机翼、尾翼和机身的典型结构课件

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机翼、尾翼和机身的典型结构**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

一.机翼结构:波音飞机结构**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

一.机翼结构:歼7飞机机翼**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

一.机翼结构:歼6飞机机翼**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

一.机翼结构:U2飞机机翼**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

一.机翼结构:零式飞机机翼**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

一.机翼结构:木质机翼结构**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

一.机翼结构:机翼机身接头**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

二.尾翼结构:歼6平尾**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

二.尾翼结构:RF-101平尾**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

三.机身结构:轰5机身结构**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

三.机身结构:轰5机身结构**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

三.机身结构:轰5机身结构**3.0机翼、尾翼和机身的典型结构

三.机身结构:轰5机身结构**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点

1.机翼的功用

(1)升力面:产生升力,还可增加横侧安定性

(上反角和后掠角)。

(2)增升装置:襟翼、缝翼。

(3)操纵面:副翼、扰流片横向操纵。

(4)外挂装载:武器外挂、发动机、内部如油，旅客机现大多油全部装在机翼中。

(5)连接其它部件:主起落架

一.机翼的功用与设计要求**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点

2.设计要求

(1)主要产生升力所以气动要求高，即刚度要求总刚度:弯\扭变形局部刚度:凸凹表面光滑要满足很多特殊设计要求——增升、增阻减升、横向操纵

(2)强度、重量最轻

(3)如是整体油箱,则燃油系统的可靠性十分重要,为保证其安全,必须保证绝对可靠,必要时可牺牲重量。

(示图,运十机翼下表面有一大排减轻孔)**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点

1.尾翼的功用水平尾翼（平尾）：纵向（俯仰）安定性、纵向操纵性；正常式平尾包括水平安定面和升降舵超音速飞机全动水平尾翼垂直尾翼：航向安定性、航向操纵性；垂尾包括垂直安定面和方向舵

2.尾翼的设计要求尾翼也是一个升力面，设计要求和构造与机翼类似二、尾翼的功用与设计要求**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点三、外载特点

（1）分布气动力

整个翼面都有，吸力或压力，合力R可按机体坐标轴分为Y和X，Y与X之比约为10:1

机翼盒段H与B之比约10:1C从15%--5-6%

影响受力主要是Y的因素，讨论一般以Y向力为例

MX与MY之比约为10:1，但

MX与

MY之比可能100:1

（如为双梁式盒子的情况）**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点

（2）其他部件（操纵面）传来的力

通过接头，则大多为集中力；起落架上本身受的力（撞击力）其它装载如：发动机----推力+质量力（集中力、力矩形式）油----如是结构油箱主要是分布力（质量力+内压力）

内压力=1—0.2大气压

H=6Km时p=0.5大气压

H=11Km时p=0.2大气压**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点(4)机翼的一般工作形式（简化模型）：

（A）悬臂梁----两半机翼侧面固定在机身边（B）双支点外伸梁----全机翼固定在机身（可以是中、上、下单翼）问题:

静平衡（等速直线水平飞行）整个飞机作各种飞行时静不平衡（机动飞行）如何分析?

就机翼本身作受力分析时均可用静力学来分析，为何呢？

**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点答：以升力为例----升力是传到机身上，由机身带起全机。或说扣除机翼上自己那部分，其它部分给机身。所以如果把机翼拿出来进行受力分析，即研究对象就是机翼和机身之间的关系，机身作为支持，而它们相互之间固定不动，故研究它们之间力的传递时，可用静力平衡方法分析。**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点

机翼是一个薄壁盒段，即当机翼受载时，一般Y不在其刚心上，所以有垂直向上的趋势，且有弯和转动的趋势。其所以没有动，是因为机身限制了它，也即提供了约束（提供了支反力）。所以可认为机身是机翼的支持，机翼把载荷传给机身，最后达到总体平衡。总体力

Y方向：QyMxMt

X方向：QxMyMt

**3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点

但Mx>>My，因为Y/X=10/1，所以一般只讨论Q(Qy)、

M(Mx)、Mt，在承受和传递Q(Qy)、M(Mx)、Mt中起作用的受力的元件叫做参加总体受力（研究重点）；只承受局部气动载荷的为非主要构件。**3.2机身的载荷特点1.

机身上所受的载荷及承载方式（1）

装载引起的质量力（2）

各部件传来的集中力（3）

作用在飞机机身上的空气动力（4）

机身结构的质量力**3.2机身的载荷特点

**3.2机身的载荷特点

**3.2机身的载荷特点

2.飞行载荷下图显示了飞机匀速直线飞行时作用在机身上的各种载荷。这些载荷包括发动机推力，阻力，重力和升力。

**3.2机身的载荷特点

飞机水平匀速直线飞行时，机身的受载形式类似于承受集中载荷及分布载荷的变刚度梁。如下图所示。**3.2机身的载荷特点

可以将后机身看成是悬臂梁，所有载荷在“支点”（即升力中心）处得到了平衡。对于后机身，水平尾翼产生的总体平衡载荷将使后机身在水平方向产生弯曲变形，如下图所示。**3.2机身的载荷特点

