整体结构机翼
飞机结构与系统(第三章飞机翼面结构)
一些力学基本概念
按外力是否随时间变化分为：静载荷和动载荷。
静载荷：载荷缓慢地由零增加到某一定值后，就保持不变或变动很不显著，称为静载荷。 动载荷：载荷随时间变化，可分为交变载荷和冲击载荷。
一些力学基本概念
内力、截面法和应力的概念 内力： 由于变形引起的物体内部的附加力。 物体受外力作用后，由于变形，其内部各点均会发生相对位移，因而产生相互作用力。
一些力学基本概念
材料力学中对变形固体的三个基本假设：
1.连续性假设：
2.均匀性假设：
3.小变形假设：
一些力学基本概念
外力及其分类：
外力是外部物体对构件的作用力，包括外加载荷和约束反力。 按外力的作用方式分为：表面力和体积力。 表面力：作用于物体表面的力，又可分为分 布力和集中力 体积力：连续分布于物体内部各点上的力。如物体的重力和惯性力。
机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
3）机翼总体内力：
剪力 Q：Qn, Qh； 弯矩 M：Mn, Mh； 扭矩 Mt ；
机翼的外载特点
机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
机翼的外载特点
3）机翼总体内力：
由于阻力相对升力很小，其引起的剪力、弯矩常常可以忽略。
机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
翼面结构典型构件及受力特点
翼面结构的典型构件
机翼结构： 蒙皮 纵向骨架： 翼梁（缘条、腹板） 纵墙 桁条 横向骨架： 翼肋（普通肋、加强肋）
翼面结构典型构件及受力特点
机翼结构： 蒙皮 纵向骨架： 翼梁（缘条、腹板） 纵墙 桁条 横向骨架： 翼肋（普通肋、加强肋）
翼面结构的典型构件 机翼典型结构构件剖面
三、机翼的外载特点
机翼结构设计方案及强度计算
机翼结构设计方案及强度计算模型一设计思路：根据设计要求，机翼全长4m,翼弦长1m，前后两根梁。
于是利用abaqus软件的壳单元建立了一个基本的机翼模型。
图1 单只机翼模型然后参考《实用飞机复合材料结构设计与制造》、《复合材料设计手册》、《复合材料力学》等资料，初步设计机翼采用蒙皮夹心结构，上下表面分别铺3层复合材料，考虑到机翼的工况采用[45/0/-45]铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图2所示。
中间夹心材料采用PMI泡沫，该材料具有突出的比强度和良好的耐蠕变性，可以很好的克服屈曲。
夹心材料厚度初步拟定为5mm，进行计算模拟，如果屈曲明显则可加厚。
表1 机翼的材料参数图2 机翼的蒙皮夹心铺层结构考虑到梁是主要的承力部件，采用[-45/0/45/90]s铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图3所示。
图3 梁的铺层结构利用abaqus模拟计算时将工况环境简化，采用一端固定，在机翼下表面加载Y方向的升力，分布如图5所示。
图4 机翼的固定端约束图5 机翼的载荷分布模型一的计算结果：梁每层复合材料的应力云图图6 梁每层复合材料的应力云图梁的计算结果分析：从计算结果中不难发现，机翼前缘的梁承受的力要比尾部的梁大很多，可以考虑适当加厚。
对比各层复合材料的受力情况，0°的复合材料层受力明显，可以适当增加0°的复合材料层数。
靠机身段的梁应力集中明显，可以在该部位适当增加梁的厚度，也可考虑用工字梁强化该部位。
机翼每层复合材料的应力云图：图7 机翼每层复合材料的应力云图（1-5层）图7 机翼每层复合材料的应力云图（6-7层）图8 机翼的变形云图计算结果总体分析：表2 模型一的计算结果部件材料最大应力最大剪应力梁、肋单向带复材454.8MPa9.872Mpa蒙皮单向带复材315.4MPa15.1 Mpa蒙皮PMI泡沫0.278MPa0.0175 MPa 单向带复材的拉伸强度为1541MPa，PMI泡沫的拉伸强度为1.6MPa单向带复材的剪切强度为60MPa，PMI泡沫的剪切强度为0.8MPa从表中可以得出，模型的强度在材料的许用强度范围内，该设计符合强度要求。
