《飞机结构与系统》课件-机翼结构

飞机结构与系统模块：飞机结构Knowledge机翼结构知识点机翼的外载荷及主要受力构件2.机翼的功用与配置1.机翼结构机翼的功用①产生升力。当它具有上反角时，可为飞机提供一定的横侧稳定性。②有横向操纵用的副翼、扰流片等。为了改善机翼的空气动力效用③在机翼的前、后缘越来越多地装有各种形式的襟翼、缝翼等增升装置，以提高飞机的起降或机动性能。④机翼上常安装有起落架、发动机等其它部件。机翼的内部空间常用来收藏主起落架和贮存燃油。机翼的配置根据机翼在机身上安装的部位和形式，飞机可以分为上单翼飞机（安装在机身上部）中单翼飞机（安装在机身中部）下单翼飞机（安装在机身下方）目前的民航运输机大部分为下单翼飞机机翼的配置上单翼下单翼

中单翼飞机（多用于军用目的）机翼的配置安装角－机翼装在机身上的角度，称为安装角。安装角向上或向下，称为上反角或下反角。上单翼飞机具有一定的下反角下单翼飞机具有一定的上反角。几个机翼部件的名词解释机翼的配置机翼的组成机翼的四个部分：

1、翼根Root-wing2、前缘Theleadingedge3、后缘thetrailingedge4、翼尖Wingtip机翼的外载荷及主要受力构件2.机翼的功用与配置1.机翼结构机翼的外载荷aerodynamic机翼结构质量力部件的质量力垂直剪力水平剪力扭矩水平弯矩垂直弯矩机翼的外载荷上下表面产生了压强差→总空气动力RR的方向向后向上→分力：升力L、阻力D机翼的外载荷注意点：1、越靠近根部，横截面上剪力、弯矩、扭矩越大。2、在集中作用力处出现突变和转折。剪力图弯矩图扭矩图剪力图弯矩图扭矩图P部件空气动力分布载荷机翼重力分布载荷机翼的主要受力构件(1)机翼组成：机翼通常是由翼梁、桁条、翼肋和蒙皮等构件组成。机翼结构用于形成和保持必需的机翼外形以及承受外部载荷引起的剪力、弯矩和扭矩。机翼的主要受力构件-翼梁腹板式翼梁能够较好的利用机翼结构高度减轻重量，制造方便。功用：承受机翼的剪力和部分或者全部弯矩。形式：腹板式、整体式、桁架式机翼的主要受力构件-翼梁整体式翼梁：刚度大，截面尺寸更好的符合等强度要求。机翼的主要受力构件-翼梁桁架式翼梁受剪力时，缘条之间的支柱承受拉力和压力。机翼的主要受力构件-纵墙纵墙也是机翼的主要纵向受力构件。机翼的主要受力构件-桁条Stringer?长桁的主要功用是：☺支持蒙皮，防止在空气动力作用下产生过大的局部变形，并与蒙皮一起把空气动力传到翼肋上去；☺提高蒙皮的抗剪和抗压稳定性，使蒙皮能更好地参与承受机翼的扭矩和弯矩；☺长桁还能承受由弯矩引起的部分轴力。机翼的主要受力构件-桁条机翼的主要受力构件-翼肋Rib功用：保持规定的翼型按其构造型式可分为腹板式和构架式按其功能分为普通翼肋和加强翼肋a)腹板式普通翼肋b)腹板式加强翼肋c)桁架式加强翼肋机翼的主要受力构件-翼肋普通翼肋和加强翼肋的功用是什么？

普通翼肋的功用是：构成并保持机翼的形状；把蒙皮和长桁传给它的空气动力载荷传递给翼梁腹板，而把空气动力形成的扭矩，通过铆钉以剪流的形式传递给蒙皮；支持蒙皮、长桁和翼梁腹板，提高它们的稳定性。加强翼肋除具有上述作用外，还要承受和传递较大的集中载荷。Rib机翼的主要受力构件-蒙皮