3.机身增压载荷民用飞机要通过机身增压来满足乘坐飞机的舒适性要求。机身增压时，机身蒙皮结构类似于内部充气的薄壁物体，例如氢气球。机身内外的压力差（△P）在机身结构产生纵向和环向拉伸载荷。机身内部增压导致的纵向和环向拉伸载荷在机身蒙皮壁板、隔框以及机身前后的球形端框内部形成平衡力系。**3.2机身的载荷特点图下描述了机身蒙皮在压差△P作用下的变形情况。机身内外压强差导致的蒙皮环向和纵向应力。

**3.2机身的载荷特点图下描述了机身蒙皮在压差△P作用下的变形情况。机身内外压强差导致的蒙皮环向和纵向应力。

**3.2机身的载荷特点**

3.3机翼与机身的构造

一、机翼构造元件**

3.3机翼与机身的构造

纵向构件：梁，桁条，纵墙**

3.3机翼与机身的构造横向构件：普通翼肋，加强翼肋**

3.3机翼与机身的构造

蒙皮

**

3.3机翼与机身的构造

接头**

3.3机翼与机身的构造

典型元件总结(1)纵:翼梁、长桁、墙(腹板)(2)横:翼肋(如加强肋普通肋)(3)蒙皮

它们的作用?**

3.3机翼与机身的构造

蒙皮:

承受局部空气动力，形成和维持机翼外形，并承受扭矩，有些机翼蒙皮还承受弯矩。长桁:

其主要功用是：第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局部空气动力而产生变形过大；第二是把蒙皮传来的气动力传给翼肋：第三是同蒙皮一起承受由弯矩而产生的拉、压力。翼肋:翼肋，分为普通翼肋和加强翼肋。普通翼肋用来维持翼剖面形状，将蒙皮上的空气动力传到其它承力构件上去，并支持桁条和蒙皮。加强翼肋除具有普通翼肋的功用外，还作为机翼结构的局部加强件，承受较大的集中载荷或悬挂部件。典型元件的作用:**

3.3机翼与机身的构造

翼梁:翼梁，一般由缘条和腹板等组成。主要功用是承受弯矩和剪力。梁的上下缘条承受由弯矩引起的轴向力N拉、N压。剪力则主要由腹板承受。纵墙(腹板):纵墙，相当于翼梁，但缘条很弱，甚至没有缘条．因此纵墙能承受剪力，还可和蒙皮组成封闭盒段承受扭矩。接头:用来连接机翼与机身，把机翼上的力传递到机身隔框上。接头分为固接和铰接两种，固接的接头，接点既不可移动，也不可转动；因此，它既能传递剪力又能传递弯矩。铰接不可移动、但可以旋转，只传剪力，不传弯矩。**

3.3机翼与机身的构造

启发性问题：

A.

可以发现它们是互为支持,是否只要互相搭住就一定互为支持?

B.

所谓提供支持是哪些支持?由什么来决定的?

C.

支持的简化模型?**

3.3机翼与机身的构造二、机翼构造型式(受力型式)

所谓“受力型式”--是指结构中起主要作用的元件的组成形式，不同的受力型式,表征了不同的总体受力特点。

1.梁式机翼：梁强，少长桁，薄蒙皮。**

3.3机翼与机身的构造

2.单块式机翼：梁弱，多长桁，厚蒙皮**

3.3机翼与机身的构造

3.多腹板式机翼：梁弱，多腹板（多长桁），厚蒙皮**

3.3机翼与机身的构造

受力型式总结

1.梁式:

强梁，薄蒙皮，弱长桁，常分左右机翼-----用几个集中接头相连。

2.单块式:

强桁，弱梁，较厚蒙皮，左右机翼一般连成整体穿过机身，但机翼本身可能分成几段。

3.多腹板式:

厚蒙皮，多墙，少肋，无长桁，左右翼连成整体,贯穿机身。

**

3.3机翼与机身的构造

三、机身构造元件

（1）

蒙皮（2）

桁条（3）

桁梁（4）

普通框（5）

加强框**

3.3机翼与机身的构造

框:普通框、加强框**

3.3机翼与机身的构造

**

3.3机翼与机身的构造

四、机身构造型式

1.构架式机身

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3.3机翼与机身的构造

1.桁条式机身**

3.3机翼与机身的构造

1.硬壳式机身**第三章、飞机结构的受力分析

当支承在某基础上的一个结构受有某种外载荷时，分析这些外载如何通过结构的各个构件传递给支承它的基础，称之为结构的传力分析。

传力分析的含义为什么要进行传力分析呢?**第三章、飞机结构的受力分析

外载荷在结构中按一定规律传递在结构中存在相应的传力路线**第三章、飞机结构的受力分析1．传力路线例如:机翼上作用有分布气动载荷和各接头传来的集中载荷，这些外载通过机翼的各受力构件相继受载产生内力来传递，最后到机翼机身对接处，由支承机翼的机身提供支反力与之相平衡。

