機(jī)翼結(jié)構(gòu)的資料

機(jī)翼結(jié)構(gòu)的資料第1頁/共65頁

當(dāng)支承在某基礎(chǔ)上的一個(gè)結(jié)構(gòu)受有某種外載荷時(shí)，分析這些外載如何通過結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件傳遞給支承它的基礎(chǔ)，稱之為結(jié)構(gòu)的傳力分析。

傳力分析的含義為什么要進(jìn)行傳力分析呢?

由于傳力過程的重要性及在傳力中各元件受力的復(fù)雜性，所以必須對(duì)傳力進(jìn)行仔細(xì)的分析。理解飛機(jī)結(jié)構(gòu)中各元件的受力原理和應(yīng)用，為合理進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

第2頁/共65頁機(jī)翼結(jié)構(gòu)分析第2章飛機(jī)結(jié)構(gòu)基本傳力系統(tǒng)機(jī)身結(jié)構(gòu)分析第3頁/共65頁2.1機(jī)翼結(jié)構(gòu)分析一、機(jī)翼構(gòu)造元件二、機(jī)翼構(gòu)造型式(受力型式)三、機(jī)翼在載荷作用下的承載情況四、梁式機(jī)翼結(jié)構(gòu)上的總體力傳遞五、單塊式機(jī)翼的傳力分析六、后掠機(jī)翼的傳力分析七、三角機(jī)翼的傳力分析0、引言第4頁/共65頁0、引言

機(jī)翼是一個(gè)薄壁盒段，即當(dāng)機(jī)翼受載時(shí)，一般Y不在其剛心上，所以有垂直向上的趨勢(shì)，且有彎和轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。其所以沒有動(dòng)，是因?yàn)闄C(jī)身限制了它，也即提供了約束（提供了支反力）。所以可認(rèn)為機(jī)身是機(jī)翼的支持，機(jī)翼把載荷傳給機(jī)身，最后達(dá)到總體平衡?？傮w力

Y方向：QyMxMt

X方向：QxMyMt

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但Mx>>My，所以一般只討論Q(Qy)、M(Mx)、Mt，在承受和傳遞Q(Qy)、M(Mx)、Mt中起作用的受力的元件叫做參加總體受力（研究重點(diǎn)）；只承受局部氣動(dòng)載荷的為非主要構(gòu)件。第6頁/共65頁一、機(jī)翼構(gòu)造元件第7頁/共65頁縱向構(gòu)件：梁，桁條，縱墻第8頁/共65頁橫向構(gòu)件：普通翼肋，加強(qiáng)翼肋第9頁/共65頁

蒙皮第10頁/共65頁

接頭第11頁/共65頁

典型元件總結(jié)(1)縱:翼梁、長桁、墻(腹板)(2)橫:翼肋(如加強(qiáng)肋普通肋)(3)蒙皮

它們的作用?第12頁/共65頁蒙皮:承受局部空氣動(dòng)力，形成和維持機(jī)翼外形，并承受扭矩，有些機(jī)翼蒙皮還承受彎矩。長桁:其主要功用是：第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局部空氣動(dòng)力而產(chǎn)生變形過大；第二是把蒙皮傳來的氣動(dòng)力傳給翼肋：第三是同蒙皮一起承受由彎矩而產(chǎn)生的拉、壓力。翼肋:翼肋，分為普通翼肋和加強(qiáng)翼肋。普通翼肋用來維持翼剖面形狀，將蒙皮上的空氣動(dòng)力傳到其它承力構(gòu)件上去，并支持桁條和蒙皮。加強(qiáng)翼肋除具有普通翼肋的功用外，還作為機(jī)翼結(jié)構(gòu)的局部加強(qiáng)件，承受較大的集中載荷或懸掛部件。典型元件的作用:第13頁/共65頁翼梁:翼梁，一般由緣條和腹板等組成。主要功用是承受彎矩和剪力。梁的上下緣條承受由彎矩引起的軸向力N拉、N壓。剪力則主要由腹板承受。縱墻(腹板):縱墻，相當(dāng)于翼梁，但緣條很弱，甚至沒有緣條．因此縱墻能承受剪力，還可和蒙皮組成封閉盒段承受扭矩。接頭:用來連接機(jī)翼與機(jī)身，把機(jī)翼上的力傳遞到機(jī)身隔框上。接頭分為固接和鉸接兩種，固接的接頭，接點(diǎn)既不可移動(dòng)，也不可轉(zhuǎn)動(dòng)；因此，它既能傳遞剪力又能傳遞彎矩。鉸接不可移動(dòng)、但可以旋轉(zhuǎn)，只傳剪力，不傳彎矩。第14頁/共65頁二、機(jī)翼構(gòu)造型式(受力型式)

所謂“受力型式”--是指結(jié)構(gòu)中起主要作用的元件的組成形式，不同的受力型式,表征了不同的總體受力特點(diǎn)。1.梁式機(jī)翼：梁強(qiáng)，少長桁，薄蒙皮。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，抗彎集中在翼梁緣條上，便于蒙皮大開口，接頭連接簡單。但蒙皮未能發(fā)揮承彎作用。第15頁/共65頁2.單塊式機(jī)翼：梁弱，多長桁，厚蒙皮特點(diǎn)：蒙皮在氣動(dòng)力作用下變形小，抗彎、抗扭及剛度好，安全可靠性高。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，接頭多，大開口許用較強(qiáng)的加強(qiáng)件補(bǔ)償承彎能力。第16頁/共65頁

