《飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)》課件-機翼結(jié)構(gòu)

飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)模塊：飛機結(jié)構(gòu)Knowledge機翼結(jié)構(gòu)知識點機翼的外載荷及主要受力構(gòu)件2.機翼的功用與配置1.機翼結(jié)構(gòu)機翼的功用①產(chǎn)生升力。當它具有上反角時，可為飛機提供一定的橫側(cè)穩(wěn)定性。②有橫向操縱用的副翼、擾流片等。為了改善機翼的空氣動力效用③在機翼的前、后緣越來越多地裝有各種形式的襟翼、縫翼等增升裝置，以提高飛機的起降或機動性能。④機翼上常安裝有起落架、發(fā)動機等其它部件。機翼的內(nèi)部空間常用來收藏主起落架和貯存燃油。機翼的配置根據(jù)機翼在機身上安裝的部位和形式，飛機可以分為上單翼飛機（安裝在機身上部）中單翼飛機（安裝在機身中部）下單翼飛機（安裝在機身下方）目前的民航運輸機大部分為下單翼飛機機翼的配置上單翼下單翼

中單翼飛機（多用于軍用目的）機翼的配置安裝角－機翼裝在機身上的角度，稱為安裝角。安裝角向上或向下，稱為上反角或下反角。上單翼飛機具有一定的下反角下單翼飛機具有一定的上反角。幾個機翼部件的名詞解釋機翼的配置機翼的組成機翼的四個部分：

1、翼根Root-wing2、前緣Theleadingedge3、后緣thetrailingedge4、翼尖Wingtip機翼的外載荷及主要受力構(gòu)件2.機翼的功用與配置1.機翼結(jié)構(gòu)機翼的外載荷aerodynamic機翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量力部件的質(zhì)量力垂直剪力水平剪力扭矩水平彎矩垂直彎矩機翼的外載荷上下表面產(chǎn)生了壓強差→總空氣動力RR的方向向后向上→分力：升力L、阻力D機翼的外載荷注意點：1、越靠近根部，橫截面上剪力、彎矩、扭矩越大。2、在集中作用力處出現(xiàn)突變和轉(zhuǎn)折。剪力圖彎矩圖扭矩圖剪力圖彎矩圖扭矩圖P部件空氣動力分布載荷機翼重力分布載荷機翼的主要受力構(gòu)件(1)機翼組成：機翼通常是由翼梁、桁條、翼肋和蒙皮等構(gòu)件組成。機翼結(jié)構(gòu)用于形成和保持必需的機翼外形以及承受外部載荷引起的剪力、彎矩和扭矩。機翼的主要受力構(gòu)件-翼梁腹板式翼梁能夠較好的利用機翼結(jié)構(gòu)高度減輕重量，制造方便。功用：承受機翼的剪力和部分或者全部彎矩。形式：腹板式、整體式、桁架式機翼的主要受力構(gòu)件-翼梁整體式翼梁：剛度大，截面尺寸更好的符合等強度要求。機翼的主要受力構(gòu)件-翼梁桁架式翼梁受剪力時，緣條之間的支柱承受拉力和壓力。機翼的主要受力構(gòu)件-縱墻縱墻也是機翼的主要縱向受力構(gòu)件。機翼的主要受力構(gòu)件-桁條Stringer?長桁的主要功用是：?支持蒙皮，防止在空氣動力作用下產(chǎn)生過大的局部變形，并與蒙皮一起把空氣動力傳到翼肋上去；?提高蒙皮的抗剪和抗壓穩(wěn)定性，使蒙皮能更好地參與承受機翼的扭矩和彎矩；?長桁還能承受由彎矩引起的部分軸力。機翼的主要受力構(gòu)件-桁條機翼的主要受力構(gòu)件-翼肋Rib功用：保持規(guī)定的翼型按其構(gòu)造型式可分為腹板式和構(gòu)架式按其功能分為普通翼肋和加強翼肋a)腹板式普通翼肋b)腹板式加強翼肋c)桁架式加強翼肋機翼的主要受力構(gòu)件-翼肋普通翼肋和加強翼肋的功用是什么？