**第三章、飞机结构的受力分析**第三章、飞机结构的受力分析2．传力过程各元件均可能受力

由上例可见：飞机结构的绝大部分构件都是为了合理地传递载荷而布置的，因此为了设计出符合最小重量要求的满意的结构，必须首先弄清各种结构中载荷的传递规律。

**第三章、飞机结构的受力分析3．传力分析的必要性

由于传力过程的重要性及在传力中各元件受力的复杂性，所以必须对传力进行仔细的分析。4．传力分析的目的

理解飞机结构中各元件的受力原理和应用，为合理进行飞机结构设计打下基础。

**一、结构的简化与典型化

目的：把千变万化的实际结构通过取近似，简化

成可用典型理论来解的典型问题。

要求：根据问题性质取不同程度的简化，但都应抓住

主要矛盾（依据、粗定量），且要心中有数。

具体方法：将结构形状、结构元件、元件受力特性等

进行合理简化。

3.4结构传力分析的基本方法**1.合理简化(最重要、最关键一步）

（1）形状简化

（2）降低整个结构的静不定度

要求：

A.将高次静不定结构合理简化为静定或1―2次静不定结构。

在不同分析中，同一构件视其具体情况可作不同处理。如求支反力时可把整机翼作一刚体，在分析内应力时则是静不定的。

B.略去次要结构部分和次要元件

一般工程上认为少于5％－10％承载能力可在分析时略去。

3.4结构传力分析的基本方法**（3）简化元件的受力特性

如认为长桁在受总体力时，

是只受轴向力的杆，而略去其

受弯能力。

但在局部载荷下，作为梁

可受垂直于杆的力。

在传力分析时，一般以偏安全简化为原则。

3.4结构传力分析的基本方法**

3.4结构传力分析的基本方法2．详细了解各元件之间的连接关系，

以及机翼与机身的连接

（支持情况简化，固支、铰支）

**1）分清不同平面——具体情况具体分析

如下图：垂直平面内是固支（轴足够长时，但如果轴很短，那么能否受弯就成问题），水平面内，则应简化为铰支。

3.4结构传力分析的基本方法**（2）一排铆钉，一组螺栓该如何简化

3.4结构传力分析的基本方法**3．依次取出结构的各个部分作为分离体，找出与它相连接的元件和连接关系，根据静力平衡条件，找出作用力、支反力，画出分离体平衡图和内力图，了解力在传递过程中的规律以及各元件的作用和受载情况。

所谓依次是指从初始

载荷开始，逐个元件分析过

去，前者的支反力后者的外

载（作用力）.

