机翼结构

弯矩、剪力和扭矩由那些元件承受？ 如何传递？
剪力: 由承剪力元件翼梁承担。
扭矩：由承扭矩元件翼盒承担。
弯矩：机翼结构不同承载元件不同。
四、 梁式机翼结构上的总体力传递
1. 气动力在梁式机翼的翼肋上的传递 （翼肋的力平衡图）
2. 总体剪力在梁式机翼的上的传递 （受力元件的力平衡图）
3. 总体弯矩在梁式机翼的上的传递 由翼梁承担。
翼肋:翼肋，分为普通翼肋和加强翼肋。普通翼肋用来维 持翼剖面形状，将蒙皮上的空气动力传到其它承力构 件上去，并支持桁条和蒙皮。加强翼肋除具有普通翼 肋的功用外，还作为机翼结构的局部加强件，承受较 大的集中载荷或悬挂部件。
翼梁:翼梁，一般由缘条和腹板等组成。主要功用是承 受弯矩和剪力。梁的上下缘条承受由弯矩引起的轴向 力N拉、N压。剪力则主要由腹板承受。
4. 总体扭矩在梁式机翼的上的传递 由翼盒承担。
梁式机翼的总体扭矩由翼盒传递到机翼根 部由机翼根肋传给机翼机身接头。
5. 机翼上集中力的传递 集中力来源: 副翼 襟翼 机翼挂架等连接
接头传来。 机翼结构: 薄壁结构,受集中力的能力极差。 解决办法: 集中力作用处布置构件扩散。
向上集中力P作用下: 向上运动由梁腹板提供支反力限 制; 转动由梁腹板蒙皮提供支反剪流限制。 加强肋内力图见右图
特点：蒙皮在气动力作用下变形小，抗弯、抗扭及刚 度好，安全可靠性高。但结构复杂，接头多，大 开口许用较强的加强件补偿承弯能力。
3.多墙式机翼：梁弱，多纵墙，厚蒙皮。
特点：有较高的应力水平和结构效率，刚度大，受力 分散，破损安全特性好，但不易大开口，连接复 杂。
受力型式总结
1.梁式: 强梁，薄蒙皮，弱长桁， 常分左右机翼-----用几个集中接头相连。
第2章 飞机结构基本传力系统
传力分析的含义
当支承在某基础上的一个结构受有某种 外载荷时，分析这些外载如何通过结构的各 个构件传递给支承它的基础，称之为结构的 传力分析。
为什么要进行传力分析呢?
由于传力过程的重要性及在传力中各元 件受力的复杂性，所以必须对传力进行仔细 的分析。理解飞机结构中各元件的受力原理和 应用，为合理进行飞机结构设计打下基础。
纵墙(腹板):纵墙，相当于翼梁，但缘条很弱，甚至没有 缘条．因此纵墙能承受剪力，还可和蒙皮组成封闭盒 段承受扭矩。
接头:用来连接机翼与机身，把机翼上的力传递到机身 隔框上。接头分为固接和铰接两种，固接的接头，接 点既不可移动，也不可转动；因此，它既能传递剪力 又能传递弯矩。铰接不可移动、但可以旋转，只传剪 力，不传弯矩。
分布气动力作用在蒙皮上 谁支持蒙皮？
蒙皮 ：由翼肋和长桁支持。
分布气动力作用在翼肋和长桁 谁支持翼肋和长桁？
长桁 : 由翼肋支持。
翼肋 : 由翼肋后方的机翼盒段支持。
集中力（X向、Y向、Z向）
例副翼接头载荷 ：由翼肋和加强翼梁承受 并扩散。
总结：分布气动力作用在蒙皮上（谁支持蒙皮？） 分布气动力作用在翼肋和长桁 （谁支持翼肋和长桁？）
总体力
Y方向： Qy Mx Mt
X方向： Qx My Mt
但Mx>> My ，所以一般只讨论Q(Qy)、M(Mx)、 Mt，在承受和传递Q(Qy)、M(Mx)、Mt中起作用 的受力的元件叫做参加总体受力（研究重点）；只 承受局部气动载荷的为非主要构件。
一、机翼构造元件
纵向构件：梁，桁条，纵墙
横向构件：普通翼肋，加强翼肋
二、机翼构造型式(受力型式) 所谓“受力型式”--是指结构中起主要作用的元件的 组成形式，不同的受力型式,表征了不同的总体受力 特点。
1.梁式机翼： 梁强， 少长桁， 薄蒙皮。
特点：结构简单，抗弯 集中在翼梁缘条上， 便于蒙皮大开口， 接头连接简单。但 蒙皮未能发挥承弯 作用。
2.单块式机翼：梁弱，多长桁，厚蒙皮
第2章 飞机结构基本传力系统
➢机翼结构分析 ➢机身结构分析
2.1 机翼结构分析
0、引言 一、机翼构造元件 二、机翼构造型式(受力型式)
三、机翼在载荷作用下的承载情况
四、梁式机翼结构上的总体力传递
五、单块式机翼的传力分析 六、后掠机翼的传力分析 七、三角机翼的传力分析
0、引言
机翼是一个薄壁盒段，即当机翼受载时，一般Y不在其刚心 上，所以有垂直向上的趋势，且有弯和转动的趋势。其所以 没有动，是因为机身限制了它，也即提供了约束（提供了支 反力）。所以可认为机身是机翼的支持，机翼把载荷传给机 身，最后达到总体平衡。
2.单块式: 强桁，弱梁，较厚蒙皮， 左右机翼一般连成整体穿过机身， 但机翼本身可能分成几段。
3.多墙式: 厚蒙皮，多墙，少肋，无长桁， 左右翼连成整体,贯穿机身。
