u2飛機機翼機身連接設計

1、U2飛機機翼機身的連接設計概述 U2高空偵察機的機翼是一個大展弦比，平直的梯形中單翼，為全金屬結構；機翼采用了尖前緣的高升阻比翼型；機翼表面很光滑并涂有青黑色涂料，外觀上看似滑翔機的機翼，其主要的幾何參數(shù)為：翼面積翼展根弦梢弦梯形比573平方米246米372米 091米4 展弦比前櫞后掠角相對厚度安裝角1056 7度 9230機翼由前緣，中段及后部組成，前緣及中段構成了機翼的整體油箱，油量約占全機載油量的75。為了加大航程，在左右翼肋各第八肋處沿航向裝有一個不可投放的副油箱，其總容積為2400升。副油箱用螺栓及托板螺帽連接。機翼后部為襟副翼艙，艙的根部懸掛了四塊組成一體的簡單式襟翼，外測懸掛了

2、三塊組成一體的帶有集中配重的簡單式機翼，在下翼面第15肋軸線與前縱墻軸線交點附近，左右翼個有一安裝翼下的輔助輪的錐形孔。左右翼尖上還裝有滑橇。左右翼第28肋附近裝有一陀螺羅盤傳感器，該處上翼面有一口蓋。在襟，副翼艙內裝有操縱襟翼的蝸輪蝸桿機構，襟翼協(xié)調器，襟翼終點電門，襟翼位置傳感器；副翼操縱機構，副翼位置速度回輸機構，副翼位置傳感器，副翼調整片電動機構等電氣附件及電纜。在裝有蝸輪蝸桿機構的部位上蒙皮開有六個受力口蓋，機翼上其余部位口蓋很少。左右機翼由上下壁板的接頭連接在機翼兩側，但非完全周邊連接，前后均無接頭，上下六對接頭連接于機身的第3035個加強框上。加強框是機身受力大的部位，因而結構最

3、強?？蛟谏舷麓罅禾幏炙亩危荷舷虏糠旨皟蓚瓤虬澹瑐€段通過角片1連接成環(huán)形框，上下等高度，兩側依彎矩變大至中部逐漸變高。設計分析分析幾處具體結構的設計特點（1）縱向構件a.前長桁：是前緣部分的主要承力構件；軸線位于15等百分線上；上下突緣均由鋁合金擠壓型材制成；無腹板。 b.前縱墻：為機翼縱向主要承力構件之一，其軸線位于47.5%等百分線上；由上下突緣及腹板組成；突緣與腹板各有一排鉚釘連接。 c.后縱墻：為機翼后部主要承力構件；其軸線位于64.5%等百分線上；材料同上有腹板。 d.桁條：機翼縱向，除長桁及前后縱墻等主要承力構件外，采用了數(shù)量較多的桁條，成為整體壁板的主要部分。形狀有“T”，“工”型

4、等鉚接于上下蒙皮上。分析：由具體的結構組成可知，幾處構件的設計是符合其本身功用的。它們除力滿足本身的受力要求（長桁，蒙皮，翼肋上下半部組成的壁板承受縱向彎矩，矩由壁板，前后縱墻及前緣組成的雙壁室承受；剪力由前后縱墻承受；力和力矩最后由機翼根部接頭傳至機身加強框）外，還迎合了油箱的功能。整體油箱分為前油箱及后油箱，前油箱位于前緣，前縱墻，第1，27肋所包圍的域內，并由此區(qū)域內的構件組成；后油箱位于前縱墻，后縱墻，第1，15肋后段所圍區(qū)域內，并由該區(qū)域內構件組成，而前長桁無腹板和前縱墻有腹板的特點恰使其整體前油箱部分貫通并和后油箱隔離開來。后縱墻同理。有一點就是由前長桁，前后縱墻的上下突緣剖面圖知

5、，它們的上突緣各有1條或2條凹槽，用于安裝油箱密封橡皮條而設置。由于前縱墻兩側都是油箱，所以，有兩條凹槽而前長桁和后縱墻卻相反。對于一般的桁條，其主要功用是成為整體油箱壁板的一部分，聯(lián)合參與受力和傳力，其各種形狀還防止失穩(wěn)和保持蒙皮外形之功效。（2）機翼機身的固定接頭 機翼機身的連接類似于單塊式連接，但并非完全周邊連接前后緣均無接頭。機翼依靠上下壁板的六對接頭連接于機身第3035六個加強框上。 連接接頭由鍛鋁并經機械加工組成整體。每對接頭上有兩隊互相垂直的圓孔。在垂直翼面的孔內放置半圓形螺帽及彈簧墊圈，平行翼面的為螺栓孔，它與螺栓光桿部分無配合要求，間隙較大。上下接頭共有24個接口螺栓。上翼面

6、螺栓直徑為12毫米，下翼面螺栓直徑為16毫米，均為鋼制。分析：U2飛機和一般飛機的最大區(qū)別是機翼沒有梁，只有一強的長桁加前后墻及整體壁板來承力。機翼機身的接頭作為整體壁板的一部分與機身實現(xiàn)連接，且接點較多?？恐睆绞畮缀撩椎穆菝逼叫杏跈C翼表面實現(xiàn)和機翼上的接頭連接。螺帽內的塑膠圈和彈簧墊圈要起保險作用。由于接頭使用螺栓接頭較多，為了降低加工和裝配難度。（3）蒙皮及承力壁板：一個機翼的上下翼面共17塊蒙皮（襟副翼尖除外）前長桁，前后縱墻，第8，15，17肋軸線為分界線。蒙皮與其他構件組成壁板之后，在前長桁，前后縱墻的突緣上對接，主要用來承受彎矩。三結構的主要傳力路線及特點分析U2機翼為單塊式直機翼

