《飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)》課件-機(jī)翼結(jié)構(gòu)

飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)模塊：飛機(jī)結(jié)構(gòu)Knowledge機(jī)翼結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)機(jī)翼的外載荷及主要受力構(gòu)件2.機(jī)翼的功用與配置1.機(jī)翼結(jié)構(gòu)機(jī)翼的功用①產(chǎn)生升力。當(dāng)它具有上反角時(shí)，可為飛機(jī)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(jī)翼的空氣動(dòng)力效用③在機(jī)翼的前、后緣越來(lái)越多地裝有各種形式的襟翼、縫翼等增升裝置，以提高飛機(jī)的起降或機(jī)動(dòng)性能。④機(jī)翼上常安裝有起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)等其它部件。機(jī)翼的內(nèi)部空間常用來(lái)收藏主起落架和貯存燃油。機(jī)翼的配置根據(jù)機(jī)翼在機(jī)身上安裝的部位和形式，飛機(jī)可以分為上單翼飛機(jī)（安裝在機(jī)身上部）中單翼飛機(jī)（安裝在機(jī)身中部）下單翼飛機(jī)（安裝在機(jī)身下方）目前的民航運(yùn)輸機(jī)大部分為下單翼飛機(jī)機(jī)翼的配置上單翼下單翼

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

1、翼根Root-wing2、前緣Theleadingedge3、后緣thetrailingedge4、翼尖Wingtip機(jī)翼的外載荷及主要受力構(gòu)件2.機(jī)翼的功用與配置1.機(jī)翼結(jié)構(gòu)機(jī)翼的外載荷aerodynamic機(jī)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(jī)翼的外載荷上下表面產(chǎn)生了壓強(qiáng)差→總空氣動(dòng)力RR的方向向后向上→分力：升力L、阻力D機(jī)翼的外載荷注意點(diǎn)：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(dòng)力分布載荷機(jī)翼重力分布載荷機(jī)翼的主要受力構(gòu)件(1)機(jī)翼組成：機(jī)翼通常是由翼梁、桁條、翼肋和蒙皮等構(gòu)件組成。機(jī)翼結(jié)構(gòu)用于形成和保持必需的機(jī)翼外形以及承受外部載荷引起的剪力、彎矩和扭矩。機(jī)翼的主要受力構(gòu)件-翼梁腹板式翼梁能夠較好的利用機(jī)翼結(jié)構(gòu)高度減輕重量，制造方便。功用：承受機(jī)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(jī)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(qiáng)度要求。機(jī)翼的主要受力構(gòu)件-翼梁桁架式翼梁受剪力時(shí)，緣條之間的支柱承受拉力和壓力。機(jī)翼的主要受力構(gòu)件-縱墻縱墻也是機(jī)翼的主要縱向受力構(gòu)件。機(jī)翼的主要受力構(gòu)件-桁條Stringer?長(zhǎng)桁的主要功用是：?支持蒙皮，防止在空氣動(dòng)力作用下產(chǎn)生過(guò)大的局部變形，并與蒙皮一起把空氣動(dòng)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(jī)翼的扭矩和彎矩；?長(zhǎng)桁還能承受由彎矩引起的部分軸力。機(jī)翼的主要受力構(gòu)件-桁條機(jī)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(qiáng)翼肋a)腹板式普通翼肋b)腹板式加強(qiáng)翼肋c)桁架式加強(qiáng)翼肋機(jī)翼的主要受力構(gòu)件-翼肋普通翼肋和加強(qiáng)翼肋的功用是什么？

普通翼肋的功用是：構(gòu)成并保持機(jī)翼的形狀；把蒙皮和長(zhǎng)桁傳給它的空氣動(dòng)力載荷傳遞給翼梁腹板，而把空氣動(dòng)力形成的扭矩，通過(guò)鉚釘以剪流的形式傳遞給蒙皮；支持蒙皮、長(zhǎng)桁和翼梁腹板，提高它們的穩(wěn)定性。加強(qiáng)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(jī)翼的主要受力構(gòu)件-蒙皮

