飛機(jī)結(jié)構(gòu)第三章翼面結(jié)構(gòu)分析

1、會(huì)計(jì)學(xué)1飛機(jī)結(jié)構(gòu)第三章翼面結(jié)構(gòu)分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)第三章翼面結(jié)構(gòu)分析第1頁(yè)/共176頁(yè)u外力及其分類：外力及其分類：外力是外部物體對(duì)構(gòu)件的作用力，包括外加載荷和外力是外部物體對(duì)構(gòu)件的作用力，包括外加載荷和約束反力。約束反力。按外力的作用方式分為：表面力和體積力。按外力的作用方式分為：表面力和體積力。 表面力：作用于物體表面的力，又可分為分表面力：作用于物體表面的力，又可分為分 布力和集中力布力和集中力 體積力：連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)上的力。如體積力：連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)上的力。如物體的重力和慣性力。物體的重力和慣性力。 第2頁(yè)/共176頁(yè)按外力是否隨時(shí)間變化分為：靜載荷和動(dòng)載荷。按外力是否隨時(shí)間變化

2、分為：靜載荷和動(dòng)載荷。 靜載荷：載荷緩慢地由零增加到某一定值后，靜載荷：載荷緩慢地由零增加到某一定值后，就保持不變或變動(dòng)很不顯著，稱為靜載荷。就保持不變或變動(dòng)很不顯著，稱為靜載荷。 動(dòng)載荷：載荷隨時(shí)間變化，可分為交變載荷和動(dòng)載荷：載荷隨時(shí)間變化，可分為交變載荷和沖擊載荷。沖擊載荷。 第3頁(yè)/共176頁(yè)u內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念 1.內(nèi)力：內(nèi)力： 由于變形引起的物體內(nèi)部的由于變形引起的物體內(nèi)部的附加力。附加力。 物體受外力作用后，由于變物體受外力作用后，由于變形，其內(nèi)部各點(diǎn)均會(huì)發(fā)生相對(duì)形，其內(nèi)部各點(diǎn)均會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，因而產(chǎn)生相互作用力。位移，因而產(chǎn)生相互作用力。第4頁(yè)/共

3、176頁(yè)u內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念 2.截面法：截面法： 為求出內(nèi)力，采用截面法。為求出內(nèi)力，采用截面法。 變形體內(nèi)力的特征：變形體內(nèi)力的特征： （1）連續(xù)分布力系；（）連續(xù)分布力系；（2）與外力組成平衡力系）與外力組成平衡力系。第5頁(yè)/共176頁(yè)u內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念 2.截面法：截面法： 內(nèi)力的主矢和主矩：內(nèi)力的主矢和主矩：第6頁(yè)/共176頁(yè)u內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念 2.截面法：截面法： 內(nèi)力的分量：內(nèi)力的分量：N軸力軸力T扭矩扭矩Qy、Qz剪力剪力My、Mz彎矩彎矩第7頁(yè)/共176頁(yè)u內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)

4、力、截面法和應(yīng)力的概念 2.截面法：截面法： 主要步驟：主要步驟： 1）沿截面假想地截開截開，留下一部分作為研究）沿截面假想地截開截開，留下一部分作為研究對(duì)象，棄去另一部分；對(duì)象，棄去另一部分；第8頁(yè)/共176頁(yè)u內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念 2.截面法：截面法： 主要步驟：主要步驟： 2）用作用于截面上的內(nèi)力代替棄去部分對(duì)留下部）用作用于截面上的內(nèi)力代替棄去部分對(duì)留下部分的作用；分的作用； 3）對(duì)留下部分，列平衡平衡方程求出內(nèi)力。）對(duì)留下部分，列平衡平衡方程求出內(nèi)力。第9頁(yè)/共176頁(yè)u內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念內(nèi)力、截面法和應(yīng)力的概念 3.應(yīng)力：應(yīng)力：為了表示內(nèi)力在一點(diǎn)處

5、的為了表示內(nèi)力在一點(diǎn)處的強(qiáng)度，引入內(nèi)力集度強(qiáng)度，引入內(nèi)力集度,即應(yīng)即應(yīng)力的概念。力的概念。第10頁(yè)/共176頁(yè)u桿件基本變形形式桿件基本變形形式 1.拉伸或壓縮拉伸或壓縮第11頁(yè)/共176頁(yè)u桿件基本變形形式桿件基本變形形式 2.剪切剪切第12頁(yè)/共176頁(yè)u桿件基本變形形式桿件基本變形形式 3.扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)第13頁(yè)/共176頁(yè)u桿件基本變形形式桿件基本變形形式 4.彎曲彎曲若同時(shí)發(fā)生幾種基本變形，若同時(shí)發(fā)生幾種基本變形，則稱為組合變形。則稱為組合變形。第14頁(yè)/共176頁(yè)第三章第三章 翼面結(jié)構(gòu)分析翼面結(jié)構(gòu)分析第15頁(yè)/共176頁(yè)1 機(jī)翼和尾翼的功用、設(shè)計(jì)要求和外載特點(diǎn)機(jī)翼和尾翼的功用、設(shè)計(jì)要求和

6、外載特點(diǎn)1. 1. 機(jī)翼的功用：機(jī)翼的功用：1）主要功用是產(chǎn)生升力，保證飛機(jī)的飛行性能和機(jī)動(dòng)性能； 布置副翼、擾流片等進(jìn)行橫向操縱； 布置襟翼、縫翼增升裝置改善飛機(jī)起降性能。 2）安裝其它部件，如起落 架 、發(fā)動(dòng)機(jī)等； 裝載燃油等。 機(jī)翼的結(jié)構(gòu)重量占全機(jī)結(jié)構(gòu) 重量 的30%50%，占全機(jī) 質(zhì)量的8%15%，機(jī)翼產(chǎn)生 的阻力是全機(jī) 阻力的30 % 50%。一、機(jī)翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求一、機(jī)翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求第16頁(yè)/共176頁(yè)一、機(jī)翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求一、機(jī)翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求現(xiàn)代旅客機(jī)的機(jī)翼現(xiàn)代旅客機(jī)的機(jī)翼1- 1-翼梁；翼梁；2- 2-桁條；桁條；3- 3-襟翼；襟翼；4- 4-擾流

