第06讲—翼面结构(1)

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1、1第第 六六 讲讲2第四章 机翼、尾翼结构分析与设计4.1 机翼的功用与要求机翼的功用与要求 机翼的用途机翼的用途一、机翼的功用一、机翼的功用产生升力，保证飞机战术技术所规定的飞行产生升力，保证飞机战术技术所规定的飞行和机动性能要求和机动性能要求保证飞机横向稳定性、操纵性以及增升、增保证飞机横向稳定性、操纵性以及增升、增阻效能阻效能安装起落架、发动机、武器等安装起落架、发动机、武器等装载燃油、军械、设备等装载燃油、军械、设备等31- 1- 骨架翼粱；骨架翼粱；2- 2- 腹板和桁条；腹板和桁条；3- 3- 襟翼；襟翼；4- 4- 扰流片；扰流片；5- 5- 副翼；副翼；6- 6- 蒙皮；蒙皮；

2、7- 7- 前缘缝翼；前缘缝翼；8- 8- 挂架；挂架；9- 9- 翼肋翼肋 机翼的构成机翼的构成4 机翼的质量机翼的质量机翼占飞机机翼占飞机机体质量机体质量的的30%50%；占整个；占整个飞机质量飞机质量的的8%15%。机翼占飞机机翼占飞机全阻力全阻力的的30%50%。5飞机结构设计的基本要求飞机结构设计的基本要求q 飞机结构设计的基本要求飞机结构设计的基本要求气动要求气动要求重量要求重量要求使用维护要求使用维护要求工艺要求工艺要求二、机翼结构的设计要求二、机翼结构的设计要求q 机翼的设计要求与上述四项基本要求是一致的，然而由于功用机翼的设计要求与上述四项基本要求是一致的，然而由于功用不同，

3、侧重点有所不同。不同，侧重点有所不同。机翼的主要要求机翼的主要要求：气动、强度、刚度、寿命、重量要求是主要要气动、强度、刚度、寿命、重量要求是主要要求求。这是由机翼的功用、载荷和外形特征因素所这是由机翼的功用、载荷和外形特征因素所决定的。决定的。62)重量要求：重量要求：在外形、装载和连接情况已定的条件下，重量在外形、装载和连接情况已定的条件下，重量（包括重量分布）要求是机翼（包括重量分布）要求是机翼的主要要求，就是的主要要求，就是要设计出一个既能满足强度、刚度和一定寿命要求，而又要设计出一个既能满足强度、刚度和一定寿命要求，而又尽可能轻的结构来。（强度包括：静强度、动强度和疲劳尽可能轻的结构

4、来。（强度包括：静强度、动强度和疲劳强度等）强度等）1)气动要求：气动要求：机翼主要用于产生升力，因此主要是空气动力机翼主要用于产生升力，因此主要是空气动力方面的要求。机翼的气动特性由其外形参数（展弦比方面的要求。机翼的气动特性由其外形参数（展弦比、相相对厚度对厚度c、后掠角后掠角等）来保证，这些参数在总体设计时已等）来保证，这些参数在总体设计时已经确定。结构设计时，则从强度、刚度、表面光滑度等各经确定。结构设计时，则从强度、刚度、表面光滑度等各方面保证机翼气动外形要求。方面保证机翼气动外形要求。机翼的主要要求（机翼的主要要求（机翼的主要要求（1 1 1）73)使用、维护要求：使用、维护要求：

5、要求飞机使用方便，并便于检查、维护要求飞机使用方便，并便于检查、维护和修理。机翼内部通常有操纵系统零构件、燃油管路、电和修理。机翼内部通常有操纵系统零构件、燃油管路、电器线路、液压管路等，对这些系统和线路要经常检查调整。器线路、液压管路等，对这些系统和线路要经常检查调整。机翼内部安排有整体油箱时，需常对油箱进行检查维护，机翼内部安排有整体油箱时，需常对油箱进行检查维护，以保证油箱的密封可靠。按破损安全原则设计的机翼，对以保证油箱的密封可靠。按破损安全原则设计的机翼，对影响飞行安全的结构需定期检查。影响飞行安全的结构需定期检查。对所有要求检查维护的对所有要求检查维护的部位，都应有良好的可达性，必

6、须设置一定数量的开口部位，都应有良好的可达性，必须设置一定数量的开口。4)工艺性和经济性要求：工艺性和经济性要求：与一般与一般的飞机结构相同。的飞机结构相同。机翼的主要要求（机翼的主要要求（机翼的主要要求（2 2 2）84.2 机翼的载荷与内力机翼的载荷与内力一、机翼的外载荷一、机翼的外载荷1、气动载荷气动载荷 ：空气动力载荷空气动力载荷 qa 是分是分布载荷，直接作用在机翼的主体和布载荷，直接作用在机翼的主体和各副翼的表面上。各副翼本身虽承各副翼的表面上。各副翼本身虽承受分布载荷，但因它们都以有限的受分布载荷，但因它们都以有限的连接点与机翼主体相连，因此这些连接点与机翼主体相连，因此这些载荷