2 第二章第二节 飞机的基本结构
前缘
翼尖
后缘
第二节 飞机的机体结构
2.机翼的分类
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
第二节 飞机的机体结构
第二节 飞机的机体结构
上单翼布局——干扰阻力小，有很好的向下 视野，机身离地面近，便于货物的装运，发 动机可以安装得离地面较高，免受地面飞起 的沙石损害，因而大部分军事运输机和使用 螺旋桨动力装置的运输飞机都采用这种布局； 中单翼布局——气动外形是最好的，但因为大 型飞机的翼梁要从机身内穿过，使客舱容积受 到严重影响，因而在民航飞机中不采用这种布 局形式； 下单翼布局——民航运输机大部分为下单翼飞 机，机翼离地面近，起落架可以做得短些，两 个主起落架距离较宽，增加了降落的稳定性， 起落架很容易在翼下的起落架舱收放，从而减 轻重量。此外发动机和机翼离地面较近，做维 修工作方便。
第二节 飞机的机体结构
多支柱起落架
第二节 飞机的机体结构
B747的多支柱式起落架
第二节 飞机的机体结构
3.起落架的结构形式 （1）构架式起落架
在一些轻型低速飞机和直升机上采用较多。
构架式起落架结构示意
减 震 支 柱 撑杆
第二节 飞机的机体结构
3.起落架的结构形式 （2）支柱套筒式起落架
这种型式往往用作前三点式飞机的主起落架。
第二节 飞机的机体结构
5
4 3 2 1
机翼前缘有五块缝翼
第二节 飞机的机体结构
第二节 飞机的机体结构 固定式缝翼
第二节 飞机的机体结构 自动缝翼
第二节 飞机的机体结构
第二节 飞机的机体结构 (4)扰流板
民航飞机的构造
推进装置
发动机是飞机飞行的推进装置，主要有活塞式发动机和燃气涡轮发动机两种。 活塞式：一种利用一个或者多个活塞 将压力转换成旋转动能的发动机
燃气涡轮：由进气道（Intake）、压气机（compressor）、燃烧室（combustion chamber）、涡轮（turbine）、喷管（Exhaust）等部分构成。新鲜空气由进气道进入燃 气轮机后，首先由压气机加压成高压气体，接着由喷油嘴喷出燃油与空气混合后在燃烧 室进行燃烧成为高温高压燃气，然后进入涡轮段推动涡轮，将燃气的焓和动能转换成机 械能输出，最后的废气由尾喷管排出。
民航飞机的构造
黄琰 20114546
民航飞机是一种体型较大、载客量较多的集体飞行运输工具，用于来往 国内及国际商业航班
客机构造图
基本组成：机体、推进装置、飞机系统和机载设备
机体
飞机机体由机翼、机身、尾翼(组)、起落架等
机翼：机翼安装在机身上，产生升力，机翼内 部置弹药仓和油箱，收藏起落架。
机身：包括梁式机身、半硬壳式、硬壳式机身 装载人员、货物、武器和机载设备 连接机翼、尾翼、起落架等为整体
飞机系统
飞机系统包括飞机操纵系统、液压传动系统、燃油系统、空调系统、防 冰系统等。
操纵系统：操纵系统分主操作系统和辅助操纵系统，主操作系统操作升降舵、方 向舵、副翼，实现俯仰、倾侧等。 液压传动系统：飞机上以油液为工作介质，靠油压驱动执行机构完成特定操纵动 作的整套装置。 燃油系统：飞机燃油系统又称外燃油系统。燃油系统是飞机能源的供应系统。另 外发动机上还有一套系统将燃油输送到燃烧室内，称为内燃油系统。飞机的发动 机依靠燃油燃烧产生热量作功，推动飞机飞行。 空调系统：向停靠在地面的飞机机舱提供经过过滤、加压、除湿及降温（或加热） 的新鲜空气的专用空调设备系统。 防冰系统：防止飞机表面某些突出部位结冰或在结冰时能有效地除去冰层的设备。
飞机的结构是这样的