7、片；擾流片；5- 5-副翼；副翼；6- 6-蒙皮；蒙皮；7- 7-前緣縫翼；前緣縫翼；8- 8-掛架；掛架；9- 9-翼肋翼肋。第17頁(yè)/共176頁(yè)一、機(jī)翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求一、機(jī)翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求第18頁(yè)/共176頁(yè)2. 2. 機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：1）滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本要求。 2）由于各結(jié)構(gòu)部件功用不同，故設(shè)計(jì)要求的側(cè)重點(diǎn)有所不同： 主要功用是產(chǎn)生升力 氣動(dòng)性要求氣動(dòng)性要求是首要的：機(jī)翼保證產(chǎn)生足夠 升力，還要求阻力盡量??； 最小重量要求是主要要求：解決好強(qiáng)度強(qiáng)度、剛度剛度、最小重量最小重量之間的矛盾，速度提高矛盾突出； 使用、維修要求：保證燃油系統(tǒng)的可靠性； 工藝性

8、和經(jīng)濟(jì)性要求，與一般飛機(jī)結(jié)構(gòu)相同。一、機(jī)翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求一、機(jī)翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求第19頁(yè)/共176頁(yè)1. 1. 尾翼的主要功用：尾翼的主要功用： 一般由水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）組成。1）平尾保證飛機(jī)的縱向（俯仰）穩(wěn)定性，并實(shí)施飛機(jī)縱向的操縱； 2）垂尾保證飛機(jī)航向穩(wěn)定性，并實(shí)施對(duì)飛機(jī)航向的操縱。 二、尾翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求二、尾翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求第20頁(yè)/共176頁(yè)2. 2. 尾翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：尾翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求： 尾翼也是一個(gè)升力面，設(shè)計(jì)要求和構(gòu)造與機(jī)翼類似 ： 保證氣動(dòng)性； 具有足夠強(qiáng)度、剛度、損傷容限、壽命，最小重量 二、尾翼的功用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求二、尾翼的功用與結(jié)

9、構(gòu)設(shè)計(jì)要求第21頁(yè)/共176頁(yè)1. 1. 外載類型：外載類型：1）空氣動(dòng)力載荷。 2）其他部件、裝載傳來的載荷，如：起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱等。（集中載荷、分布載荷）3) 機(jī)翼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量力 三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)第22頁(yè)/共176頁(yè)2. 2. 機(jī)翼總體受力：機(jī)翼總體受力：1 1）兩種簡(jiǎn)化形式：）兩種簡(jiǎn)化形式： 將每半個(gè)機(jī)翼看作支持在機(jī)身上的懸臂梁； 看作支持在機(jī)身上的雙支點(diǎn)外伸梁。 三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)2 2）與一般工程梁相比的特殊性）與一般工程梁相比的特殊性： 機(jī)翼高度(厚度)小，但其弦向尺寸（相對(duì)于梁寬）大多與翼展有相同量級(jí)（尤其如三角翼）； 機(jī)翼在機(jī)身上的固定形

10、式復(fù)雜，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)支承的彈性效應(yīng)。 第23頁(yè)/共176頁(yè)3 3）機(jī)翼總體內(nèi)力：）機(jī)翼總體內(nèi)力： 剪力 Q：Qn, Qh； 彎矩 M：Mn, Mh； 扭矩 Mt ； 三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)第24頁(yè)/共176頁(yè) 3 3）機(jī)翼總體內(nèi)力：）機(jī)翼總體內(nèi)力： 由于阻力相對(duì)升力很小，其引起的剪力、彎矩常?？梢院雎?。 三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)第25頁(yè)/共176頁(yè)4）機(jī)翼的扭矩機(jī)翼的扭矩翼剖面的三個(gè)特征點(diǎn)：翼剖面的三個(gè)特征點(diǎn)：剛心：剛心：翼剖面上使結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的外力與翼弦的交點(diǎn)。 當(dāng)剪力作用于該點(diǎn)時(shí)，機(jī)翼只彎不扭，或機(jī)翼受扭時(shí)，將 繞其旋轉(zhuǎn)。壓心壓心（壓力中心）：翼剖面上 氣動(dòng)載

11、荷的合力與翼弦 的交點(diǎn)，也稱焦點(diǎn)。 q氣動(dòng)大小同該處翼弦 長(zhǎng)成正比，沿展向近似線 性分布作用在壓力中心線 上，方向近似垂直翼弦。三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)第26頁(yè)/共176頁(yè)4）機(jī)翼的扭矩機(jī)翼的扭矩翼剖面的三個(gè)特征點(diǎn)：翼剖面的三個(gè)特征點(diǎn)：質(zhì)心：質(zhì)心：機(jī)翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量力與翼弦的交點(diǎn)。 亞音速飛行時(shí)：通常壓心在弦長(zhǎng)28%處；剛心在弦長(zhǎng)38%40%處；質(zhì)心在弦長(zhǎng)42%45%處。扭矩產(chǎn)生原因：扭矩產(chǎn)生原因：三心（壓心、剛心、質(zhì)心）不重合三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)第27頁(yè)/共176頁(yè)機(jī)翼在外載荷下的變形機(jī)翼在外載荷下的變形三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)機(jī)翼與外載荷相平衡的內(nèi)力機(jī)翼與

12、外載荷相平衡的內(nèi)力第28頁(yè)/共176頁(yè)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)三、機(jī)翼的外載特點(diǎn)3. 內(nèi)力分布特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)力分布特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1. 分布力作用下：（從翼尖到翼根）內(nèi)力逐漸增大機(jī)翼外形逐漸變寬變厚、內(nèi)部構(gòu)件增強(qiáng)2. 集中力作用下： 剪力圖、扭矩圖發(fā)生突變，彎矩圖轉(zhuǎn)折 該處應(yīng)加強(qiáng)3. 卸載作用： 裝載可減小翼根最大內(nèi)力（剪力、彎矩、扭矩部件在剛心前）（機(jī)翼的內(nèi)力圖）（機(jī)翼的內(nèi)力圖） 第29頁(yè)/共176頁(yè)安定面的受力情況與機(jī)翼類似。 四、尾翼的外載特點(diǎn)四、尾翼的外載特點(diǎn)安定面：安定面：氣動(dòng)力、質(zhì)量力、舵面懸掛接頭傳來的集中力。舵面：舵面：氣動(dòng)力、質(zhì)量力 第30頁(yè)/共176頁(yè)尾翼上的氣動(dòng)力外載：尾翼

