 (6)直機(jī)翼,低速飛機(jī)上4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-21134.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-21144.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2115作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2116作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2117翼肋上的氣動(dòng)載荷是如何傳遞的？梁式翼肋4.5.2

5、梁式機(jī)翼2022-6-2118梁式機(jī)翼的氣動(dòng)載荷是如何傳遞的？梁式翼盒4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2119蒙皮初始受載 長桁翼肋 翼肋 梁腹板蒙皮 機(jī)翼機(jī)身接頭(彎矩剪力) 扭矩(根肋)4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2120 機(jī)翼上集中力的傳遞 集中力來源: 副翼 襟翼 機(jī)翼掛架等連接接頭來。機(jī)翼結(jié)構(gòu): 薄壁結(jié)構(gòu),受集中力的能力極差。解決辦法: 集中力作用處布置構(gòu)件擴(kuò)散。 例差好4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2121Y向集中力航向（X向）集中力 肋梁肋加強(qiáng)肋在集中力P作用下兩種運(yùn)動(dòng)趨勢向上繞剛心轉(zhuǎn)動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)由梁腹板提供支反力限制轉(zhuǎn)動(dòng) 由梁腹板蒙皮提供支反剪流限制4.5.2 梁式機(jī)

6、翼2022-6-2122加強(qiáng)肋內(nèi)力圖見下圖受力特點(diǎn): 彎矩剪力往往較大結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 肋腹板緣條比較強(qiáng);與翼梁蒙皮的連接也比較強(qiáng)。4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2123有關(guān)力等效的兩個(gè)問題問題1. 是否可用等效力系畫內(nèi)力圖?問題2. 是否可用等效力系求支反力?4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2124舉例：加強(qiáng)肋傳力分析前梁后梁BHP設(shè): H=1, B=4,前梁剛度為3,后梁剛度為1問題: 1.是否僅后梁腹板提供支反剪力? 2.加強(qiáng)肋是否可簡化為雙支點(diǎn)梁?4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-2125解: 將P移到剛心得 P=P Mt=P*3 R前= 3/4P R后 =1/4P3Pqt=214=3

7、/8PRt前“= 3/8P1Rt后“= 3/8P1R前= 3/4P-3/8P=3/8PR后= 1/4P+3/8P=5/8P下圖所示兩種受力模型的傳力路線相同嗎?P4.5.2 梁式機(jī)翼2022-6-21264.結(jié)論: 1. 前梁上有載荷，也即一般不能抵消，而是會(huì)使盒段扭! P力不是全部由后梁傳往根部，而是會(huì)在盒段上整個(gè) 加載。 2. 雙梁式不是雙支點(diǎn)簡支梁! 加強(qiáng)肋是由后盒段周緣連 接的。 3. 傳集中力時(shí)，要通過某些加強(qiáng)構(gòu)件把它轉(zhuǎn)化為適宜于 機(jī)翼主要受力構(gòu)件(盒式梁)所宜承受的各種分散力 先擴(kuò)散 傳給主盒段 機(jī)身4.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-2127結(jié)構(gòu)特點(diǎn):梁較弱或只有墻；蒙

8、皮較厚（t3）；長桁多且強(qiáng)。 受力特點(diǎn): 由梁緣條、長桁和蒙皮組成的壁板承彎 其它傳力路線同梁式 氣動(dòng)載荷傳給蒙皮，蒙皮傳給桁條和翼肋，翼肋傳給蒙皮和腹板 用處: 從高速飛機(jī)要求看: 1. V 氣動(dòng)載荷 局部剛度要求 2. 翼形變薄 承彎能力要求 兩者矛盾 辦法: 提高有效高度，可采用后面介紹的多腹板式4.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-21284.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-2129單塊式翼肋4.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-2130傳力分析:QQ4.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-2131單塊式翼盒4.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-

9、2132 剪力傳遞：因長桁、蒙皮較強(qiáng)，承軸向正應(yīng)力能力大， 梁腹板受剪時(shí)，產(chǎn)生的軸向剪流（將形成彎矩） 由梁櫞條，長絎、蒙皮組成的壁板承受。 傳遞過程：櫞條、長桁分擔(dān)軸力大小與他們的拉壓剛度成正比例內(nèi)力N沿展向分布按斜折線規(guī)律分布，同梁式。腹板剪流梁櫞條蒙皮（受剪）第一長桁假定承受正應(yīng)力能力折算到長桁蒙皮蒙皮第二長桁4.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-21334.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-21342022-6-21341.蒙皮、長桁、梁上的q、N均有變化 蒙皮: 扭矩和軸向剪流蒙皮受剪傳遞肋上附加剪流 （肋上剪流分布改變，與受正應(yīng)力元件面積有關(guān)） 長絎: 正應(yīng)力 梁:

10、 一部分傳給長桁，故N較小。 2.如果蒙皮，長絎均受正應(yīng)力，則剪流分布有何不同？ 階梯 斜折線 3.剪流（軸向）如何傳到長絎上 蒙皮受剪，所以肋上剪流多4.5.3 單塊式機(jī)翼的傳力分析2022-6-21354.分離面為何要這樣安排？ 主要使 M：左右自身平衡（當(dāng)對稱時(shí)） - 機(jī)翼貫穿 Q，Mt：在直機(jī)翼中不進(jìn)入中央翼 （與機(jī)身相連處根接頭 肋） 但反對稱Mt要在中央翼上平衡5. 中央翼一般有些什么元件? 必需 長絎，蒙皮 翼肋主要作為支持，但在與機(jī)身連接處要6.如果不帶中央翼： 要出現(xiàn)參與區(qū)，影響效率 -絎梁式機(jī)翼4.5.4 多腹板式機(jī)翼的傳力分析2022-6-2136蒙皮氣動(dòng)載荷腹板(展向一

11、長條蒙皮上的氣動(dòng)載荷)側(cè)肋(剪力）蒙皮(軸力）多腹板式結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：縱墻多（5）；蒙皮厚（幾-十幾mm）； 無長絎 ；有多肋和少肋兩種。機(jī)身連接同單塊式 同梁式(由多腹板多梁式)用處: 小展弦比; 高速飛機(jī)(薄翼)或后掠翼 Heff多腹板; 薄翼剛度要求厚蒙皮無長桁 傳力特點(diǎn): 若無普通肋4.5.4 多腹板式機(jī)翼的傳力分析2022-6-21374.5.4 多腹板式機(jī)翼的傳力分析2022-6-2138翹曲變形對多腹板小展弦比直機(jī)翼, 由于各梁剛度、載荷不一樣, 會(huì)有附加剪流彎曲剛度大彎曲剛度小對剛度大的梁加載，對剛度小的梁卸載4.5.4 多腹板式機(jī)翼的傳力分析2022-6-2139多腹板機(jī)翼的啟發(fā)問題1、無肋時(shí)，氣動(dòng)載荷是怎麼傳的？2、是否還有扭矩（或扭轉(zhuǎn)變形引起的剪流）3、如無中央翼會(huì)怎樣？總結(jié) 綜述三個(gè)典型受力型式:1.受Q 的形式?jīng)]有改變;2.不同之處主要是受M的元件分布由 集中(梁式)分散(單塊式)更分散(多腹板式) 并由此還將影響到翼肋和蒙皮的受載情況有所差異4.5 機(jī)翼典型受力型式的傳力分析20