Skin作用：承受局部空氣動(dòng)力和形成機(jī)翼外形。金屬蒙皮機(jī)翼結(jié)構(gòu)中，蒙皮還承受扭矩和彎矩。金屬蒙皮分類(lèi)：?jiǎn)螌用善び砂X板制成夾層蒙皮由鋁合金板與鋁蜂窩夾芯膠結(jié)而成機(jī)翼的主要受力構(gòu)件-蒙皮蒙皮和桁條組合構(gòu)成機(jī)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(jī)翼的主要受力構(gòu)件-蒙皮機(jī)翼的主要受力構(gòu)件(2)形成機(jī)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(gè)機(jī)翼骨架外面，可以保證機(jī)翼外表光滑和形成必要的翼型。為了使蒙皮在局部空氣動(dòng)力作用下，不致產(chǎn)生過(guò)大的鼓脹和下陷，現(xiàn)代飛機(jī)都采用了金屬蒙皮。此外，桁條對(duì)保持機(jī)翼的外形也有一定作用。機(jī)翼的主要受力構(gòu)件(3)承力件：機(jī)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(dòng)。由于機(jī)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(jī)翼向上移動(dòng)。剪力主要是由翼梁腹板承受的。機(jī)翼的主要受力構(gòu)件彎矩承受件：彎矩要使機(jī)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(jī)翼的主要受力構(gòu)件扭矩承受件：機(jī)翼受扭矩作用時(shí)，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(rèn)為，扭矩是由蒙皮形成的整個(gè)合圍框承受的。Knowledge機(jī)翼結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)典型機(jī)翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式2.1.機(jī)翼結(jié)構(gòu)機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式機(jī)翼布質(zhì)蒙皮機(jī)翼夾層結(jié)構(gòu)機(jī)翼金屬蒙皮機(jī)翼梁式機(jī)翼單梁式機(jī)翼雙梁式機(jī)翼多梁式機(jī)翼單塊式機(jī)翼機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式(1)承力：布質(zhì)蒙皮在機(jī)翼承受彎曲、扭轉(zhuǎn)作用時(shí)，很容易變形，因此它不能承受機(jī)翼的彎矩和扭矩，只能承受由于局部空氣動(dòng)力(吸力或壓力)所產(chǎn)生的張力布質(zhì)蒙皮機(jī)翼機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式(2)薄金屬前緣布質(zhì)蒙皮：由于機(jī)翼前緣的局部空氣動(dòng)力較大，布質(zhì)蒙皮機(jī)翼的前緣常采用薄金屬蒙皮制成。這種機(jī)翼的扭矩，一部分由加強(qiáng)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(jī)翼布質(zhì)蒙皮機(jī)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(shí)，會(huì)使機(jī)翼的空氣動(dòng)力性能受到很大影響，所以只適用于低速輕型飛機(jī)。運(yùn)五飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)：金屬蒙皮機(jī)翼不僅能承受局部空氣動(dòng)力，而且能承受機(jī)翼的扭矩和彎矩。翼梁腹板承受剪力，機(jī)翼上下蒙皮和腹板組成的合圍框承受扭矩，同時(shí)蒙皮還參與承受彎矩，是這類(lèi)機(jī)翼結(jié)構(gòu)受力的共同點(diǎn)。然而，機(jī)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(jī)翼結(jié)構(gòu)又可分為梁式和單塊式兩類(lèi)。金屬蒙皮機(jī)翼梁式單塊式機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式(1)梁式機(jī)翼結(jié)構(gòu)：梁式機(jī)翼通常有單梁式和雙梁式兩種。它們裝有一根或兩根強(qiáng)有力的翼梁，蒙皮很薄，和條的數(shù)量不多而且較弱，有些機(jī)翼的桁條還是分段斷開(kāi)的。桁條：梁式機(jī)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(dòng)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(jī)翼蒙皮的抗壓穩(wěn)定性很差，機(jī)翼彎曲時(shí)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(dān)的拉伸力也很小。由此可見(jiàn)，彎矩引起的軸向力主要是由翼梁緣條承受的。機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式(1)梁式機(jī)翼梁式機(jī)翼的受力特點(diǎn)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(duì)雙梁式機(jī)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(jī)翼結(jié)構(gòu)形式(1)梁式機(jī)翼金屬蒙皮機(jī)翼優(yōu)缺點(diǎn)：梁式機(jī)翼的主要受力構(gòu)件是翼梁，因此它具有便于開(kāi)口、與機(jī)身(或機(jī)翼中段)連接較簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)飛行速度增大到一定程度后，薄金屬蒙皮在局部空氣動(dòng)力作用下就難以保持良好的氣動(dòng)外形。