7、，構件的布置特點是：肋距較大，桁距較小，蒙皮較薄，長桁較強，由于飛機部做大的機動，飛行過載小，因為這樣安排可以保證機翼的剛度和強度。密布的桁條保證了薄蒙皮的 總體和局部穩(wěn)定性。縱向彎矩主要由壁板承受和傳遞；扭矩由壁板，前后縱墻及前緣組成的雙閉室來承受；剪力主要由前后縱墻來承受，彎矩剪最后由機翼根部接頭傳給機身加強框?？傮w剪力通過各肋與壁板的連接以剪流形式作用到墻腹板上，由墻緣條提供展向支反力（剪流），機翼根部加強肋提供端邊剪流來平衡，最終通過根部加強肋與機身通過接頭的 連接傳入機身結總體彎矩由上下壁板提供一對大小相等，方向相反的軸向力（在蒙皮上是分布正應力，在緣條及長桁上是集中軸力）來平衡，最

8、后以緣跳上軸力的形式直接從耳片接頭傳給機身，連接螺栓上部受壓下部受拉?？傮w扭矩通過各肋與蒙皮，腹板的連接，以一圈圈剪流的形式作用到由蒙皮腹板組成的閉室上，傳至根部加強肋，由加強肋通過接頭預計深的連接提供一對支反力平衡，從而傳入機身結構。四結構的連接設計特點及其傳力特點分析由前述可知U2飛機機翼沒有梁，機翼機身的連接接頭由鍛鋁經機械加工組成，分別與及翼上下壁板組成整體，在機身部分的機翼實現(xiàn)連接的是加強框上的角盒，每個角盒用6個8螺栓和框固接螺栓孔與螺栓光桿部分無 配合要求，間隙較大，機翼機身 的接合主要各個螺栓的鎖緊來固定 ，對于螺栓直徑的上下不同，也體現(xiàn)了對于上下不受力型式及螺栓特點的考慮，鋼

9、制螺栓也增加了強度和剛度。1機翼機身接合（機身加強框） 機翼機身中段30-35框為連接機翼用之加強框，它是機身受力最大部位，因而結構最強，框在上下大 梁處分為四段：上部 ，下部及兩側板，各框板通過角片聯(lián)接成一環(huán)形整體框，上下等高度，兩側變高度上下部分70均勻變至兩側200毫米，各分段均由厚鉛板銑成，厚15毫米。兩側中部 均有上下分析：加強框除保持機身外形外，最重要的就是，接受來自機翼的力 ，上下部承受彎矩小，等高度，兩側按彎矩大小變高度，中間開口減輕。2主要受力構件的具體布置及其作用與特點：（1）長桁：前緣部分的主要承力部件，軸線位于15%等百分線上。（2）前縱墻：機翼縱向主要承力構件之一，其

10、軸線位于47.5%等百分線上 ，由上下突緣及腹板組成。（3）后縱墻：機翼后部主要承力構件，軸線位于64.5%等百分線上，有突緣，腹板。（4）桁條：機翼縱向，除長桁及前后縱墻外的主要承力部件，采用了數(shù)量較多的桁條成為整體油箱壁板的主要組成部分，形狀有多種：“T”及“I“，布置為：前緣部分上翼面四根，下翼面三根，軸線才有除靠近長桁的一根平行前長桁軸線外其余均與前緣平行。機翼中段前長桁與前縱墻之間壁板上共有10根桁條，下壁板6根，和前縱墻平行。前后縱墻間上壁板共有5根桁條，下壁板3根，方向亦平行與前墻軸線，沿展向數(shù)目逐漸削減，所存桁條均勻排列桁距約100毫米（5）翼肋：機翼前緣部分共有43根前肋，軸

11、線垂直于前長桁，中段有30根順氣流肋，中段翼肋均有上下半肋組成，主要實現(xiàn)構成整體壁板的傳力。翼盒上有孔，連接螺栓通過此孔和接頭上的螺孔、螺帽實現(xiàn)機翼機身連接。U2的機翼機身連接并不是和其他大多數(shù)飛機一樣用銷在垂直翼面方向上和機身對接，它是通過總共24個螺栓在平行翼面方向上實現(xiàn)翼身對接。3傳力特點：剪力和彎矩一樣在翼身對接處引起螺栓受拉壓，角盒通過和加強框相連提供支反力來實現(xiàn)平衡。而扭矩則在翼身對接處引起螺栓受剪，同理，可由角盒提供支反力來平衡。五抗疲勞/損傷容限設計選用優(yōu)良材料，增強抗疲勞性。長桁、縱墻是由鋁合金擠壓型材制成；翼肋由鋁合金板材制成；機翼蒙皮由高強度變形鋁合金7075板材制成，表面質量優(yōu)良。這些優(yōu)良材料的選用大大增強了結構的抗疲勞性。一個機翼的上下面共17塊蒙皮，不僅降低了加工難度，也對阻