机翼结构:波音飞机结构
机翼结构: 歼7飞机机翼
机翼结构: U2飞机机翼
机翼结构: 机翼机身接头
尾翼结构: 歼6平尾
尾翼结构: RF-101平尾
蒙皮 ：由翼肋和长桁支持。 长桁 : 由翼肋支持。 翼肋 : 由翼肋后方的机翼盒段支持。 集中力（X向、Y向、Z向） 例副翼接头载荷 ：由翼肋和加强翼梁承受并扩 散。
机翼结构上的总体力传递 总体力：剪力、弯矩、扭矩。
作用在机翼横剖面上的分布空气动力可简 化为作用在压力中心处的一个合力，并且和作 用的集中力一起等效为作用在刚心上的一个集 中剪力、一个扭矩和一个 弯矩。
六、后掠机翼的传力分析
刚度特点：因为v ↑、 c↓，更细、长、薄，所以弯刚、扭刚均比 直机翼差。
变形特点：弯曲→附加的扭转变形→副翼反效加剧 v ↑，要求总刚和局部刚度更高，所以刚度强度与重 量的矛盾更突出，特别是刚度。 用单块式，但常不易带中央翼，所以出现混合 式。 (中机身容积紧张；或根部壁板有开口：如起落架 舱门、机关炮）
各基本元件（指受总体力） 可能发生什么破坏形式
1.梁缘条
拉坏
压 压坏 失稳 局部: 主要与各板的支持情况及 b/t 有关 总体:百度文库主要与杆长L与J有关, 支持情况 ( 两个平面支持, 一般不易总体失稳)
2.桁条: 完全同上,只是因没有腹板支持易总体失稳。
3.蒙皮、腹板:剪坏,剪切失稳与a/b有关,与支持情况有关 此时翼肋长桁又是它的支持。
三、机翼在载荷作用下的承载情况
机翼剖面的“三心”和一点 重心：机翼剖面上，重力与弦线交点。 刚心：当剪力作用于该点时，机翼只弯不扭，或机翼 受扭时，将绕其旋转。刚心位置约在38－40％ｂ。 焦点：也称为空气动力中心，焦点可看为在迎角变化 时，升力增量的作用点。约在28％ｂ处。 压心：空气动力R与机翼弦线的交点，即空气动力合力 作用点。它的位置随着α角而变化。
受力特点: 弯矩剪力往往较大 结构特点: 肋腹板缘条比较强; 与翼梁蒙皮的连接也比较强。
举例: 加强肋传力分析
P
前梁
后梁
B
设: H=1, B=4 , 前梁刚度为3, 后梁刚度为1
问题: 1.是否仅后梁腹板提供支反剪力? 2.加强肋是否可简化为双支点梁?
下图所示两种受力模型的传力路线相同吗? P
解: 将P移到刚心得
P`=P
Mt=P*3
R前`= 3/4P
R后 =1/4P
qt= 3P
=3/8P
214
Rt前= 3/8P1 Rt后= 3/8P1
R前= 3/4P-3/8P=3/8P R后= 1/4P+3/8P=5/8P
结论: 1.前梁上有载荷，也即一般不能抵消，而是会使盒段 扭!P力不是全部由后梁传往根部，而是会在盒段上整 个加载。 2.双梁式不是双支点简支梁! 加强肋是由后盒段周缘连 接的。 3.传集中力时，要通过某些加强构件把它转化为适宜 于机翼主要受力构件(盒式梁)所宜承受的各种分散力先 扩散，再传给主盒段，最后传给机身。
五、单块式机翼的传力分析
结构特点: 梁较弱或只有墙；蒙皮较厚（t>3）； 长桁多且强。
受力特点: 由梁缘条、长桁和蒙皮组成的壁板承弯， 其它传力路线同梁式。
气动载荷传给蒙皮，蒙皮传给桁条和翼肋，翼肋传给蒙 皮和腹板。
单块式机翼的气动载荷是如何在翼肋上传递的？
请观看动画
单块式机翼的载荷是如何传递的？
请观看动画
剪力传递： 因长桁、蒙皮较强，承轴向正应力能力大， 梁腹板受剪时，产生的轴向剪流（将形成弯矩） 由梁橼条，长桁、蒙皮组成的壁板承受。
传递过程： 腹板剪流
梁橼条 蒙皮（受剪）
第一长桁
假定承受正应力能力折算到长桁
蒙皮
第二长桁 蒙皮
橼条、长桁分担轴力大小 与他们的拉压刚度成正比例 内力N沿展向分布按斜折线规律分布，同梁式。
蒙皮
接头
典型元件总结
• (1) 纵: 翼梁、 长桁 、墙(腹板) • (2) 横: 翼肋(如加强肋 普通肋) • (3) 蒙皮
它们的作用?
典型元件的作用:
蒙皮:承受局部空气动力，形成和维持机翼外形，并承受 扭矩，有些机翼蒙皮还承受弯矩。
长桁:其主要功用是：第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局 部空气动力而产生变形过大；第二是把蒙皮传来的气 动力传给翼肋：第三是同蒙皮一起承受由弯矩而产生 的拉、压力。
受力特点：三角区的存在，导致“后掠效应” 机翼后掠时，一般翼肋仍垂直于梁（或墙）的居多。 此时外段的情况与直机翼相同；不同之处：根部出 现三角区→后掠效应。
七、三角机翼的传力分析
04/26/05
20
04/26/05
21