3.4结构传力分析的基本方法**二．结构基本元件的受力特性（传力特性）

元件：板、杆。

“复习、回忆”元件的受力，

但要“温故知新”，“新”即能用来解决

具体工程问题，与实际结构联系在一起。

常用基本元件的受力特性：

（1）杆：受轴向载荷（集中力或分布剪流）

3.4结构传力分析的基本方法**（2）板：平板宜受板平面的载荷（周边剪流或拉应力）

分布载荷，但不宜受集中力。所以必须通过杆把

它转换成分布载荷。

板如能受拉，则要注意：

a)不能受集中力；

b)不能使杆变弯；

c)计算时常把板受拉能力归入杆中。3.4结构传力分析的基本方法**（3）平面板杆结构：

原则上可承受该平面中的

任何载荷，包括集中力、分布

剪流。但板、杆有分工。

杆――轴向力

板（薄板）――只受剪

所以板杆之间只传递剪流，

否则杆就要受弯，与受力特性不符。

3.4结构传力分析的基本方法**（4）

平面薄壁梁（组合梁或整体梁）

可受梁平面内力或力矩。

但实际上由板、杆构成，属平

面板杆结构的一种，但它有特

点（上、下缘条＋腹板），所

以仍有分工。

Q由腹板承受；

M、N由杆承受（缘条）。

可为直梁，可为曲梁。

3.4结构传力分析的基本方法**（5）壁板、厚板

壁板：即板加很多杆

（如蒙皮＋长桁）

板受拉能力并入杆中，

所以只有杆上正应力。

厚壁：板加厚可受正应力

（拉、压均可）

板平面内任意方向

的剪应力和正应力

均可受。

3.4结构传力分析的基本方法**（6）

空间薄壁结构或厚壁筒

可受空间任意方向力。

注：但必须经过合理布置

如在力作用点加框、肋，并应

尽量取封闭周缘。

讨论：以上原则在实际设计结构

时应如何实现呢？

举例：如机翼平面薄壁梁，要往上

加一个切力，怎么加上去？

3.4结构传力分析的基本方法**综上所述

飞机结构正是大多为薄壁结构，所以它的受力特点：

（1）

不宜受集中力（要有扩散件）

（2）宜受板平面内的载荷

（3）板杆结构为多，且板杆是有所分工的。

3.4结构传力分析的基本方法**三、结构传力分析需注意的几个方面要

1．

结构传力三要素

（1）

结构本身受力特性适合承受外加载荷；

（2）

力能否传入――力的作用位置应该是能够传力的；（3）

力能否传出――边界条件

a支持情况能否保证力的传出；

b不同的支持情况传力途径不同。

例1：3.4结构传力分析的基本方法**例2

：

A图错！因为板不能平衡,杆必须端头或侧边有支持

（如B图的板），且一直要到基础支承处。

例3：板必须三边有支持，一边加载；或两边支持，

另两边加载。保证受剪平衡。

3.4结构传力分析的基本方法**2．

结构中的传力规律

（1）静定结构――力在各元件上的分配只与元件和

外载荷的相对几何位置有关，而

与元件的自身刚度无关。仅由平

衡条件可唯一确定元件的内力。

3.4结构传力分析的基本方法**（2）静不定结构――力的分配不仅与元件的相对

几何位置和外载荷作用位置

有关，而且与各元件的刚度

和支刚度有关。需由力的平

衡条件和变形协调条件，才

能确定载荷在各元件上的分配。3.4结构传力分析的基本方法**（3）

刚度分配法：在定性的结构传力分析中常用，

工程梁理论为基础，对较好符合工程梁处，则

用它可作定量计算。

结构刚度：使该结构产生某种单位变形所需的相应外载

（K＝P/△）

杆（拉压）

梁（横剪:弯M、剪力P）弯曲刚度

梁（纯弯:弯M）弯曲刚度

扭转刚度3.4结构传力分析的基本方法**

3.4结构传力分析的基本方法**总结：结构刚度与什么有关？

1．剖面刚度EIGJp

2．长度L1、L2、L3等

3．载荷形式（P，M）

*刚度分配法：静不定结构中个

元件所分配承担的载荷与它

们的刚度大小成正比。

如杆受拉时，在时

3.4结构传力分析的基本方法**物理意义：

变形一致（仅是根据某种变形一致条件得来的，且实际上是要

求绝对变形量一致）

不符

如P分为P1,P2受弯时，因为是按K弯分配。

所以刚心也可按弯曲刚度用杠杆原理求出，

只有当合力正好作用于刚心时，才为纯弯。

合力作用点也就是刚心点

相当于作用于刚心上（是指纯弯情况，即没有扭转时）

即剪力分配时，只产生纯弯3.4结构传力分析的基本方法**条件限制

A．工程梁理论适用于：要有结构保证，如平剖面假设，

应通过翼肋保证（肋平面内很刚硬），在翼根处，集

中力作用处就不太符合，要修正。

B．有局限性，不精确。

1．

结构配置实际不能保证那么纯的变形条件。

2．

只取某一种变形一致，因此实际可能并非处处协调。

3．

必须保证绝对量一致，比平剖面假设要严。

4．

多种载荷作用时，实际上变形将有相互干扰影响。

5．

支承刚度对结构刚度的影响没有反映进去（静不定支承时）,

实际上是有影响。

3.4结构传力分析的基本方法**

RA=0.69PRA>0.69P若A点刚度大,则RA>RB

RB=0.31PRB<0.31P因为要保证C点位移相等，

A边传力必须大些。

思考题：下述情况能否用刚度分配法？如何处理？

相应实际情况有锥度

PRBRA

PRBRA

PRBRAL/2L/2L/2EF2EF1EF2P**机翼剖面的“三心”和一点

重心：机翼剖面上，重力与弦线交点。

刚心：当剪力作用于该点时，机翼

只弯不扭，或机翼受扭时，

将绕其旋转。

刚心位置约在38－40％ｂ。

3.5机翼典型受力型式的传力分析**焦点：也称为空气动力中心，焦点可看为在迎角变化

时，升力增量的作用点。约在28％ｂ处。3.2机翼典型受力型式的传力分析**压心：空气动力R与机翼弦线的交点，即空气动力合力

作用点。它的位置随着α角（Cy

）而变化。

α→Cy→压心前移，接近焦点。

3.2机翼典型受力型式的传力分析**

分布气动力作用在蒙皮上

谁支持蒙皮？

3.2.1空气动力向翼肋上的传递分析**

蒙皮：由翼肋和长桁支持。

3.2.1空气动力向翼肋上的传递分析**