Skin作用：承受局部空气动力和形成机翼外形。金属蒙皮机翼结构中，蒙皮还承受扭矩和弯矩。金属蒙皮分类：单层蒙皮由包铝板制成夹层蒙皮由铝合金板与铝蜂窝夹芯胶结而成机翼的主要受力构件-蒙皮蒙皮和桁条组合构成机翼壁板。组合式壁板由较厚的蒙皮与桁条铆接而成整体式壁板是将蒙皮和桁条整体加工成形整体式机翼的主要受力构件-蒙皮机翼的主要受力构件(2)形成机翼外形的基本构件：翼肋和蒙皮。翼肋的形状是根据选定的翼型制成的。蒙皮包在整个机翼骨架外面，可以保证机翼外表光滑和形成必要的翼型。为了使蒙皮在局部空气动力作用下，不致产生过大的鼓胀和下陷，现代飞机都采用了金属蒙皮。此外，桁条对保持机翼的外形也有一定作用。机翼的主要受力构件(3)承力件：机翼结构中承受剪力、弯矩和扭矩的基本构件是翼梁、桁条和蒙皮。剪力承受件：剪力Q要使截面外端沿垂直方向向上移动。由于机翼的蒙皮、翼梁缘条和桁条沿垂直方向很容易产生变形，而翼梁腹板抵抗垂直方向变形的能力却很大，它能有效地阻止机翼向上移动。剪力主要是由翼梁腹板承受的。机翼的主要受力构件弯矩承受件：弯矩要使机翼产生弯曲变形。弯矩引起的轴向力是由翼梁缘条、桁条和蒙皮共同承受的。机翼的主要受力构件扭矩承受件：机翼受扭矩作用时，翼梁缘条和桁条都很容易变形，而金属蒙皮和翼梁腹板所组成的合围框，却能很好地反抗扭转变形。所以可近似地认为，扭矩是由蒙皮形成的整个合围框承受的。Knowledge机翼结构知识点典型机翼的结构形式及构造机翼结构形式2.1.机翼结构机翼结构形式机翼布质蒙皮机翼夹层结构机翼金属蒙皮机翼梁式机翼单梁式机翼双梁式机翼多梁式机翼单块式机翼机翼结构形式(1)承力：布质蒙皮在机翼承受弯曲、扭转作用时，很容易变形，因此它不能承受机翼的弯矩和扭矩，只能承受由于局部空气动力(吸力或压力)所产生的张力布质蒙皮机翼机翼结构形式(2)薄金属前缘布质蒙皮：由于机翼前缘的局部空气动力较大，布质蒙皮机翼的前缘常采用薄金属蒙皮制成。这种机翼的扭矩，一部分由加强翼肋和张线等组成的析了架承受，另一部分则由前缘蒙皮和前梁腹板组成的合围框承受。布质蒙皮机翼布质蒙皮机翼的抗扭刚度较差，而且蒙皮容易产生局部变形(鼓胀和下陷)，飞行速度较大时，会使机翼的空气动力性能受到很大影响，所以只适用于低速轻型飞机。运五飞机机翼结构形式分类：金属蒙皮机翼不仅能承受局部空气动力，而且能承受机翼的扭矩和弯矩。翼梁腹板承受剪力，机翼上下蒙皮和腹板组成的合围框承受扭矩，同时蒙皮还参与承受弯矩，是这类机翼结构受力的共同点。然而，机翼的具体构造不同，蒙皮参与承受弯矩的程度也有所不同。这样，金属蒙皮的机翼结构又可分为梁式和单块式两类。金属蒙皮机翼梁式单块式机翼结构形式(1)梁式机翼结构：梁式机翼通常有单梁式和双梁式两种。它们装有一根或两根强有力的翼梁，蒙皮很薄，和条的数量不多而且较弱，有些机翼的桁条还是分段断开的。桁条：梁式机翼的衍条承受轴向力的能力极小，其主要作用是与蒙皮一起承受局部空气动力，并提高蒙皮的抗剪稳定性，使之能够更好地承受扭矩。