• 骨架——沿翼弦方向安置的构件。主要包括普通翼肋和加强翼肋。 （1）普通翼肋——将纵向骨架和蒙皮连成一个整体；把由 蒙皮传来的空气动力载荷传给翼梁；并保证翼剖面之形状。参与 一部分机翼结构的受力。 （2）加强翼肋——除了起普通翼肋作用外，还承受集中载 荷。 3.蒙皮——它固定在横向和纵向骨架上而形成光滑的表面。 布质蒙皮主要是承受局部空气动力载荷，并把它传给骨架。 硬质蒙皮除了上述作用外，还参与结构整体受力。视具体结构的 不同，蒙皮可能承受剪应力，也可能还承受正应力。 4.接头——把载荷从一个构件传到另一个构件上去的构件。 如机翼与机身的连接、副翼与机翼连接等，均需用接头。机翼接 头的形式很多，常见的有耳片式接头，套管式接头、对孔式接头， 垫板式和角条式接头等多种。 2.机翼构造的发展在机翼构造的发 展过程中，最主要的变化就是维形件和受力件的逐渐合并。在飞 机发展的初期，为了减小重量，完全根据受力件和维形件分开， 并且分段地承受载荷的原理来安排机翼的构造。这种构造形式的 受力骨架是一个由翼梁、张线及横支柱（或翼肋）所组成的空间 桁架系统。它承受所有的弯矩、扭矩和剪力。机翼的表面和机翼 的形状是用亚麻的蒙皮和翼肋形成的。所以这种机翼可以叫作构 架式机翼
飞机的结构是这样的
七色光小队 龚长认
飞机图片
飞机图片
• 翼 1.机翼的基本结构元件及受力 机翼的基本结构元件是由纵向 骨架、横向骨架以及蒙皮和接头等组成，现将各个结构元件的作 用及受力分述如下： 1.纵向骨架——沿翼展方向安置的构件，包括梁、纵樯和桁 条。 （1）梁——最强有力的纵向构件。它承受着全部或大部分 的弯矩和剪力。梁的椽条承受由弯矩而产生的正应力；腹板承受 剪力。梁的数量一般为一根或两根，也有两根以上的。机翼结构 只有一根梁者称为单梁机翼；有两根者称为双梁机翼；两根以上 者称为多梁机翼；没有翼梁称为单块式机翼。 翼梁的位置：在双翼及有支撑的机翼上，根据统计，前梁在 12～18%翼弦处；后梁在55～70%翼弦处。在悬臂式单翼机上， 单梁机翼的梁位于25～40%翼弦处。双梁机翼的前梁在20～ 30%翼弦处；后梁在50～70%翼弦处。 （2）纵樯——承受由弯矩和扭转而产生的剪力。与梁的区 别是椽条较弱，椽条不与机身相连。其长度与翼展相等或仅为翼 展的一部分。纵樯通常放置在机翼的前缘或后缘，与机翼上下蒙 皮相连，形成一封闭的盒段以承受扭矩。 在后缘的纵樯，通常还用来连接襟翼及副翼。 （3）桁条——承受局部空气力载荷；支持和加强蒙皮；并 将翼肋互相连系起来。而且还可以承受由弯曲而产生的正应力。 有的机翼为了更加强蒙皮，桁条需要很密，因而导致使用波纹板 来代替桁条，或者把桁条与蒙皮作成一体，形成整体壁钣。
飞机机翼结构分析
飞机机翼结构分析前言飞机机翼结构分析实根据发《飞机结构强度》一书中第三章的内容，本文主要论述了飞机机翼的功用及翼面结构。
机翼由副翼前缘缝翼襟翼扰流板组成，从机翼的空气动力载荷到机翼的总体受力，能够更深入更全面的了解机翼了解航空领域所涉及学科的基础知识基础原理及发展概况，对开拓视野，扩大知识面以及今后的学习和工作都有帮助。
1.1机翼的功用机翼是飞机的一个重要部件，其主要功用是产生升力。
当它具有上反角时，可为飞机提供一定的横侧安定性。
除后缘布置有横向操纵用的副翼、扰流片、等附翼外，目前在机翼的前、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。
机翼上常安装有起落架、发动机等其它部件。
现代歼击机和歼击轰炸机往往在机翼下布置多种外挂，如副油箱和导弹、炸弹等军械设备。
机翼的内部空间常用来收藏起落架或其部分结构和储放燃油。
特别是旅客机，为了保证旅客的安全，很多飞机不在机身内贮存燃油，而全部贮存在机翼内。
为了最大限度地利用机翼容积，同时减轻重量，现代飞机的机翼油箱大多采用利用机翼结构构成的整体油箱。
此外机翼内常安装有操纵系统和一些小型设备和附件。
1.2翼面结构设计要求1.气动要求翼面是产生升力主要部件，对飞行性能有很大的影响，因此，满足空气动力方面的要求是首要的。
翼面除保证升力外，还要求阻力尽量小﹙少数特殊机动情况除外﹚。
翼面的气动特性主要取决于其外行参数﹙如展弦比、相对厚度、后掠角和翼型等﹚，这些参数在总体设计时确定；结构设计则应强度、刚度及表面光滑度等方面来保证机翼气动外形要求的实现。
2.质量要求在外形、装载和连接情况一定的条件下，质量要求时翼面结构设计的主要要求。
具体地说，就是在保证结构完整性的前提下，设计出尽可能请的结构。
结构完整性包含了强度、刚度、耐久性和损伤容限等多方面内容。
3.刚度要求随着飞机速度的提高，翼面所受载荷增大，特别对于高机动性能歼击机和高速飞行的导弹；由于减小阻力等空气动力的要求，翼面的相对厚度越来越小，再加上后掠角的影响，导致翼面结构的扭转刚度、弯曲度将越来越难保证，这些均将引起翼面在飞行中的变形增加。