普通翼肋的功用是：構(gòu)成并保持機翼的形狀；把蒙皮和長桁傳給它的空氣動力載荷傳遞給翼梁腹板，而把空氣動力形成的扭矩，通過鉚釘以剪流的形式傳遞給蒙皮；支持蒙皮、長桁和翼梁腹板，提高它們的穩(wěn)定性。加強翼肋除具有上述作用外，還要承受和傳遞較大的集中載荷。Rib機翼的主要受力構(gòu)件-蒙皮

Skin作用：承受局部空氣動力和形成機翼外形。金屬蒙皮機翼結(jié)構(gòu)中，蒙皮還承受扭矩和彎矩。金屬蒙皮分類：單層蒙皮由包鋁板制成夾層蒙皮由鋁合金板與鋁蜂窩夾芯膠結(jié)而成機翼的主要受力構(gòu)件-蒙皮蒙皮和桁條組合構(gòu)成機翼壁板。組合式壁板由較厚的蒙皮與桁條鉚接而成整體式壁板是將蒙皮和桁條整體加工成形整體式機翼的主要受力構(gòu)件-蒙皮機翼的主要受力構(gòu)件(2)形成機翼外形的基本構(gòu)件：翼肋和蒙皮。翼肋的形狀是根據(jù)選定的翼型制成的。蒙皮包在整個機翼骨架外面，可以保證機翼外表光滑和形成必要的翼型。為了使蒙皮在局部空氣動力作用下，不致產(chǎn)生過大的鼓脹和下陷，現(xiàn)代飛機都采用了金屬蒙皮。此外，桁條對保持機翼的外形也有一定作用。機翼的主要受力構(gòu)件(3)承力件：機翼結(jié)構(gòu)中承受剪力、彎矩和扭矩的基本構(gòu)件是翼梁、桁條和蒙皮。剪力承受件：剪力Q要使截面外端沿垂直方向向上移動。由于機翼的蒙皮、翼梁緣條和桁條沿垂直方向很容易產(chǎn)生變形，而翼梁腹板抵抗垂直方向變形的能力卻很大，它能有效地阻止機翼向上移動。剪力主要是由翼梁腹板承受的。機翼的主要受力構(gòu)件彎矩承受件：彎矩要使機翼產(chǎn)生彎曲變形。彎矩引起的軸向力是由翼梁緣條、桁條和蒙皮共同承受的。機翼的主要受力構(gòu)件扭矩承受件：機翼受扭矩作用時，翼梁緣條和桁條都很容易變形，而金屬蒙皮和翼梁腹板所組成的合圍框，卻能很好地反抗扭轉(zhuǎn)變形。所以可近似地認為，扭矩是由蒙皮形成的整個合圍框承受的。Knowledge機翼結(jié)構(gòu)知識點典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造機翼結(jié)構(gòu)形式2.1.機翼結(jié)構(gòu)機翼結(jié)構(gòu)形式機翼布質(zhì)蒙皮機翼夾層結(jié)構(gòu)機翼金屬蒙皮機翼梁式機翼單梁式機翼雙梁式機翼多梁式機翼單塊式機翼機翼結(jié)構(gòu)形式(1)承力：布質(zhì)蒙皮在機翼承受彎曲、扭轉(zhuǎn)作用時，很容易變形，因此它不能承受機翼的彎矩和扭矩，只能承受由于局部空氣動力(吸力或壓力)所產(chǎn)生的張力布質(zhì)蒙皮機翼機翼結(jié)構(gòu)形式(2)薄金屬前緣布質(zhì)蒙皮：由于機翼前緣的局部空氣動力較大，布質(zhì)蒙皮機翼的前緣常采用薄金屬蒙皮制成。這種機翼的扭矩，一部分由加強翼肋和張線等組成的析了架承受，另一部分則由前緣蒙皮和前梁腹板組成的合圍框承受。