13、上的氣動(dòng)力外載：1）平衡載荷：平衡載荷： 保證飛機(jī)縱向氣動(dòng)力矩平衡的平尾上的載荷。此時(shí)水平安定面上的載荷往往與升降舵的載荷方向相反，平尾受到較大扭矩。2） 機(jī)動(dòng)載荷：機(jī)動(dòng)載荷： 在不平靜氣流或機(jī)動(dòng)飛行時(shí)偏轉(zhuǎn)升降舵或方向舵產(chǎn)生的載荷，是尾翼的主要受力情況。3）不對(duì)稱載荷：）不對(duì)稱載荷： 平尾：側(cè)滑或橫滾引起，載荷本身比機(jī)動(dòng)載荷小的多，但引起的力矩較大。 垂尾：除和平尾相同的橫滾影響外，多發(fā)飛機(jī)不對(duì)稱的發(fā)動(dòng)機(jī)推力也會(huì)引起垂尾上的載荷。四、尾翼的外載特點(diǎn)四、尾翼的外載特點(diǎn)第31頁(yè)/共176頁(yè)3 3）不對(duì)稱載荷：）不對(duì)稱載荷：四、尾翼的外載特點(diǎn)四、尾翼的外載特點(diǎn)第32頁(yè)/共176頁(yè)2 翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)

14、件及其受力特性翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件及其受力特性一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件機(jī)翼結(jié)構(gòu)：機(jī)翼結(jié)構(gòu)： 蒙皮蒙皮縱向骨架縱向骨架： 翼梁（緣條、腹板）翼梁（緣條、腹板） 縱墻縱墻 桁條桁條橫向骨架橫向骨架： 翼肋（普通肋、加強(qiáng)肋）翼肋（普通肋、加強(qiáng)肋）第33頁(yè)/共176頁(yè)機(jī)翼結(jié)構(gòu)：機(jī)翼結(jié)構(gòu)： 蒙皮蒙皮縱向骨架縱向骨架： 翼梁（緣條、腹板）翼梁（緣條、腹板） 縱墻縱墻 桁條桁條橫向骨架橫向骨架： 翼肋（普通肋、加強(qiáng)肋）翼肋（普通肋、加強(qiáng)肋）一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件第34頁(yè)/共176頁(yè)機(jī)翼結(jié)構(gòu)：機(jī)翼結(jié)構(gòu)： 蒙皮蒙皮縱向骨架縱向骨架： 翼梁（緣條、腹板）翼梁（緣條、腹板）

15、縱墻縱墻 桁條桁條橫向骨架橫向骨架： 翼肋（普通肋、加強(qiáng)肋）翼肋（普通肋、加強(qiáng)肋）一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件機(jī)翼典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件剖面機(jī)翼典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件剖面第35頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件殲六飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)殲六飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)第36頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件殲七飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)殲七飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)第37頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件1.蒙皮蒙皮直接功用：直接功用： 形成流線型機(jī)翼外表面。承載：承載： 垂直其表面的局部氣動(dòng)載荷； 參與機(jī)翼總體受力； 較厚蒙皮與長(zhǎng)桁一起組成壁 板，承受機(jī)翼彎矩引起的軸 力金屬蒙

16、皮金屬蒙皮 整體蒙皮整體蒙皮（整體壁板（整體壁板）第38頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件1.蒙皮蒙皮金屬蒙皮：金屬蒙皮： 硬鋁或超硬鋁合金、鈦合金（M=2.5）、不銹鋼（M=3）等。 夾層蒙皮：夾層蒙皮：1）上下面板 + 中間疏松性結(jié)構(gòu)芯層（泡沫塑料、輕木等） 第39頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件夾層蒙皮：夾層蒙皮：2）上下面板 + 中間蜂窩芯層上下面板 + 中間波紋板芯層第40頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件壁板壁板(加筋板加筋板)：1）薄板式壁板薄板式壁板蒙皮較薄，可視為薄板承力蒙皮與長(zhǎng)桁鉚接承力蒙皮與長(zhǎng)桁鉚接

17、 組合式壁板組合式壁板 蒙皮較厚，臨界失穩(wěn)應(yīng)力與長(zhǎng)桁接近。第41頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件壁板壁板(加筋板加筋板)：3 3）整體壁板）整體壁板 整塊材料加工而成，重量輕、強(qiáng)度高。優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)的總體和局部剛度好，蒙皮不易失穩(wěn)； 機(jī)翼表面光滑，提高了氣動(dòng)外形準(zhǔn)確度； 減少了裝配量、釘孔應(yīng)力集中及對(duì)壁板截 面積的消弱。缺點(diǎn)： 裝配中可能引起拉伸等原因產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，易引起應(yīng)力腐蝕； 設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)對(duì)裂紋擴(kuò)展較敏感。第42頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件2 長(zhǎng)桁：長(zhǎng)桁：參與機(jī)翼的總體受力承受機(jī)翼彎矩引起的部分軸向力；支持蒙皮，提高蒙皮的失穩(wěn)臨界應(yīng)力

18、。占機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量的25%40% （單塊式機(jī)翼，承受軸力的 主要元件） 或4%8%（薄蒙皮梁式機(jī) 翼，桁條不受軸力）第43頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件3 翼肋：翼肋：1）普通肋：）普通肋：（占機(jī)翼重量的8%12%） 維持翼剖面形狀 承受氣動(dòng)載荷 支持蒙皮和桁條和腹板，提高它們穩(wěn)定性2）加強(qiáng)肋：）加強(qiáng)肋： 普通肋的功用 機(jī)翼結(jié)構(gòu)的局部加強(qiáng)件，承受、傳遞集中載荷。（機(jī)翼同其它部件連接的固定接頭處、作為開口處加強(qiáng)件、懸掛部件處）第44頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件3）翼肋上的部分特征）翼肋上的部分特征 孔-減輕重量（通常翼肋腹板強(qiáng)度有富余）；孔