同時(shí)，薄金屬蒙皮的機(jī)翼結(jié)構(gòu)，也不容易獲得必要的抗扭剛度。機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式(1)梁式機(jī)翼金屬蒙皮機(jī)翼多梁式（多腹板式）機(jī)翼機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式(2)單塊式機(jī)翼金屬蒙皮機(jī)翼結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螇K式機(jī)翼蒙皮較厚;桁條較多而且較強(qiáng);翼梁的緣條較弱有時(shí)緣條的橫截面面積和桁條差不多。這種機(jī)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(jī)翼的扭矩，而且能同桁條一起承受機(jī)翼的大部分彎矩。由于這種機(jī)翼結(jié)構(gòu)是由蒙皮、桁條和緣條組成一個(gè)整塊構(gòu)件來(lái)承受彎矩所引起的軸向力，所以叫做單塊式機(jī)翼，現(xiàn)代飛機(jī)多采用單塊式機(jī)翼。機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式(2)單塊式機(jī)翼金屬蒙皮機(jī)翼應(yīng)用：如今，速度較高的飛機(jī)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(diǎn)：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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是:不便于開(kāi)大艙口;不便于承受集中載荷;接頭連接復(fù)雜。機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式夾層結(jié)構(gòu)機(jī)翼優(yōu)點(diǎn)：承受大的局部空氣動(dòng)力和彎矩引起的軸向力，高速飛行時(shí)能保持外形。缺點(diǎn)：集中載荷承受能力弱，難修補(bǔ)。機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式復(fù)合結(jié)構(gòu)機(jī)翼在靠近翼根而要開(kāi)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(fù)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(lái)傳遞到梁式部分的翼梁上去，在單塊式結(jié)構(gòu)過(guò)渡到梁式結(jié)構(gòu)的部位，通常都裝有一些加強(qiáng)構(gòu)件(例如加強(qiáng)內(nèi)蒙皮等)，把兩部分的受力構(gòu)件很好地連接起來(lái)。如殲-6在翼根處為三角梁結(jié)構(gòu)（梁式部分），開(kāi)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(jī)翼結(jié)構(gòu)形式翼梁強(qiáng)，剪力、彎矩較弱，剪力、少量彎矩單塊式梁式厚薄蒙皮弱、少?gòu)?qiáng)、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(jī)翼與單塊式機(jī)翼比較典型機(jī)翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式2.1.機(jī)翼結(jié)構(gòu)典型機(jī)翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造現(xiàn)代飛機(jī)機(jī)翼由三個(gè)部分組成:中央翼、左外機(jī)翼和右外機(jī)翼。中央翼是機(jī)身的一部分，提供外翼的連接點(diǎn)。每一個(gè)外翼都是由一個(gè)翼盒、前緣和后緣，以及一個(gè)翼尖組成。前緣有連接縫翼的連接點(diǎn)后緣有連接主起落架、副翼、襟翼和擾流板的連接點(diǎn)。典型機(jī)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(jī)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(gè)主隔框。典型機(jī)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(qiáng)件。典型機(jī)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(jī)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(guò)十字接頭連接。十字接頭有4個(gè)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(gè)連接邊分別與中央翼盒和外翼的上蒙皮壁板相連。典型機(jī)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(guò)T形接頭連接。T形接頭有三個(gè)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(gè)連接邊分別與中央翼盒和外翼的下蒙皮壁板相連。典型機(jī)翼的結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)