蒙皮：这种机翼蒙皮的抗压稳定性很差，机翼弯曲时受压部分的蒙皮几乎不能参与受力;而受拉部分的蒙皮，由于截面积很小，分担的拉伸力也很小。由此可见，弯矩引起的轴向力主要是由翼梁缘条承受的。机翼结构形式(1)梁式机翼梁式机翼的受力特点是：弯曲引起的轴向力主要由翼梁的缘条承受;剪力由翼梁的腹板承受。对双梁式机翼的扭矩可由前后梁腹板与上下蒙皮组成的盒段(合围框)、前梁腹板与前缘蒙皮组成的盒段承受。机翼结构形式(1)梁式机翼金属蒙皮机翼优缺点：梁式机翼的主要受力构件是翼梁，因此它具有便于开口、与机身(或机翼中段)连接较简便等优点。当飞行速度增大到一定程度后，薄金属蒙皮在局部空气动力作用下就难以保持良好的气动外形。同时，薄金属蒙皮的机翼结构，也不容易获得必要的抗扭刚度。机翼结构形式(1)梁式机翼金属蒙皮机翼多梁式（多腹板式）机翼机翼结构形式(2)单块式机翼金属蒙皮机翼结构：单块式机翼蒙皮较厚;桁条较多而且较强;翼梁的缘条较弱有时缘条的横截面面积和桁条差不多。这种机翼的蒙皮，不仅具有良好的抗剪稳定性，而且有较好的抗压稳定性，因此它不仅能更好地承受机翼的扭矩，而且能同桁条一起承受机翼的大部分弯矩。由于这种机翼结构是由蒙皮、桁条和缘条组成一个整块构件来承受弯矩所引起的轴向力，所以叫做单块式机翼，现代飞机多采用单块式机翼。机翼结构形式(2)单块式机翼金属蒙皮机翼应用：如今，速度较高的飞机大多采用带两根或三根梁的单块式翼盒结构或多梁厚蒙皮式结构。受力特点：弯曲引起的轴向力由蒙皮、杨条和缘条组成的整体壁板承受。剪力由翼梁腹板承受。扭矩由蒙皮与翼梁腹板形成的闭室承受。优缺点：优点是:能较好地保持翼型;抗弯、扭刚度较大;受力构件分散。缺点是:不便于开大舱口;不便于承受集中载荷;接头连接复杂。机翼结构形式夹层结构机翼优点：承受大的局部空气动力和弯矩引起的轴向力，高速飞行时能保持外形。缺点：集中载荷承受能力弱，难修补。机翼结构形式复合结构机翼在靠近翼根而要开舱口的部分采用梁式结构，其余部分采用单块式结构。在复合式结构内，单块式部分的受力是分散的，梁式部分的受力是集中的，为了把单块式部分各构件分散承受的力，集中起来传递到梁式部分的翼梁上去，在单块式结构过渡到梁式结构的部位，通常都装有一些加强构件(例如加强内蒙皮等)，把两部分的受力构件很好地连接起来。如歼-6在翼根处为三角梁结构（梁式部分），开大舱口，内部安装起落架。外端为单块式，内部安装油箱。机翼结构形式翼梁强，剪力、弯矩较弱，剪力、少量弯矩单块式梁式厚薄蒙皮弱、少强、多腹板腹板缘条缘条、桁条、蒙皮组成的壁板蒙皮与腹板的盒段蒙皮与腹板的盒段桁条剪力弯矩扭矩梁式机翼与单块式机翼比较典型机翼的结构形式及构造机翼结构形式2.1.机翼结构典型机翼的结构形式及构造现代飞机机翼由三个部分组成:中央翼、左外机翼和右外机翼。中央翼是机身的一部分，提供外翼的连接点。每一个外翼都是由一个翼盒、前缘和后缘，以及一个翼尖组成。前缘有连接缝翼的连接点后缘有连接主起落架、副翼、襟翼和扰流板的连接点。典型机翼的结构形式及构造典型中央翼盒的构件：翼梁:前梁和后梁(有的飞机还有中间梁);桁条;翼肋:左、右侧根肋;蒙皮:上、下侧蒙皮壁板;隔框:前、后两个主隔框。典型机翼的结构形式及构造(1)构架式中央翼盒中央翼盒内部结构：前梁的内外表面都有加强件。典型机翼的结构形式及构造(2)多梁式中央翼盒主要组成构件包括:翼梁、桁条、翼肋和蒙皮。典型机翼的结构形式及构造(1)翼盒上蒙皮壁板与外翼的连接：中央翼盒的上蒙皮壁板与外翼盒上蒙皮壁板通过十字接头连接。十字接头有4个连接边，呈十字形状，下垂直边与中央翼盒翼肋(根肋)的腹板相连，水平的两个连接边分别与中央翼盒和外翼的上蒙皮壁板相连。典型机翼的结构形式及构造(2)中央翼盒下蒙皮壁板与外翼的连接：中央翼盒的下蒙皮壁板与外翼盒下蒙皮壁板通过T形接头连接。T形接头有三个连接边，呈T字形状，垂直边与中央翼盒翼肋(根肋)的腹板相连，水平的两个连接边分别与中央翼盒和外翼的下蒙皮壁板相连。典型机翼的结构形式及构