布質(zhì)蒙皮機翼布質(zhì)蒙皮機翼的抗扭剛度較差，而且蒙皮容易產(chǎn)生局部變形(鼓脹和下陷)，飛行速度較大時，會使機翼的空氣動力性能受到很大影響，所以只適用于低速輕型飛機。運五飛機機翼結(jié)構(gòu)形式分類：金屬蒙皮機翼不僅能承受局部空氣動力，而且能承受機翼的扭矩和彎矩。翼梁腹板承受剪力，機翼上下蒙皮和腹板組成的合圍框承受扭矩，同時蒙皮還參與承受彎矩，是這類機翼結(jié)構(gòu)受力的共同點。然而，機翼的具體構(gòu)造不同，蒙皮參與承受彎矩的程度也有所不同。這樣，金屬蒙皮的機翼結(jié)構(gòu)又可分為梁式和單塊式兩類。金屬蒙皮機翼梁式單塊式機翼結(jié)構(gòu)形式(1)梁式機翼結(jié)構(gòu)：梁式機翼通常有單梁式和雙梁式兩種。它們裝有一根或兩根強有力的翼梁，蒙皮很薄，和條的數(shù)量不多而且較弱，有些機翼的桁條還是分段斷開的。桁條：梁式機翼的衍條承受軸向力的能力極小，其主要作用是與蒙皮一起承受局部空氣動力，并提高蒙皮的抗剪穩(wěn)定性，使之能夠更好地承受扭矩。

蒙皮：這種機翼蒙皮的抗壓穩(wěn)定性很差，機翼彎曲時受壓部分的蒙皮幾乎不能參與受力;而受拉部分的蒙皮，由于截面積很小，分擔的拉伸力也很小。由此可見，彎矩引起的軸向力主要是由翼梁緣條承受的。機翼結(jié)構(gòu)形式(1)梁式機翼梁式機翼的受力特點是：彎曲引起的軸向力主要由翼梁的緣條承受;剪力由翼梁的腹板承受。對雙梁式機翼的扭矩可由前后梁腹板與上下蒙皮組成的盒段(合圍框)、前梁腹板與前緣蒙皮組成的盒段承受。機翼結(jié)構(gòu)形式(1)梁式機翼金屬蒙皮機翼優(yōu)缺點：梁式機翼的主要受力構(gòu)件是翼梁，因此它具有便于開口、與機身(或機翼中段)連接較簡便等優(yōu)點。當飛行速度增大到一定程度后，薄金屬蒙皮在局部空氣動力作用下就難以保持良好的氣動外形。同時，薄金屬蒙皮的機翼結(jié)構(gòu)，也不容易獲得必要的抗扭剛度。機翼結(jié)構(gòu)形式(1)梁式機翼金屬蒙皮機翼多梁式（多腹板式）機翼機翼結(jié)構(gòu)形式(2)單塊式機翼金屬蒙皮機翼結(jié)構(gòu)：單塊式機翼蒙皮較厚;桁條較多而且較強;翼梁的緣條較弱有時緣條的橫截面面積和桁條差不多。這種機翼的蒙皮，不僅具有良好的抗剪穩(wěn)定性，而且有較好的抗壓穩(wěn)定性，因此它不僅能更好地承受機翼的扭矩，而且能同桁條一起承受機翼的大部分彎矩。由于這種機翼結(jié)構(gòu)是由蒙皮、桁條和緣條組成一個整塊構(gòu)件來承受彎矩所引起的軸向力，所以叫做單塊式機翼，現(xiàn)代飛機多采用單塊式機翼。機翼結(jié)構(gòu)形式(2)單塊式機翼金屬蒙皮機翼應用：如今，速度較高的飛機大多采用帶兩根或三根梁的單塊式翼盒結(jié)構(gòu)或多梁厚蒙皮式結(jié)構(gòu)。受力特點：彎曲引起的軸向力由蒙皮、楊條和緣條組成的整體壁板承受。剪力由翼梁腹板承受。扭矩由蒙皮與翼梁腹板形成的閉室承受。優(yōu)缺點：優(yōu)點是:能較好地保持翼型;抗彎、扭剛度較大;受力構(gòu)件分散。缺點是:不便于開大艙口;不便于承受集中載荷;接頭連接復雜。機翼結(jié)構(gòu)形式夾層結(jié)構(gòu)機翼優(yōu)點：承受大的局部空氣動力和彎矩引起的軸向力，高速飛行時能保持外形。