机翼的横向受力结构
机翼的横向受力结构引言机翼是飞机的重要组成部分，承担着产生升力和控制飞行姿态的重要任务。
在飞行中，机翼需要承受来自气流和飞机自身的各种力，其中包括横向受力。
本文将详细介绍机翼的横向受力结构及其相关原理和设计。
机翼的功能和结构机翼是飞机上产生升力的主要部件，其主要功能包括： - 产生升力：通过机翼的气动特性，使得飞机能够在空中维持飞行。
- 提供稳定性和操纵性：机翼的形状和布局对飞机的稳定性和操纵性有重要影响。
- 承受各向受力：机翼需要承受来自气流和飞机自身的各种力，包括横向受力。
机翼的基本结构包括： - 主翼：产生大部分升力的翼面。
- 副翼：用于操纵飞机的翼面，通常位于主翼的后缘。
- 翼尖：机翼的末端，对气动性能有重要影响。
- 翼梁：连接机翼和机身的结构，承受机翼的各种受力。
机翼的横向受力在飞行中，机翼需要承受来自气流和飞机自身的横向受力，主要包括以下几种： - 滚转力：由于飞机的横向姿态变化，机翼会受到滚转力的作用，产生滚转力矩。
- 侧向力：由于飞机受到侧风的作用，机翼会受到侧向力的作用，产生侧向力矩。
- 副翼力：在操纵飞机时，副翼会产生力矩，使机翼受到横向力的作用。
机翼的横向受力结构设计为了保证机翼能够承受横向受力并保持结构的稳定性和强度，需要进行合理的设计和优化。
以下是机翼横向受力结构设计的一些关键考虑因素：1. 结构强度机翼的横向受力结构需要具备足够的强度，以承受来自滚转力、侧向力和副翼力的作用。
结构强度的设计主要包括： - 材料选择：选择适当的材料，如高强度铝合金或复合材料，以满足强度和重量的要求。
- 结构布局：合理布置翼梁和副翼，以增强结构的刚度和强度。
- 加强结构：在关键部位添加加强件，如肋骨、肋帽、腹板等，以增加结构的强度和刚度。
2. 气动特性机翼的气动特性对横向受力结构的设计有重要影响。
良好的气动特性可以减小横向受力的大小，并提高飞机的操纵性和稳定性。
气动特性的设计考虑包括： - 翼型选择：选择合适的翼型，以提高机翼的升力和减小阻力。
飞机机翼结构剖析
飞机机翼结构剖析机翼是飞机的重要部件之一，它就好比鸟儿的翅膀。
飞机之所以能在天上飞，靠的就是机翼产生的升力！不过除了提供飞机升力，机翼其实还有许多辅助功能，比如悬挂发动机、存储燃油、控制飞机水平翻转、减速等。
因此在机翼上还有很多特别设计的“机关”，也许经常坐飞机的朋友会注意到，但是不一定说得出这些机关的名字和具体作用。
今天，我们就和大家聊一聊飞机的机翼！机翼如何产生升力？众所周知，机翼的主要功能就是产生升力，让飞机飞起来，那么它为什么能产生升力呢？这还得从飞机机翼具有独特的剖面说起。
我们把机翼横截面的形状称为翼型，翼型上下表面形状是不对称的，顶部弯曲，而底部相对较平。
当飞机发动机推动飞机向前运动时，机翼在空气中穿过将气流分隔开来。
一部分空气从机翼上方流过，另一部分从下方流过。
日常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过河床时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。
空气的流动与水流其实有较大的相似性。
由于机翼上下表面形状是不对称的，空气沿机翼上表面运动的距离更长，因而流速较快。
而流过机翼下表面的气流正好相反，流速较上表面的气流慢。
根据流体力学中的伯努利原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高。
换句话说，就是大气施加于机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力。
机翼有多坚固？机翼除了提供升力之外，还必须得承重。
飞机在天上飞的时候，整个机身的重量几乎都是由机翼给“托”着的。
飞机在地面上的时候，机翼还得悬臂“举”着重重的发动机，像A380、747这样的巨无霸飞机，单片机翼还得悬臂“举”起两个发动机，要知道A380的单台发动机自重就达8吨。