7、均通过接头以集中力形式传给载荷均通过接头以集中力形式传给机翼主体。机翼主体。作用在机翼上的载荷有气动载荷气动载荷结构质量载荷结构质量载荷接点载荷接点载荷分布载荷分布载荷集中载荷集中载荷92、结构质量力：机翼本身结构的质量力机翼本身结构的质量力 qc，也是分布载荷也是分布载荷。3、接点载荷：连接在机翼上的其它部件传来的力和布置在机翼内连接在机翼上的其它部件传来的力和布置在机翼内外各种装载产生的质量力。除了在以翼箱作为整体油箱情况下外各种装载产生的质量力。除了在以翼箱作为整体油箱情况下燃油产生的载荷是分布载荷外，一般这些载荷均是通过几个连燃油产生的载荷是分布载荷外，一般这些载荷均是通过几个连接点，

8、以集中力形式传给机翼主要结构的，其中有些力的数值接点，以集中力形式传给机翼主要结构的，其中有些力的数值可能很大。可能很大。 作为简化模型，当机翼分成两半与机身在其侧边相连时，可把每半个机翼看作固定支持或弹性支持在机身上的悬臂梁。若机翼为一整体时，则把它看作是支持在机身上的双支点外伸梁。二、机翼的边界条件二、机翼的边界条件三、悬臂梁的剪力和弯矩三、悬臂梁的剪力和弯矩Q+dQQQQ+dQQ - ( Q + dQ ) - qdx = 0dQ / dx = -q10机翼上的载荷向机身传递过程中，在机翼中引起的内力有：剪力机翼上的载荷向机身传递过程中，在机翼中引起的内力有：剪力 Qn，Qh，弯矩弯矩Mn

9、，Mh 和扭矩和扭矩 Mt。M+qdx(dx/2)+(Q+dQ)dx-(M+dM)= 0 dM / dx = Q通常通常 Qn Qh， Mn Mh，而弦平面内的结构宽度和惯性而弦平面内的结构宽度和惯性矩很大，矩很大， Qh和和 Mh引起的正应引起的正应力和剪应力比力和剪应力比 Qn和和 Mn引起的引起的应力小得多，故近似分析时常应力小得多，故近似分析时常不考虑不考虑Qh和和 Mh，只考虑，只考虑Qn, Mn 和和Mt ，并且将它们简写为，并且将它们简写为 Q、M 和和 Mt 。Q+dQQQQ+dQ图4-2 机翼的总体内力四、机翼的内力四、机翼的内力11v 机翼任一剖面中的分布载荷所引起的剪力和

10、弯矩为机翼任一剖面中的分布载荷所引起的剪力和弯矩为式中式中 q = = qa - qc l / 2 机翼半展长机翼半展长v 分布载荷引起的剖面扭矩分布载荷引起的剖面扭矩zliPqdzQ2/zlQdzM2/式中式中 mt = = qae + qcd l / 2 机翼半展长机翼半展长zlttdzmM2/刚心轴线刚心轴线124.3 机翼的结构形式机翼的结构形式在具体的结构尚未设计确定以在具体的结构尚未设计确定以前，刚心线位置还不知道，这时可前，刚心线位置还不知道，这时可以近似取一根垂直于机身轴线的直以近似取一根垂直于机身轴线的直线作为相对轴。线作为相对轴。对相对轴的扭转虽然不是真正对相对轴的扭转虽然

11、不是真正的扭矩，但在弯扭未曾分开计算的的扭矩，但在弯扭未曾分开计算的情况下，求得的正应力、剪应力与情况下，求得的正应力、剪应力与弯扭分开计算的结构（扭矩按相对弯扭分开计算的结构（扭矩按相对刚心轴计算）完全相同。刚心轴计算）完全相同。机翼元件机翼元件纵向元件：纵向元件：翼梁、纵墙、桁条翼梁、纵墙、桁条横向元件：横向元件：普通翼肋、加强翼肋普通翼肋、加强翼肋蒙蒙 皮皮组成内部组成内部受力骨架受力骨架机翼结构组成机翼结构组成13一、各元件的承载特点一、各元件的承载特点这些元件的基本功用是这些元件的基本功用是：形成和保持机翼外形，以产生气动力，：形成和保持机翼外形，以产生气动力，承受和传递外载荷。承受