分布气动力作用在翼肋和长桁

谁支持翼肋和长桁？

3.2.1空气动力向翼肋上的传递分析**

长桁:由翼肋支持。

3.2.1空气动力向翼肋上的传递分析**

翼肋:由翼肋后方的机翼盒段支持。

3.2.1空气动力向翼肋上的传递分析**集中力（X向、Y向、Z向）

例副翼接头载荷：由翼肋和加强

翼梁承受并扩散。

3.2.1空气动力向翼肋上的传递分析**

总结：分布气动力作用在蒙皮上（谁支持蒙皮？）

分布气动力作用在翼肋和长桁

（谁支持翼肋和长桁？）

蒙皮：由翼肋和长桁支持。

长桁:由翼肋支持。

翼肋:由翼肋后方的机翼盒段支持。

集中力（X向、Y向、Z向）

例副翼接头载荷：由翼肋和加强

翼梁承受并扩散。

3.2.1空气动力向翼肋上的传递分析**

机翼结构上的总体力传递

总体力：剪力、弯矩、扭矩。

作用在机翼横剖面上的分布空气动力可简化为作用在压力

中心处的一个合力，并且和作用的集中力一起等效为作用在刚心

上的一个集中剪力和一个扭矩。

3.2.2机翼结构上的总体力传递**

弯矩、剪力和扭矩由那些元件承受？

如何传递？

3.2.2机翼结构上的总体力传递**

剪力:由承剪力元件翼梁承担。

3.2.2机翼结构上的总体力传递**

扭矩：由承扭矩元件翼盒承担。

3.2.2机翼结构上的总体力传递**

弯矩：机翼结构不同承载元件不同。

3.2.2机翼结构上的总体力传递**

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**1.气动力在梁式机翼的翼肋上的传递

（翼肋的力平衡图）

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**2.总体剪力在梁式机翼的上的传递

（受力元件的力平衡图）

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**3.总体弯矩在梁式机翼的上的传递

由翼梁承担。

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**4.总体扭矩在梁式机翼的上的传递

由翼盒承担。

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**

梁式机翼的总体扭矩由翼盒传递到机翼根部

由机翼根肋传给机翼机身接头。

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**5.机翼上集中力的传递

集中力来源:副翼襟翼机翼挂架等连接

接头传来。

机翼结构:薄壁结构,受集中力的能力极差。

解决办法:集中力作用处布置构件扩散。

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**航向（X向）集中力:由肋扩散.

向上集中力P作用下:向上运动由梁腹板提供支反力限制;

转动由梁腹板蒙皮提供支反剪流限制。

加强肋内力图见右图

受力特点:弯矩剪力往往较大

结构特点:肋腹板缘条比较强;

与翼梁蒙皮的连接也比较强。

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**有关力等效的两个问题

问题1.是否可用等效力系画内力图?

问题2.是否可用等效力系求支反力?

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**举例:加强肋传力分析前梁后梁BHP设:H=1,B=4,前梁刚度为3,后梁刚度为1问题:1.是否仅后梁腹板提供支反剪力?2.加强肋是否可简化为双支点梁?

**解:将P移到刚心得P`=PMt=P*3R前`=3/4PR后

=1/4P

Pqt=3P2

1

4=3/8PRt前“=3/8P

1Rt后“=3/8P

1

R前=3/4P-3/8P=3/8P

R后=1/4P+3/8P=5/8P下图所示两种受力模型的传力路线相同吗?**结论:

1.前梁上有载荷，也即一般不能抵消，而是会使盒段扭!

P力不是全部由后梁传往根部，而是会在盒段上整个加载。

2.双梁式不是双支点简支梁!加强肋是由后盒段周缘连接的。

3.传集中力时，要通过某些加强构件把它转化为适宜于

机翼主要受力构件(盒式梁)所宜承受的各种分散力

先扩散，再传给主盒段，最后传给机身。

3.2.3梁式机翼结构上的总体力传递**

结构特点:梁较弱或只有墙；蒙皮较厚（t>3）；长桁多且强。受力特点:由梁缘条、长桁和蒙皮组成的壁板承弯其它传力路线同梁式

气动载荷传给蒙皮，蒙皮传给桁条和翼肋，翼肋传给蒙皮和腹板

用处:从高速飞机要求看:1.V气动载荷局部刚度两者矛盾要求

2.翼形变薄承弯能力要求办法:提高有效高度，可采用后面介绍的多腹板式3.2.4单块式机翼结构上的总体力传递**二、单块式机翼的传力分析

**单块式机翼的气动载荷是如何在翼肋上传递的？

请观看动画**传力分析:QQ**单块式机翼的载荷是如何传递的？

请观看动画**

剪力传递：因长桁、蒙皮较强，承轴向正应力能力大，梁腹板受剪时，产生的轴向剪流（将形成弯矩）由梁橼条，长绗、蒙皮组成的壁板承受。

传递过程：橼条、长桁分担轴力大小与他们的拉压刚度成正比例内力N沿展向分布按斜折线规律分布，同梁式。腹板剪流梁橼条蒙皮（受剪）第一长桁假定承受正应力能力折算到长桁蒙皮蒙皮第二长桁****

1.蒙皮、长桁、梁上的q、N均有变化蒙皮:扭矩和轴向剪流——蒙皮受剪传递——肋上附加剪流（肋上剪流分布改变，与受正应力元件面积有关）长桁:正应力梁:一部分传给长桁，故N较小。

2.如果蒙皮，长桁均受正应力，则剪流分布有何不同？

——阶梯

——斜折线

3.剪流（轴向）如何传到长桁上——蒙皮受剪，所以肋上剪流多应掌握几点：**4.分离面为何要这样安排？

主要使M：左右自身平衡（当对称时）

------机翼贯穿

Q，Mt：在直机翼中不进入中央翼

（与机身相连处根接头肋）但反对称Mt要在中央翼上平衡5.中央翼一般有些什么元件?