19、還可通過操縱系統(tǒng)的拉桿、電纜、各種管子等。 孔邊帶有彎邊，為了提高翼肋穩(wěn)定性和剛度。 有些腹板上壓有凹槽，作用相當(dāng)于弱支柱，增加腹板穩(wěn)定性和側(cè)向剛度。 分段，為了便于同翼梁腹板連接。第45頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件3）翼肋的構(gòu)造型式）翼肋的構(gòu)造型式（P210）腹板式、構(gòu)架式、圍框式、整體肋。第46頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件4 翼梁翼梁1）腹板式翼梁）腹板式翼梁 腹板緣條 單純受力構(gòu)件：剪力、彎矩腹板式翼梁典型剖面第47頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件2）整體式翼梁）整體式翼梁 高強(qiáng)度合金鋼（鍛造后加工）

20、剛度大 加工成型困難 腹板較厚3）桁架式翼梁）桁架式翼梁 上下緣條直支柱斜支柱第48頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件5 縱墻縱墻緣條弱或無（不宜承彎）功用同梁的腹板類似（承剪） 第49頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件6 機(jī)翼機(jī)身接頭機(jī)翼機(jī)身接頭 接頭形式視機(jī)翼結(jié)構(gòu)的受力型式而定 叉式接頭叉式接頭第50頁(yè)/共176頁(yè)一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件一、翼面結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件機(jī)翼主要構(gòu)件及其承力情況機(jī)翼主要構(gòu)件及其承力情況第51頁(yè)/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)中起主要作用的受力構(gòu)件的組成形式 飛機(jī)結(jié)構(gòu)及其典型構(gòu)件

21、大多為薄壁結(jié)構(gòu)，由最基本的板、桿元件連接組合而成。結(jié)構(gòu)受力型式的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則： 根據(jù)構(gòu)件的最佳受力特性進(jìn)行恰當(dāng)組合 使它們各自分擔(dān)最符合自身受力特性的載荷 使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)重量輕、剛度大。 第52頁(yè)/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性如圖：一兩端簡(jiǎn)支的高強(qiáng)鋁合金圓桿AB。已知桿剖面面積F=40mm2，l=80mm， E=72000MPa， b=420MPa。1）僅在P力作用下，該桿可以承受P值多大？2）若在桿中點(diǎn)處僅作用一橫向力Q，該桿能承受該橫向力Q最大是多 少？第53頁(yè)/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性1 1 桿桿： 只能承受（或傳遞）沿桿軸向的分

22、布力或集中力（宜受拉，受壓易失穩(wěn)）。 如：機(jī)翼中的長(zhǎng)桁、翼梁緣條。第54頁(yè)/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性2 2 板：板： 薄板：宜受面內(nèi)分布載荷（宜受拉；受剪切、受壓易失穩(wěn)）； 不宜受集中力，須附加構(gòu)件，將集中力擴(kuò)散成分布剪流。 如：墻、翼梁和翼肋的腹板。 厚板：能受分布載荷和一定程度的集中力（可受剪、拉、壓）。 第55頁(yè)/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性3 3 平面板桿結(jié)構(gòu)平面板桿結(jié)構(gòu)： 由位于同一平面的板、桿組成，適宜受作用在該平面內(nèi)的載荷。 薄板：板、桿之間只相互傳遞剪流； 桿軸向力 板只受剪（近似認(rèn)為）如：長(zhǎng)桁加強(qiáng)的蒙皮壁板結(jié)構(gòu) 第56頁(yè)

23、/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性3 3 平面板桿結(jié)構(gòu)平面板桿結(jié)構(gòu)： 三角形薄板桿結(jié)構(gòu)不能受剪第57頁(yè)/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性3 3 平面板桿結(jié)構(gòu)平面板桿結(jié)構(gòu)： 厚板是可以承受正應(yīng)力的。此時(shí)，雖然板能直接受拉，但并不把此力以橫向載荷形式傳給桿。為計(jì)算方便，往往把板的抗拉能力折算到桿上去，結(jié)構(gòu)仍然簡(jiǎn)化成受剪板和受軸力桿。第58頁(yè)/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性4 4 平面梁平面梁： 薄壁結(jié)構(gòu)組合梁 整體翼梁 腹板式翼梁第59頁(yè)/共176頁(yè)二、典型構(gòu)件的受力特性二、典型構(gòu)件的受力特性5 5 空間薄壁結(jié)構(gòu)與厚壁筒空間薄壁結(jié)

24、構(gòu)與厚壁筒： 平面板桿結(jié)構(gòu)在空間上的組合。 翼面結(jié)構(gòu)都可簡(jiǎn)化為薄壁盒式梁結(jié)構(gòu)。 盒式梁可分為單閉室、多閉室（靜不定結(jié)構(gòu)）。 （a）單閉室盒式梁（b）多閉室盒式梁（c）周緣封閉的薄壁梁第60頁(yè)/共176頁(yè)3 翼面典型結(jié)構(gòu)型式及其傳力分析翼面典型結(jié)構(gòu)型式及其傳力分析一、傳力分析方法一、傳力分析方法1.傳力分析傳力分析： 主要以工程梁理論為基礎(chǔ)，對(duì)結(jié)構(gòu)的傳力規(guī)律進(jìn)行以定性分析為主的分析工作。2. 傳力分析中的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化原則傳力分析中的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化原則（1）略去次要構(gòu)件和次要結(jié)構(gòu)部分；（2）略去構(gòu)件的次要受力特性；（3）簡(jiǎn)化集中連接為鉸支或固支，簡(jiǎn)化分散的鉚連接為連續(xù)連 接。第61頁(yè)/共176頁(yè)一、傳力分析

25、方法一、傳力分析方法3.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能承載的條件：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能承載的條件：（1）一個(gè)構(gòu)件能否傳遞這種或那種載荷，就要看該構(gòu)件在此種 載荷下能否滿足強(qiáng)度要求（不發(fā)生破壞）或在通常結(jié)構(gòu)效 率下（構(gòu)件的重量不應(yīng)過大）構(gòu)件的形變是否超過了允許 值；（2）必須考察結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的連 接能否傳遞該種作用載荷。 傳入 傳出 傳至基礎(chǔ)第62頁(yè)/共176頁(yè)一、傳力分析方法一、傳力分析方法4. 靜不定結(jié)構(gòu)受力時(shí)的剛度分配原則：靜不定結(jié)構(gòu)受力時(shí)的剛度分配原則：靜定結(jié)構(gòu)：靜定結(jié)構(gòu)： 與相對(duì)幾何位置（各元件、支座、作用力）有關(guān) 靜力平衡方程靜不定結(jié)構(gòu)：靜不定結(jié)構(gòu)： 相對(duì)幾何位置、各元件剛度、支承條件 靜力平衡方程+變形協(xié)調(diào)