缺點：集中載荷承受能力弱，難修補。機翼結(jié)構(gòu)形式復合結(jié)構(gòu)機翼在靠近翼根而要開艙口的部分采用梁式結(jié)構(gòu)，其余部分采用單塊式結(jié)構(gòu)。在復合式結(jié)構(gòu)內(nèi)，單塊式部分的受力是分散的，梁式部分的受力是集中的，為了把單塊式部分各構(gòu)件分散承受的力，集中起來傳遞到梁式部分的翼梁上去，在單塊式結(jié)構(gòu)過渡到梁式結(jié)構(gòu)的部位，通常都裝有一些加強構(gòu)件(例如加強內(nèi)蒙皮等)，把兩部分的受力構(gòu)件很好地連接起來。如殲-6在翼根處為三角梁結(jié)構(gòu)（梁式部分），開大艙口，內(nèi)部安裝起落架。外端為單塊式，內(nèi)部安裝油箱。機翼結(jié)構(gòu)形式翼梁強，剪力、彎矩較弱，剪力、少量彎矩單塊式梁式厚薄蒙皮弱、少強、多腹板腹板緣條緣條、桁條、蒙皮組成的壁板蒙皮與腹板的盒段蒙皮與腹板的盒段桁條剪力彎矩扭矩梁式機翼與單塊式機翼比較典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造機翼結(jié)構(gòu)形式2.1.機翼結(jié)構(gòu)典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造現(xiàn)代飛機機翼由三個部分組成:中央翼、左外機翼和右外機翼。中央翼是機身的一部分，提供外翼的連接點。每一個外翼都是由一個翼盒、前緣和后緣，以及一個翼尖組成。前緣有連接縫翼的連接點后緣有連接主起落架、副翼、襟翼和擾流板的連接點。典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造典型中央翼盒的構(gòu)件：翼梁:前梁和后梁(有的飛機還有中間梁);桁條;翼肋:左、右側(cè)根肋;蒙皮:上、下側(cè)蒙皮壁板;隔框:前、后兩個主隔框。典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造(1)構(gòu)架式中央翼盒中央翼盒內(nèi)部結(jié)構(gòu)：前梁的內(nèi)外表面都有加強件。典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造(2)多梁式中央翼盒主要組成構(gòu)件包括:翼梁、桁條、翼肋和蒙皮。典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造(1)翼盒上蒙皮壁板與外翼的連接：中央翼盒的上蒙皮壁板與外翼盒上蒙皮壁板通過十字接頭連接。十字接頭有4個連接邊，呈十字形狀，下垂直邊與中央翼盒翼肋(根肋)的腹板相連，水平的兩個連接邊分別與中央翼盒和外翼的上蒙皮壁板相連。典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造(2)中央翼盒下蒙皮壁板與外翼的連接：中央翼盒的下蒙皮壁板與外翼盒下蒙皮壁板通過T形接頭連接。T形接頭有三個連接邊，呈T字形狀，垂直邊與中央翼盒翼肋(根肋)的腹板相連，水平的兩個連接邊分別與中央翼盒和外翼的下蒙皮壁板相連。典型機翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)