必需长绗，蒙皮翼肋主要作为支持，但在与机身连接处要6.如果不带中央翼：要出现参与区，影响效率

--桁梁式机翼应掌握几点：**

三、多腹板式结构

结构特点：纵墙多（>5）；蒙皮厚（几~十几mm）；无长绗；有多肋和少肋两种。与机身连接同单块式同梁式(由多腹板多梁式)

用处:小展弦比;高速飞机(薄翼)或后掠翼

Heff多腹板;

薄翼刚度要求厚蒙皮无长桁

传力特点:若无普通肋

蒙皮气动载荷腹板(展向一长条蒙皮上的气动载荷)侧肋(剪力）蒙皮(轴力3.2.5

多腹板式机翼的传力分析*****对多腹板小展弦比直机翼,由于各梁刚度、载荷不一样,会有附加剪流翘曲变形

弯曲刚度小弯曲刚度大

对刚度大的梁加载，对刚度小的梁卸载**

多腹板机翼的启发问题

1、无肋时，气动载荷是怎麽传的？

2、是否还有扭矩（或扭转变形引起的剪流）

3、如无中央翼会怎样？四.综述三个典型受力型式:

1.受Q的形式没有改变;

2.不同之处主要是受M的元件分布由集中(梁式)

分散(单块式)

更分散(多腹板式)

并由此还将影响到翼肋和蒙皮的受载情况有所差异

**各基本元件（指受总体力）可能发生什么破坏形式

1.梁缘条

拉坏压压坏失稳局部:主要与各板的支持情况及b/t有关总体:主要与杆长L与J有关,支持情况

(两个平面支持,一般不易总体失稳)2.桁条:完全同上,只是因没有腹板支持易总体失稳。

3.蒙皮、腹板:剪坏,剪切失稳与a/b有关,与支持情况有关此时翼肋长桁又是它的支持。**04/26/051

3.6翼身连接区和结构布置变化区的传力分析

设计分离面和翼身对接处传力**04/26/052１.设计分离面：

由于使用，维护上的需要沿展向安排有分离面

特点：可拆连接２.翼—身对接和设计分离面

(1)设计分离面即翼身对接处，所以两类接头合二为一

梁式机翼大多属此种，接头大多为集中接头

（i）三点连接：一固一铰

（ii）四点连接：两固（iii）多点连接中央翼：看梁是否穿过机身，或说在机身框上是否有一构

件相当于翼梁直接相连，带缘条，Ｈ等相同

(I)如带中央翼梁，Q，Mt，M反对称:均传到机身上

M对称在中央翼梁上平衡

(II)不带中央翼梁，Q，Mt，M(对称,反对称)

均传给机身框

**04/26/053(2)设计分离面非翼身对接接头(如单块式，多腹板式机翼)

设计分离面与翼身对接面可能在同一切面上，也可能不在同

一切面上(大多属此类)，此时，分离面接头的作用：保持机

翼成为一个整体件好处:

部分机翼总体力M对称、Mt反对称可在机翼上自身平衡掉构造特点:

周缘连接(大多有加强带板)

翼身对接接头的作用:

把机翼上无法自身平衡掉的载荷从

接头传给机身

构造特点:

四个铰接接头(左，右，前，后)即可

**04/26/054**04/26/055单块式平直机翼在机身上的受力平衡用四个铰接接头传递机翼的剪力和扭矩**04/26/056**04/26/057单块式平直机翼在机身上的受力平衡用周边对接角条将扭矩传给机身**04/26/0581.中央翼上各元件是否都要?各起什么作用?

桁条

要

!(否则M对不能平衡掉)

墙

缘条

要

腹板

从传Q力来说可不要！

Q不进中央翼

翼肋(普通肋)

从受气动力说可不要，

作为长桁受压失稳

要（支持）

蒙皮

从

Mt对

似可不要

∵Mt对

不进中央翼

Mt反对称是否进中央翼？

进！

Q对称，Q反对称是否进中央翼？

不！

蒙皮作为长桁支持应要！启发题**04/26/059为何常用四个铰，用两个固接接头是否更好？

不一定

（1）

机翼上主要载荷是对称载荷,对称M,Q,Mt中

主要是M该M→中央翼

∴不需要固接接头

（2）如已安排了固接接头，那就成了静不定传力路线

M有一部分→

机身框上→

框为曲梁受力(传力不直接)（3）但如是固接，可靠性↑

（余度大）启发题**04/26/0510启发题3．在反对称载荷作用下如何传力？反对称M：

由接头变成四个切力传给机身**04/26/0511

3．在反对称载荷作用下如何传力？(1)蒙皮要受剪

(2)1#肋一定要

(3)0#肋可不要

∵无载荷

但如为对接就要，非传力构造需要

肋内力图1#0#肋上力=0MQ启发题斜率变化**04/26/05123．在反对称载荷下又如何传力？反对称Q是否进中央翼自身平衡?