26、條件 靜定結(jié)構(gòu)靜定結(jié)構(gòu) 靜不定結(jié)構(gòu)靜不定結(jié)構(gòu)第63頁(yè)/共176頁(yè)一、傳力分析方法一、傳力分析方法剛度分配原則：剛度分配原則： 在一定條件下（變形符合平剖面假設(shè)），結(jié)構(gòu)中各元件按照其大小的比例來分配載荷。平剖面假設(shè)平剖面假設(shè)： 變形前垂直梁中心線的平剖面平剖面，變形后仍然為平面（剛性橫截面假定）iiiKPPK第64頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式1. 薄蒙皮梁式薄蒙皮梁式 特點(diǎn)：特點(diǎn)：蒙皮薄，縱向翼梁很強(qiáng)翼梁很強(qiáng)，縱向長(zhǎng)桁少、弱，梁緣條剖面遠(yuǎn)大于桁條，通常分為左、右翼，通過梁、墻根部接頭與機(jī)身相連。梁通常位于翼剖面高度最大處，通常還有1、2根縱墻。 早期低速、現(xiàn)

27、代農(nóng)用飛機(jī)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：生存力差、不適于作整體油箱優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：連接簡(jiǎn)單、檢查維護(hù)方便、適于大開口第65頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式彎矩彎矩翼梁緣條翼梁緣條第66頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式剪力剪力翼梁腹板翼梁腹板第67頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式扭矩扭矩閉室（蒙皮閉室（蒙皮+ +梁或墻腹板）梁或墻腹板）第68頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式2. 多梁?jiǎn)螇K式多梁?jiǎn)螇K式 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 蒙皮較厚，與長(zhǎng)桁、翼梁緣條組成可受軸力的壁板承受總體彎矩；弱梁、強(qiáng)

28、桁，桁條剖面接近梁緣條，桁條布置較密；梁或墻與壁板形成封閉盒段，抗扭。通常整體機(jī)翼（貫穿機(jī)身）、可在翼展向設(shè)計(jì)有分離面，接頭多、結(jié)構(gòu)受力較分散、翼型較薄。 第69頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 連接復(fù)雜、裝配較難、檢查維護(hù)不方便、不適于大開口。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 生存力較好、適于作整體油箱、材料利用率較高。（可較輕）大型高亞音速運(yùn)輸機(jī)超音速戰(zhàn)斗機(jī)2. 2. 多梁?jiǎn)螇K式多梁?jiǎn)螇K式第70頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式彎矩彎矩壁板（蒙皮壁板（蒙皮+ +桁條桁條+ +緣條）緣條）剪力剪力梁或墻腹板梁或墻腹板扭矩扭矩閉室（閉室

29、（壁板壁板+ +梁或墻腹板）梁或墻腹板）2. 2. 多梁?jiǎn)螇K式多梁?jiǎn)螇K式第71頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式3. 多墻（梁）厚蒙皮式多墻（梁）厚蒙皮式 特點(diǎn)：特點(diǎn)：多墻（一般多于5個(gè)），蒙皮厚（可從幾mm至十幾mm），無長(zhǎng)桁，有少肋和多肋兩種，結(jié)合集中力的需要，至少每側(cè)機(jī)翼上要布置35個(gè)加強(qiáng)翼肋；整體機(jī)翼 （貫穿機(jī)身）或左右兩機(jī)翼、結(jié)構(gòu)受力 分散、翼型較薄。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：加工較難、成本高、檢查維護(hù)不方便。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度剛度大、材料利用率高 。較大M數(shù)超音速戰(zhàn)斗機(jī)第72頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式4. 混合式混合式 充分

30、利用各種受力型式的優(yōu)點(diǎn)。 單塊式過渡到梁式； 多檣過渡成梁式。 如圖：F10413根墻過渡到5根梁 較大M數(shù)超音速戰(zhàn)斗機(jī)第73頁(yè)/共176頁(yè)二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式5. 結(jié)構(gòu)型式的演變結(jié)構(gòu)型式的演變1）維形構(gòu)件和受力構(gòu)件的逐漸合并2）承剪和承扭的構(gòu)件作用基本相同，主要是承彎構(gòu)件的演變 梁式 單塊式 多腹板式 梁的緣條 蒙皮和桁條組成的壁板 蒙皮（整體壁板）蒙皮：薄蒙皮 較厚蒙皮 厚蒙皮（整體壁板）桁條：少桁弱桁 多桁強(qiáng)桁 整體壁板梁：強(qiáng)梁 弱梁 無梁 承受軸力的面積更分散、更靠近外表面 承彎構(gòu)件的有效高度更大 材料利用率高 蒙皮局部剛度、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度提高 第74頁(yè)/

31、共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析1. 作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞1）蒙皮的初始受載 蒙皮將氣動(dòng)載荷分別傳給長(zhǎng)桁和翼肋。 蒙皮支持在桁條和翼肋上，以壓力和吸力形式直接承受氣動(dòng)載荷。此時(shí)，蒙皮受拉伸（如果是厚蒙皮，則也受橫向彎曲）。 第75頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析1. 作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞2）長(zhǎng)桁的初始受載 長(zhǎng)桁把自身承擔(dān)的氣動(dòng)載荷傳給翼肋。第76頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析1. 作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載

32、荷的傳遞作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞3）翼肋的受載）翼肋的受載 翼肋把自身及收集到的氣動(dòng)載荷傳遞給蒙皮壁板、翼梁(墻)腹板組成的翼盒。a) Q產(chǎn)生的剪力產(chǎn)生的剪力 由梁的腹板傳遞。第77頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析1. 作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞3）翼肋的受載）翼肋的受載b) Q產(chǎn)生的彎曲內(nèi)力產(chǎn)生的彎曲內(nèi)力第78頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析1. 作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞3）翼肋的受載）翼肋的受載c) Mt的傳遞的傳遞 蒙皮與梁腹板組成閉室。平

33、衡剪流：ttMq第79頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析1. 作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞3）翼肋的受載）翼肋的受載第80頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析1. 作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞4）翼梁的受載）翼梁的受載 翼梁將翼肋傳來的剪力與軸力傳入“基礎(chǔ)”。翼梁的平衡及其內(nèi)力圖第81頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析1. 作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞作用在機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷的傳遞 雙梁直機(jī)翼的傳力分析雙梁直機(jī)翼的傳力分析第

34、82頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析2. 機(jī)翼上集中力的傳遞機(jī)翼上集中力的傳遞 必須在力的作用點(diǎn)處布置相應(yīng)的構(gòu)件擴(kuò)散集中力。 傳遞展向集中力時(shí)，可以布置輔助梁等縱向構(gòu)件； 傳遞翼肋平面內(nèi)的集中力時(shí)，可布置加強(qiáng)肋。 與普通肋相比，載荷傳遞過程相同，只是在集中力作用處，有力、力矩的突變，對(duì)機(jī)翼總體彎矩有影響。第83頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析3. 總體力在典型結(jié)構(gòu)型式中總體力在典型結(jié)構(gòu)型式中 的傳遞特性的傳遞特性1）多梁?jiǎn)螇K式機(jī)翼的總體力 傳力特征總體剪力總體彎矩總體扭矩第84頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式

35、的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析3. 總體力在典型結(jié)構(gòu)型式中總體力在典型結(jié)構(gòu)型式中 的傳遞特性的傳遞特性2）多墻式機(jī)翼的總體力傳力特征總體剪力第85頁(yè)/共176頁(yè)三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析三、典型翼面結(jié)構(gòu)型式的傳力分析3. 總體力在典型結(jié)構(gòu)型式中總體力在典型結(jié)構(gòu)型式中 的傳遞特性的傳遞特性2）多墻式機(jī)翼的總體力傳力特征總體彎矩總體扭矩第86頁(yè)/共176頁(yè)四、典型翼面結(jié)構(gòu)傳力分析要點(diǎn)四、典型翼面結(jié)構(gòu)傳力分析要點(diǎn)1. 典型元件的受力功用典型元件的受力功用1）蒙皮2）翼肋3）翼梁和墻4）長(zhǎng)桁2. 各典型型式受力特點(diǎn)的比較各典型型式受力特點(diǎn)的比較第87頁(yè)/共176頁(yè)4 機(jī)翼、機(jī)身連接區(qū)和結(jié)

36、構(gòu)布置變化區(qū)的傳力分析機(jī)翼、機(jī)身連接區(qū)和結(jié)構(gòu)布置變化區(qū)的傳力分析一、機(jī)翼、機(jī)身對(duì)接接頭處的傳力分析一、機(jī)翼、機(jī)身對(duì)接接頭處的傳力分析1.翼根集中對(duì)接接頭的構(gòu)造翼根集中對(duì)接接頭的構(gòu)造 型式與傳力分析型式與傳力分析 薄蒙皮梁式機(jī)翼： 翼梁貫通機(jī)身； 集中連接；剪力彎矩扭矩單梁式機(jī)翼接頭單梁式機(jī)翼接頭第88頁(yè)/共176頁(yè)一、機(jī)翼、機(jī)身對(duì)接接頭處的傳力分析一、機(jī)翼、機(jī)身對(duì)接接頭處的傳力分析2.帶中央翼時(shí)與機(jī)身對(duì)接處帶中央翼時(shí)與機(jī)身對(duì)接處的傳力分析的傳力分析1）對(duì)接接頭對(duì)接接頭 耳片接頭耳片接頭 空心銷空心銷 對(duì)接螺栓對(duì)接螺栓 角盒接頭角盒接頭 5-角盒接頭第89頁(yè)/共176頁(yè)一、機(jī)翼、機(jī)身對(duì)接接頭處的

37、傳力分析一、機(jī)翼、機(jī)身對(duì)接接頭處的傳力分析2.帶中央翼時(shí)與機(jī)身對(duì)接處帶中央翼時(shí)與機(jī)身對(duì)接處的傳力分析的傳力分析2）對(duì)接區(qū)傳力分析）對(duì)接區(qū)傳力分析a） 剪力剪力b b）扭矩）扭矩c c） 彎矩彎矩 對(duì)稱彎矩對(duì)稱彎矩 反對(duì)稱彎矩反對(duì)稱彎矩 第90頁(yè)/共176頁(yè)一、機(jī)翼、機(jī)身對(duì)接接頭處的傳力分析一、機(jī)翼、機(jī)身對(duì)接接頭處的傳力分析2.帶中央翼時(shí)與機(jī)身對(duì)接處帶中央翼時(shí)與機(jī)身對(duì)接處的傳力分析的傳力分析2）對(duì)接區(qū)傳力分析）對(duì)接區(qū)傳力分析c） 彎矩彎矩 對(duì)稱彎矩對(duì)稱彎矩 反對(duì)稱彎矩反對(duì)稱彎矩 第91頁(yè)/共176頁(yè)二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影響響 平剖面假設(shè)的情況對(duì)于

38、機(jī)翼根部情況不再符合。如限制扭轉(zhuǎn)、后掠機(jī)翼根部的后掠效應(yīng)。 平剖面假設(shè)：平剖面假設(shè)： 垂直于軸線的平剖面變形后仍保持平面并垂直于變形后的軸線。 某些機(jī)翼根部區(qū)域或變化區(qū)存在結(jié)構(gòu)參與問題第92頁(yè)/共176頁(yè)二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影響響1.機(jī)翼根部的限制扭轉(zhuǎn)機(jī)翼根部的限制扭轉(zhuǎn)機(jī)翼根部剖面由于翹曲引起的展向變形受到限制機(jī)身（中翼）對(duì)外翼產(chǎn)生附加的次應(yīng)力。機(jī)翼的實(shí)際應(yīng)力實(shí)際應(yīng)力 基本應(yīng)力基本應(yīng)力次應(yīng)力次應(yīng)力第93頁(yè)/共176頁(yè)二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影響響1.機(jī)翼根部的限制扭轉(zhuǎn)機(jī)翼根部的限制扭轉(zhuǎn)次應(yīng)力分布圣維

39、南原理： 如果把作用在物體上的一小部分邊界上的力系，用一個(gè)分布不同但靜力等效的力系（主矢量相同，對(duì)同一點(diǎn)的主矩也相同）代替，則僅在此邊界附近的應(yīng)力分布有顯著改變，而距該區(qū)域較遠(yuǎn)的地方幾乎沒有影響。 單梁式直機(jī)翼不存在限制扭轉(zhuǎn)作用。第94頁(yè)/共176頁(yè)二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影響響2.多梁?jiǎn)螇K式和多墻式機(jī)翼的根部只有幾個(gè)集中連接接頭與機(jī)身多梁?jiǎn)螇K式和多墻式機(jī)翼的根部只有幾個(gè)集中連接接頭與機(jī)身相連時(shí)的結(jié)構(gòu)參與問題相連時(shí)的結(jié)構(gòu)參與問題 在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的蒙皮上逐漸完成：通過蒙皮受剪，長(zhǎng)桁和蒙皮在參與段內(nèi)逐漸退出承受正應(yīng)力，轉(zhuǎn)由梁緣條承受。第95頁(yè)/共176頁(yè)二

40、、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影響響2.多梁?jiǎn)螇K式和多墻式機(jī)翼的根部只有幾個(gè)集中連接接頭與機(jī)身多梁?jiǎn)螇K式和多墻式機(jī)翼的根部只有幾個(gè)集中連接接頭與機(jī)身相連時(shí)的結(jié)構(gòu)參與問題相連時(shí)的結(jié)構(gòu)參與問題 越靠近梁緣條的縱向元件，其參與段越短。 第96頁(yè)/共176頁(yè)二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影二、根部連接盒結(jié)構(gòu)布置變化對(duì)機(jī)翼的影響響2.多梁?jiǎn)螇K式和多墻式機(jī)翼的根部只有幾個(gè)集中連接接頭與機(jī)身多梁?jiǎn)螇K式和多墻式機(jī)翼的根部只有幾個(gè)集中連接接頭與機(jī)身相連時(shí)的結(jié)構(gòu)參與問題相連時(shí)的結(jié)構(gòu)參與問題 第97頁(yè)/共176頁(yè)5 后掠機(jī)翼與三角機(jī)翼后掠機(jī)翼與三角機(jī)翼一、后掠機(jī)翼一、后掠機(jī)

41、翼1.后掠機(jī)翼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力特點(diǎn)后掠機(jī)翼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力特點(diǎn)： 有效改善跨音速飛行的氣動(dòng)問題。（1）剛度特點(diǎn)：）剛度特點(diǎn)： 展長(zhǎng)、順氣流剖面弦長(zhǎng)相同的前提下（則機(jī)翼面積、展弦比等參數(shù)相同）與直機(jī)翼相比：若達(dá)到同樣剛度，機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量增大。第98頁(yè)/共176頁(yè)一、后掠機(jī)翼一、后掠機(jī)翼1.后掠機(jī)翼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力特點(diǎn)后掠機(jī)翼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力特點(diǎn)：（2）變形特點(diǎn)和副翼反效：）變形特點(diǎn)和副翼反效： a） 剛心線后掠 附加扭轉(zhuǎn)變形 b）副翼反效剛心：剛心：翼剖面上使結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的外力作用點(diǎn)。第99頁(yè)/共176頁(yè)一、后掠機(jī)翼一、后掠機(jī)翼副翼副翼/ /舵面反效舵面反效： 本想偏轉(zhuǎn)副翼/舵面增加升力，但

42、升力卻減?。槐鞠肫D(zhuǎn)副翼/舵面減小升力，但升力卻增加。副翼偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的升力： 下偏角 Ya（+）由此產(chǎn)生的負(fù)升力：Ya Ma（扭轉(zhuǎn)力矩-低頭 - Yk若Ya Mk ，則扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大。第153頁(yè)/共176頁(yè)二、靜氣動(dòng)彈性現(xiàn)象二、靜氣動(dòng)彈性現(xiàn)象1.機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大3）前、后掠機(jī)翼的情況：）前、后掠機(jī)翼的情況： a 后掠機(jī)翼 產(chǎn)生附加負(fù)迎角 b 前掠機(jī)翼 產(chǎn)生附加正迎角第154頁(yè)/共176頁(yè)二、靜氣動(dòng)彈性現(xiàn)象二、靜氣動(dòng)彈性現(xiàn)象1.機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大4）幾點(diǎn)結(jié)論：）幾點(diǎn)結(jié)論：超音速飛行一般不會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大，因壓心顯著后移；后掠機(jī)翼有利于防止扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大，一般只需考慮防止副翼反效；前掠機(jī)翼與

43、后掠機(jī)翼相反，不需考慮副翼反效，需考慮扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大。大展弦比直機(jī)翼兩者均需考慮。5）防范措施）防范措施將剛心前移；提高機(jī)翼的剛度。第155頁(yè)/共176頁(yè)二、靜氣動(dòng)彈性現(xiàn)象二、靜氣動(dòng)彈性現(xiàn)象2. 副翼反效副翼反效1）原理原理副翼偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的升力： 下偏角 Ya由此產(chǎn)生的負(fù)升力：Ya Ma（扭轉(zhuǎn)力矩-低頭 - Yk若Ya Yk，則副翼反效。 近似認(rèn)為操縱力與飛行速度無關(guān)，而Yk V2 ，因而也存在一副翼反效的臨界速度。第156頁(yè)/共176頁(yè)二、靜氣動(dòng)彈性現(xiàn)象二、靜氣動(dòng)彈性現(xiàn)象2. 副翼反效副翼反效2）特點(diǎn)及）特點(diǎn)及防范措施防范措施 副翼反效在大展弦比后掠機(jī)翼上較嚴(yán)重。原因：展弦比大對(duì)剛度不利；后掠翼彎曲

44、引起順氣流翼剖面 的附加扭角，產(chǎn)生不利于操縱的附加氣動(dòng)力。措施：高速時(shí)改用內(nèi)副翼或擾流片； 增加機(jī)翼扭轉(zhuǎn)、彎曲剛度。 三角翼翼尖部分翼剖面很小，需特 別注意其扭轉(zhuǎn)剛度。措施：翼尖處截頭；副翼不一直伸 到翼尖，而是內(nèi)移一點(diǎn)。左：不利左：不利 右：有利右：有利第157頁(yè)/共176頁(yè)三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象1. 顫振顫振1）現(xiàn)象）現(xiàn)象 飛行速度達(dá)到一定值顫振臨界速度，飛機(jī)部件在氣動(dòng)力、彈性力和慣性力交互作用下發(fā)生的自激、不衰減的振動(dòng)。 當(dāng)速度超過顫振臨界速度，振動(dòng)將發(fā)散，并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)快速出現(xiàn)損傷或破壞。 最常見的動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象。2）分類）分類 機(jī)翼彎扭顫振機(jī)翼彎扭顫振：機(jī)翼的彎曲變形與扭轉(zhuǎn)

45、變形交感 而產(chǎn)生的振動(dòng)發(fā)散。 副翼彎曲顫振副翼彎曲顫振：副翼的偏轉(zhuǎn)與機(jī)翼的彎曲變形交 感而產(chǎn)生的振動(dòng)發(fā)散。 機(jī)翼彎扭顫振變形機(jī)翼彎扭顫振變形第158頁(yè)/共176頁(yè)1. 顫振顫振3）機(jī)翼彎扭顫振）機(jī)翼彎扭顫振 假設(shè)初始擾動(dòng)朝下，機(jī)翼下彎擾動(dòng)消失后：自由振動(dòng)（彈性力、慣性力、阻尼力）。 彎曲振動(dòng)引起彎曲振動(dòng)引起附加氣動(dòng)力附加氣動(dòng)力 機(jī)翼向上彎曲，相對(duì)速度 的氣流作用在機(jī)翼上，導(dǎo)致功角變化： 單位展長(zhǎng)上附加氣動(dòng)力大?。?0112yYCy Vb y三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象( )ay V 第159頁(yè)/共176頁(yè)三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象1. 顫振顫振3）機(jī)翼彎扭顫振）機(jī)翼彎扭顫振

46、彎曲振動(dòng)引起彎曲振動(dòng)引起附加氣動(dòng)力附加氣動(dòng)力 彎曲振動(dòng)產(chǎn)生附加氣動(dòng)力同彎曲振動(dòng)方向相反，故為 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起附加氣動(dòng)力附加氣動(dòng)力 彎曲振動(dòng)P彈加速度a 慣性力扭轉(zhuǎn)角（扭轉(zhuǎn)振動(dòng)）Y扭第160頁(yè)/共176頁(yè)1. 顫振顫振3）機(jī)翼彎扭顫振）機(jī)翼彎扭顫振 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起附加氣動(dòng)力附加氣動(dòng)力 單位展長(zhǎng)上的附加氣動(dòng)力： 附加氣動(dòng)力同彎曲振動(dòng)方向相同，為激振力，且與速度的二次方成正比；前述因彎曲振動(dòng)引起的附加力與速度一次方成正比；故存在顫振臨界速度。220011122yyYCVSCVb 三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象振動(dòng)能量與飛行速度關(guān)系振動(dòng)能量與飛行速度關(guān)系第161頁(yè)/共176頁(yè)

47、1. 顫振顫振3）機(jī)翼彎扭顫振）機(jī)翼彎扭顫振 防范措施防范措施 三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象a) 增大抗扭剛度;b) 增大抗彎剛度;c) 重心前移靠近剛心，可加適當(dāng)配重;d) 人工阻尼器;e) 顫振主動(dòng)控制技術(shù); 第162頁(yè)/共176頁(yè)1. 顫振顫振4）副翼彎曲顫振）副翼彎曲顫振（只考慮副翼繞轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)的自由度，略去副翼本身的結(jié)構(gòu)變形；機(jī)翼只考慮彎曲變形，略去扭轉(zhuǎn)變形）副翼偏轉(zhuǎn)引起的附加氣動(dòng)力：機(jī)翼彎曲振動(dòng) P彈 加速度a 副翼慣性力 副翼偏轉(zhuǎn)角 Y（激振力）機(jī)翼彎曲引起的附加氣動(dòng)力：同機(jī)翼彎扭顫振，是阻尼力。三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象三、動(dòng)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象第163頁(yè)/共176頁(yè)本章小結(jié)本章小結(jié)1

48、1、機(jī)翼和尾翼的功用機(jī)翼和尾翼的功用 機(jī)翼：機(jī)翼：產(chǎn)生升力，布置副翼等活動(dòng)面，安裝發(fā)動(dòng)機(jī)等部件。 尾翼：尾翼：提供縱向和航向穩(wěn)定性，并實(shí)施縱向和航向操縱。2、機(jī)翼和尾翼的設(shè)計(jì)要求機(jī)翼和尾翼的設(shè)計(jì)要求 氣動(dòng)性、最小重量、使用維修性以及經(jīng)濟(jì)性工藝性等要求。3、機(jī)翼和尾翼的外載特點(diǎn)機(jī)翼和尾翼的外載特點(diǎn) 總體受力：剪力、彎力、扭矩 。 三心：剛心、質(zhì)心、壓心。第164頁(yè)/共176頁(yè)4 4、翼面典型構(gòu)件及其功用、受力特性翼面典型構(gòu)件及其功用、受力特性 蒙皮、長(zhǎng)桁、翼肋、翼梁、縱墻、機(jī)翼-機(jī)身接頭； 桿、板、平面板桿、平面梁、空間薄壁盒式梁 5、傳力分析方法傳力分析方法 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化原則 結(jié)構(gòu)承載條件 靜不定結(jié)構(gòu)的剛度分配原則6、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力形式翼面結(jié)構(gòu)的典型受力形式 薄蒙皮梁式、多梁?jiǎn)螇K式、多梁厚蒙皮式、混合式 。 發(fā)展趨勢(shì) 第165頁(yè)/共176頁(yè)7 7、典型翼面結(jié)構(gòu)的傳力分析、典型翼面結(jié)構(gòu)的傳力分析 典型元件的受力功用 總體內(nèi)力的傳遞8 8、機(jī)翼、機(jī)身連接區(qū)和結(jié)構(gòu)布置變化區(qū)的傳力分析、機(jī)翼、機(jī)身連接區(qū)和結(jié)構(gòu)布置變化區(qū)的傳力分析 對(duì)接接頭（集中