因此，机翼必须得足够坚固。
目前主流的民航客机的机翼结构采用的是双梁单块式，前后有两根梁，之间又有很多的翼肋，这样梁和肋就组成了机翼的内部骨架结构，外侧是蒙皮和壁板设计。
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第一章 机体
2.对飞机的要求
基本要求： 安全 快速 经济 舒适 环保
特殊要求 ： 1.空气动力要求（升力大、阻力小、稳定性、操纵性好） 2.强度、刚度要求 3.工艺要求 4.使用维护要求
ห้องสมุดไป่ตู้构架式机身
薄壳式机身
第一章 机体
2.机翼
机翼是飞机产生升力的主要部件。 通常机翼下方安装有起落架和发动机。
机翼大部分内部空间经密封 后用作存放燃油的油箱。 机翼上安装有襟翼、缝翼、 副翼和扰流板。
机翼的配置
第一章 机体
目前,除了个别低速飞机仍是双 翼机外，决大多数是单翼机。
单翼机的机翼在机身上的配置， 可分为上单翼, 中单翼和下单 翼三种型式。
A320
第一章 机体
第一章 机体
A320
第一章 机体
第一章 机体
第一章 机体
第一章 机体
第一章 机体
第一章 机体
二、飞机的组成
飞机结构包括机身、机翼（包括襟翼、缝翼、副翼和扰流 板）、尾翼，另外飞机还包括起落架、动力装置。
第一章 机体
1.机身
机身的主要用于容纳机组人员、乘客、货物和机载设 备等。另外，机身把机翼、尾翼、起落架和发动机等部件 连接成一个整体。
第一章 机体
机身的结构形式
机身通常由大梁、桁条、隔框和蒙皮等组成。机身的结构 形式也是随飞行速度的提高而不断改进的。
第一章 机体
飞行器的分类 •航空器：能在大气层内进行可控飞行的各种 飞行器统称为航空器。
根据升力产生的原理可分为：轻于空气的航空器 和重于空气的航空器。
•航天器
第一章 机体
第一章 机体
一、飞机的发展与现状
1.飞机的发展
波音（包括原麦道）系列 ： B707、B727、B737、B747、 B757、B767、B777等 MD90、MD11等
第一章 机体
A320
4.起落架
第一章 机体
地面支撑、运动、减 速、着陆减震
5.动力装置
提供拉力或推力
第一章 机体
第一章 机体
三、飞机的主要系统
四、驾驶舱
第一章 机体
A320
顶板
A320
第一章 机体
遮光板
A320
第一章 机体
中央仪表
A320
第一章 机体
中央操纵台
A320
第一章 机体
侧操纵台
第一章 机体
机翼的结构形式
机翼通常是由翼梁、桁条、翼肋和蒙皮等构件组成
整体结构机翼
第一章 机体
第一章 机体
副翼
副翼的作用是：是机翼产生滚转力矩，以保证飞机 具有横侧操纵性。
副翼通常安装在 机翼后缘外侧部分。
第一章 机体
襟翼、缝翼
两种增升装置，用于改善飞 机的低速性能。在飞机起飞和降 落时放出，可以缩短飞机的起降 滑跑距离。
空客系列：
国产民用飞机 运5、运7、运8、运 12等
新舟600、700
A300、A318、A319、A320、
A321、A330、A340、A380等 前苏联
图154、图204、图144等
安2 、安12、安24、安124 、安225等
伊尔76、62、18、14等
第一章 机体
按照航程的远近可以分为:
第一章 机体
3.民用客机的发展走向
1.机翼技术上 超临界翼型、大展弦比、“层流机翼”技术， 减少飞机的阻力。 2.动力装置上 高涵道比、低油耗、低污染排放的发动机 3.燃料方面上 液氢，同重量液氢的能量比煤油高2.8倍， 大大降低起飞重量。 4.制造材料上 广泛采用复合材料，减轻重量、发展融合体
第一章 机体
第一章 机体
扰流板
扰流板是铰接在机翼表面的板，它只可以上偏。打 开扰流板，可以使机翼的升力减小，阻力增加。扰流板 分为空中和地面扰流板。
第一章 机体
副翼、襟翼、缝翼、扰流板
A320
第一章 机体
3.尾翼
尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，水平尾翼 由水平安定面和升降舵构成，垂直尾翼由垂直 安定面和方向舵构成。 水平安定面——用于飞机的纵向配平。 升降舵——用于飞机的俯仰操纵。 方向舵——用于飞机的方向操纵。