否，不是自身平衡力系，

∑M≠0，在机身侧边传走

不能进中央翼，∵

如进中央翼，必须有力矩平衡

而这对力矩仍由原路经腹板回到接头

(参考M反传力)

∴

不进

反对称Mt

盒子受载如下：启发题是自身平衡力系

可自身平衡

为何不在机身——机翼接头传走？**04/26/05133．在反对称载荷下又如何传力？

如要传不能直接传，必须先在侧肋上转成一对切力传

(∵是铰接接头)

而原盒子上，各板均未断，可以说对称轴处切面上必自身平衡。总结

M对

M反对

Mt反

→中央翼

↓

蒙皮受剪→梁缘→梁腹板→翼身接头

Q对

Q反

Mt对

不进启发题答案**04/26/0514二．连接对机翼根部区结构受力影响和特殊边界

1．限制扭转

(1)一般说两端自由是自由扭转，而机翼一端固定就

成了限制扭转

物理现象：

自由扭转时端面会翘；“限制”则将其压平

↓

↓

（由于上、下、左、右各板剪

限制翘曲，附加

切变形引起不同的纵向位移）

次应力→自身平衡盒段的自由扭转变形机身限制其变形产生附加力**04/26/0515

单块式

双梁式盒段的自由扭转限制扭转的次正应力分布**04/26/0516（2）结构受力

多了二组次应力；且影响区L=1～1.5B(B为翼箱宽度）（圣维南原理）附加次应力与基本应力的比例可达20%，但轰五机翼根部仅占6%，∵H-5到根部的Mt很小（3）次应力的特点如下

作用相当于展向把剖面压平

必定是自身平衡力系(指同一剖面)，因为外载与原内力两者已平衡(工程梁理论算得自由扭情况),所以附加的力必是自身平衡

**04/26/0517

次应力的特点1)若H=B(正方盒)次应力为0

四个角点完全相同，不会有进有出

2)盒子愈扁（H远小于B）则该力将愈大3)次应力沿展向有一影响区（圣维南原理）L=1～

1.5B

并且根部剖面内、外均有影响。4)在影响区内（次应力以双曲函数规律衰减）

故可在１～１.５B内近似取直线。实际应力＝自由扭转基本应力＋附加次应力因为△σ沿Ｚ向变化，∴必定还有次剪应力△q（△τ）7）

实际情况机身有弹性，∴附加应力有所减弱**04/26/0518单梁＋单墙是否为限制扭转？

无限制扭转问题，∵不能提供自身平衡力系**04/26/0519一般说盒段一端固定即是限制扭转（也可两端固定）但严格讲，只要盒式梁的剖面翘曲程度沿展向不相等时就会有限制扭转现象

∵

此时各剖面间会产生拉应力使各剖面翘曲程度趋于相同

∴

如

（1）各剖面Mt≠C

（2）各剖面厚度δ不同→扭转刚度不同

（3）机翼有很多肋，肋在z向刚度≠0时

以上三种情况均会有限制扭转，但影响较少，忽略！限制扭转引起的次应力一般不能忽略，因为限制扭转引起的次应力有时可达基本应力的２０％

但

（１）H/B→1△σ→0

（２）机身弹性影响

（３）与Mt大小有关，如H--5占6%**04/26/05202.特殊边界之一：双梁式机翼，三点连接

双梁式机翼三点连接：指铰接(单耳)与固接(双耳)的三点连接物理概念：

铰接接头不能传弯，该梁会转，但因为有盒段存在，

盒段不允许它转，∴

盒段限制它，给它提供支反力。其传力为：离开机身侧边L的距离内后梁弯矩→盒段受扭→

前梁→机身

**04/26/0521

在L段内

前梁加载,后梁卸载。要求L盒段有足够扭转刚度=+M前

M后

M后

M后

**04/26/0522

**04/26/0523（1）这样一个转移过程要有一个过渡区，靠结构参与逐渐把

力传过去。

（2）在机翼外段，弯矩按刚度比分配传力；到根部

，∵支持

情况，力前传。

（3）要前传，结构上要有保证

。即：前梁要加强，盒子扭转

刚度，蒙皮剪切刚度足够。

如果盒子抗扭→0，就不能

传过去。

如果是多腹板式或多梁转成少数几个集中接头将如何传呢

?盒段要能受

足够

启发问题：**04/26/05243.特殊边界之二：单块式机翼→梁式：四点连接参与问题：轴力的分散与集中，也即轴力的转移，从某些构件

转移到另一构件上。

壁板宽度上分布的轴力集中到梁缘条上

壁板轴力→蒙皮受剪→梁缘条

也可用基本状态

+自身平衡状态得到=+**04/26/0525参与问题：

单块式→梁式（四点连接）**04/26/0526

双梁式机翼三点连接单块式机翼四点连接

以上两个问题有一个共同特点即均有某种结构不连续的情况,

∴

才出现有力的转移

，即结构参与问题。（1）这种转移常通过板受剪来实现（2）需通过一定长度的结构来完成，∴参与问题也叫剪滞问题（3）转移快慢取决于蒙皮的剪切刚度（和支持刚度）

这两个特殊边界问题都属于参与问题

**04/26/0527启发题

1）参与区沿整个宽度不同，愈靠近梁缘条的纵向元件，

其参与段愈短（∵支持刚度大）

**04/26/0528启发题

2）能否把长桁去掉？

不行！（这样参与区就外移），但可削弱。**04/26/05293）实际上固定端影响也是一个参与问题，但它不是轴力的转移

而是由于边界上支持不符合平剖面假设，限制了某种变形，

而增加了一组附加正应力或轴力。也有附加剪应力，较次要

这组附加轴力也不是只有根部剖面上的结构才有，

而也是要有一段结构参与受力，在一段距离内渐降为零，

这种情况也就是“参与问题”。

“限制扭转”—限制平剖面变形趋势“参与问题”—力的转移（结构无法受此力而转移）**04/26/05304）参与问题都会出现“附加的次应力”（不论其原因，性质，大

小可能不同）

所以要附出一定的重量代价，也可以说就整个结构效率有所降低。而这是由于给出的支承条件不理想，不太符合结构受力规律引起付出一定的重量代价。

单块式机翼最好带中央翼或分散连接，而不要用桁梁式。如果采用桁梁式，参与段蒙皮有附加剪流

。所以一般δ↑，长桁可适当减弱，但不能不要，否则参与段外移**04/26/0513.7后掠机翼和三角机翼传力分析

**04/26/052一.后掠机翼的传力分析1.结构特点和受力特点

刚度特点：因为v↑、

c↓，更细、长、薄，所以弯刚、扭刚均比

直机翼差。变形特点：弯曲→附加的扭转变形→副翼反效加剧

v↑，要求总刚和局部刚度更高，所以刚度强度与重

量的矛盾更突出，特别是刚度。

用单块式，但常不易带中央翼，所以出现混合

式。

(中机身容积紧张；或根部壁板有开口：如起落架

舱门、机关炮）受力特点：三角区的存在，导致“后掠效应”

机翼后掠时，一般翼肋仍垂直于梁（或墙）的居多。

此时外段的情况与直机翼相同；不同之处：根部出

现三角区→后掠效应。**04/26/053**04/26/054后掠效应：由于三角区的存在，导致弯矩M引起的正应力向后缘集中，即越靠近后缘，正应力越大的情况。因长桁长度不一，刚度就不同，后缘长桁刚度大，分配的载荷也大。或换个说法：M作用下，因为B、C点支持刚度不同，剖面不符合平剖面假设，出现翘曲，AC

C

σ0

BB←σg

Δσ

此时σg=σ0+Δσ，σ0：基本应力；

Δσ：次应力，可达σ0的30~40%，为自身平衡力系，影响区为1~1.5B，而且对剖面的内、外段结构都有影响。**04/26/055**04/26/0562．单块式后掠机翼

1

3

2

ABC

无三角区A：在机身侧边转折

B：中央机身对称轴处对接

C：根部翼肋顺气流布置

以上共同点：壁板受正应力，所以三角壁板也可受剪切。

在机身侧边至少有四个铰接接头。**04/26/057下面以A情况为例进行分析（波音—747即类似）

1）简化模型

壁板受弯——蒙皮、长桁受正应力，同时蒙皮受剪

长桁转折时，外翼长桁与中央翼长桁、侧肋缘条均相连

中央翼、外翼前、后墙（梁）均有腹板；

与机身四点铰接。**04/26/058扭矩的传递**04/26/059

扭拒Mt

在2—3剖面处：

1)

ê壁板，在2-3边上受有外段机翼蒙皮上传来的qt。

qtqt2）扭使前梁上有剪弯（与直机翼不同）。

3）ê壁板受上述qt和qt′的作用后，有中央翼长桁提供

支反正应力；

有侧肋提工供

1—2平面内的支反剪流。

4）Mt将影响到中央翼受轴力引起的弯矩

（自身平衡——左右机翼）(直机翼没有)；

侧肋上的剪流则由侧肋转到机身接头（与直机翼同）。

意味着前梁上的弯矩要扩散到壁板上，由壁板受。

qt′qt′**04/26/0510剪力的分配

剪力Q分为

Q1和

Q2

Q1分为

Qb和

Qr

Qb

继续沿前梁往里传Qr

沿根肋A-C传往后支点A

**04/26/0511剪力的传递**04/26/0512弯矩的传递主要区别（与直机翼）有后掠效应有分弯矩，侧肋受载。**04/26/05133）此类单块式机翼构造特点

侧肋必须十分强——在传M、Q、Mt时均受载且侧肋、

缘条必须与中央翼，外翼的长桁均连上。**04/26/05143．梁架式根部后掠翼传力：(1）原因：

·

机身容积紧张，不允许中央翼通过，

只能用集中接头。

·

起落架舱（开口),破坏了闭室盒段和壁板。

·

梁式：

i)如用双梁等。由于双梁效应，后梁载荷大，

但H后小，所以受力不利。

ii)M有很大分弯矩，需很强侧肋；Mt在根肋处转

成一对力

，改由两梁受，可能导致梁加载或卸

载。

**04/26/0515

•梁架式（由主梁，前后梁，根肋，侧肋组成受力构架）可以改变构件布置，连接

，设计出理想的传力路线；如可使弯矩M只由主梁传，而主梁取机身轴线；扭矩Mt可由梁架的多条

路线传走。总之，

对这类静不定梁架式结构，可设计传力路线，尽量发挥各构件的效率。(2）构造特点：由若干梁，连同根肋、侧肋（本身都类似“梁”受载）搭成一个骨架，M、Q、Mt转成这些构件的一个力或力矩传给接头。**04/26/0516（3）传力分析注意点：分析传力路线

i)哪个支