3.多墻式機(jī)翼：梁弱，多縱墻，厚蒙皮。特點(diǎn)：有較高的應(yīng)力水平和結(jié)構(gòu)效率，剛度大，受力分散，破損安全特性好，但不易大開口，連接復(fù)雜。第17頁/共65頁

受力型式總結(jié)

1.梁式:

強(qiáng)梁，薄蒙皮，弱長桁，常分左右機(jī)翼-----用幾個(gè)集中接頭相連。

2.單塊式:

強(qiáng)桁，弱梁，較厚蒙皮，左右機(jī)翼一般連成整體穿過機(jī)身，但機(jī)翼本身可能分成幾段。

3.多墻式:

厚蒙皮，多墻，少肋，無長桁，左右翼連成整體,貫穿機(jī)身。

第18頁/共65頁機(jī)翼結(jié)構(gòu):波音飛機(jī)結(jié)構(gòu)第19頁/共65頁機(jī)翼結(jié)構(gòu):殲7飛機(jī)機(jī)翼第20頁/共65頁機(jī)翼結(jié)構(gòu):U2飛機(jī)機(jī)翼第21頁/共65頁機(jī)翼結(jié)構(gòu):機(jī)翼機(jī)身接頭第22頁/共65頁尾翼結(jié)構(gòu):殲6平尾第23頁/共65頁尾翼結(jié)構(gòu):RF-101平尾第24頁/共65頁機(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38－40％ｂ。

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％ｂ處。

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)。它的位置隨著α角而變化。

三、機(jī)翼在載荷作用下的承載情況第25頁/共65頁

分布?xì)鈩?dòng)力作用在蒙皮上

誰支持蒙皮？

第26頁/共65頁

蒙皮：由翼肋和長桁支持。

第27頁/共65頁

分布?xì)鈩?dòng)力作用在翼肋和長桁

誰支持翼肋和長桁？

第28頁/共65頁

長桁:由翼肋支持。

第29頁/共65頁

翼肋:由翼肋后方的機(jī)翼盒段支持。

第30頁/共65頁集中力（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。

第31頁/共65頁

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。第32頁/共65頁

機(jī)翼結(jié)構(gòu)上的總體力傳遞

總體力：剪力、彎矩、扭矩。

作用在機(jī)翼橫剖面上的分布空氣動(dòng)力可簡化為作用在壓力中心處的一個(gè)合力，并且和作用的集中力一起等效為作用在剛心上的一個(gè)集中剪力、一個(gè)扭矩和一個(gè)彎矩。

第33頁/共65頁

彎矩、剪力和扭矩由那些元件承受？

如何傳遞？

第34頁/共65頁

剪力:由承剪力元件翼梁承擔(dān)。

第35頁/共65頁

扭矩：由承扭矩元件翼盒承擔(dān)。

第36頁/共65頁

彎矩：機(jī)翼結(jié)構(gòu)不同承載元件不同。

第37頁/共65頁

四、梁式機(jī)翼結(jié)構(gòu)上的總體力傳遞第38頁/共65頁

第39頁/共65頁1.氣動(dòng)力在梁式機(jī)翼的翼肋上的傳遞

（翼肋的力平衡圖）

第40頁/共65頁第41頁/共65頁2.總體剪力在梁式機(jī)翼的上的傳遞

（受力元件的力平衡圖）

第42頁/共65頁第43頁/共65頁3.總體彎矩在梁式機(jī)翼的上的傳遞

由翼梁承擔(dān)。

第44頁/共65頁4.總體扭矩在梁式機(jī)翼的上的傳遞

由翼盒承擔(dān)。

第45頁/共65頁

梁式機(jī)翼的總體扭矩由翼盒傳遞到機(jī)翼根

部由機(jī)翼根肋傳給機(jī)翼機(jī)身接頭。

第46頁/共65頁5.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

接頭傳來。

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。

第47頁/共65頁向上集中力P作用下:

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。

加強(qiáng)肋內(nèi)力圖見右圖

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)。第48頁/共65頁舉例: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?

第49頁/共65頁解:將P移到剛心得P`=PMt=P*3R前`=3/4PR后

=1/4P

Pqt=3P214=3/8PRt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?第50頁/共65頁結(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，再傳給主盒段，最后傳給機(jī)身。

第51頁/共65頁

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):梁較弱或只有墻；蒙皮較厚（t>3）；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。

五、單塊式機(jī)翼的傳力分析第52頁/共65頁第53頁/共65頁第54頁/共65頁單塊式機(jī)翼的氣動(dòng)載荷是如何在翼肋上傳遞的？

請(qǐng)觀看動(dòng)畫第55頁/共65頁第56頁/共65頁單塊式機(jī)翼的載荷是如何傳遞的？

請(qǐng)觀看動(dòng)畫第57頁/共65頁第58頁/共65頁

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，長桁、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第59頁/共65頁各基本元件（指受總體力）可能發(fā)生什么破壞形式

1.梁緣條

拉壞壓壓壞失穩(wěn)局部:主要與各板的支持情況及b/t有關(guān)總體:主要與桿長L與J有關(guān),支持情況

(兩個(gè)平面支持,一般不易總體失穩(wěn))2.桁條:完全同上,只是因沒有腹板支持易總體失穩(wěn)。

3.蒙皮、腹板: