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1、 新舟60飞机 Qn Qh Mt Mh Mn 机翼在外载荷作用下的承载情况 1. 气动载荷的传递 机翼在空气动力载荷作用下的变形 4.2 典型受力形式机翼的载荷传力分析 1. 气动载荷的传递 (1)蒙皮将气动载荷分别传给桁条和翼肋 机翼在空气动力载荷作用下的变形 海鸥300飞机机翼 1. 气动载荷的传递 海鸥300飞机机翼 4.2 典型受力形式机翼的气动载荷传力分析 (1)蒙皮将气动载荷分别传给桁条和翼肋 蒙皮支持 在桁条和翼肋上， 以压力和吸力形式 直接承受气动载荷 。此时，蒙皮受拉 伸（如果是厚蒙皮 它也受横向弯曲) 。 如果蒙皮受气动 压力时，则蒙皮直 接压在翼肋和桁条 上，并将载荷传给
2、 桁条和翼肋，而铆 钉不受力。 (1)蒙皮将气动载荷分别传给桁条和翼肋 1补偿片 2梁 3壁板筋条 4整体壁板 5角撑 6翼肋缘条 7翼肋腹板 8对接接头 (2)桁条将其自身承担的那部分气动载荷传给翼肋 作用在桁条上的分布载荷由翼肋提供支反力来平衡。此时，蒙 皮上的气动载荷已全部传给了翼肋。 (2)桁条将其自身承担的那部分气动载荷传给翼肋 在刚心上作用剪力 只引起机翼弯曲。 剖面的位移产生机 翼挠度，但剖面相 对刚性轴不转动， 则两个翼梁的挠度 相同，故两个梁承 受剪力按其抗弯刚 度成正比例分配。 (3)翼梁将载荷向根部传递 (3)翼梁将载荷向根部传递 (4)周缘闭室将扭矩以剪流形式向根部传递
3、 (4)周缘闭室将扭矩以剪流形式向根部传递 蒙皮以剪切形式承受扭矩Mt。为使扭矩能以闭环剪流qti的形 式沿蒙皮传递，必须满足以下条件： 1) 蒙皮应是封闭的，周边不应有开口，切向应力沿闭室周边传递 ； 2) 在机翼根部，蒙皮应支持在根部加强肋上，该翼肋能将Mti转 换为力偶Rt； 3) 在使用载荷作用下，蒙皮不应失稳； 4) 蒙皮应有足够的厚度，以防止在飞行中由于机翼扭转变形。 (4)周缘闭室将力矩以剪流形式向根部传递 加强肋将分散剪流转变成一对力偶传给接头。 2.集中载荷的传递 机翼结构要承受副翼、襟翼、发动机、起落架等部件通过固 定接头传来的集中力，这种集中力都相当大； 对于位于翼肋平面
4、内的集中力，需要在集中力作用处布置加 强肋并将它转化成分散力传给翼梁腹板和蒙皮； 在集中力作用下加强肋中有相当大的剪力Q和弯矩M，因此翼 肋的腹板和上、下缘条，以及它们与翼梁腹板和蒙皮的连接 也很强。 4.2 典型受力形式机翼的载荷传力分析 2.集中载荷的传递 加强肋的结构受载和平衡 总体弯矩M是机翼横剖面上的主要载荷。 根据承受弯矩的结构不同，把机翼分为： 梁式机翼（集中式）； 整体式机翼（分散式）：单块式、多腹板式。 能承受剖面上总体载荷(剪力、弯矩和扭矩)的机翼构件的总 和形成了机翼的基本承力系统。 4.2.1 直机翼的结构受力形式及其分析 主要特点： 蒙皮较薄，长桁较少且弱，有时有纵墙
5、； 弯矩主要由翼梁缘条承受； 剪力由翼梁腹板承受； 扭矩由蒙皮和翼梁腹板形成的闭室承受 。 梁式机翼：纵向的梁很强（单梁、双梁、多梁）； 4.2.1 直机翼的结构受力形式及其分析 单块式机翼：腹板较弱，且腹板缘条承受弯矩的能力较弱 。长桁较多且强；蒙皮较厚；纵梁较弱；有时无纵梁而只 有纵墙。 多腹板式机翼：有较多的纵向梁和墙（一般多于5个）；厚 蒙皮；无长桁；少翼肋，弯矩由缘条和蒙皮共同承受。多 用于小展弦比的高速薄翼飞机。 整体式机翼：弯矩主要由蒙皮及其加强桁条或波纹形壁板承 受。这种机翼的蒙皮较厚、桁条较强，而梁(墙)较弱。 4.2.1 直机翼的结构受力形式及其分析 这些结构形式在同一机翼
6、上混合存在； 从现代飞机的翼面结构来看，薄蒙皮粱式结构已很少采用 ； 大型高亚音速的现代运输机采用多梁单块式翼面结构。 注 意： 4.2.1 直机翼的结构受力形式及其分析 （1）单梁式机翼 1. 梁式机翼(单梁、双梁和多梁机翼) 翼梁布置在翼剖面结构高度最大的部位的刚心处； 为形成具有抗扭刚度的闭室，在单梁机翼上布置一个或两个 纵墙； 在加强肋(它们与后墙的对接处)上固定有悬挂襟翼和副翼的 连接支臂。 4.2.1 直机翼的结构受力形式及其分析 （1）单梁式机翼 1. 梁式机翼(单梁、双梁和多梁机翼) （2）双梁式机翼 1. 梁式机翼(单梁、双梁和多梁机翼) 前梁布置在2030%弦长处； 后梁布
7、置在6070%弦长处； 相对于后梁，前梁的横截面面积、剖面高度和惯性矩要大些 ，它分担大部分的剪力Q和弯矩M。 4.2.1 直机翼的结构受力形式及其分析 （2）双梁式机翼 1. 梁式机翼(单梁、双梁和多梁机翼) （3）多梁(多墙)式机翼 1. 梁式机翼(单梁、双梁和多梁机翼) 当蒙皮有足够的刚度时，这样的结构中可以不用翼肋； 将蒙皮厚度减小，可用较密的翼梁或纵墙(或两者)来加强蒙 皮； 机翼不仅刚度大，生存力强，而且重量也轻，因为蒙皮薄， 且无普通翼肋； 多梁式机翼(在小后掠角时)扭矩的传递可以近似地认为与双 梁式机翼相似。 （3）多梁(多墙)式机翼 瑞典鹰狮飞机结构 1. 梁式机翼(单梁、双
8、梁和多梁机翼) （3）多梁(多墙)式机翼 多梁式机翼结构 1. 梁式机翼(单梁、双梁和多梁机翼) 经常有中央翼，也有采用围框式连接。 2. 单块式机翼 一、单块式机翼结构实例 1. 梁式机翼(单梁、双梁和多梁机翼) 1中央翼壁板 2对接型材 3整流翼尖；4普通肋 机翼前缘 机翼后缘 梁 梁 支柱 接头 接头 角撑（托架）连接接头 加强肋 机身加强框 加强肋 飞机主起落架支柱接头 17-锻造丁字形材 飞机主起落架支柱接头 第四章 机翼尾翼的结构分析 2. 单块式机翼 二、单块式机翼传力分析 弯矩主要由长桁和蒙皮组成的壁板来承受； 一般都将蒙皮承受正应力的能力折算到桁条上； 机翼、机身由集中连接变
9、为分散连接； 参与区很小重量轻。 机翼壁板总体受弯和载荷在元件中的传递 1梁腹板传给缘条的剪流；2缘条传给蒙皮的剪流； 3蒙皮对梁缘条的支反力；4梁缘条内的轴向力； 5长桁内的轴向力； 6蒙皮上的剪流。 3. 多腹板式机翼 多用于小展弦比的高速薄翼飞机上 蒙皮 翼梁 翼梁腹板 襟翼 副 翼 多腹板式机翼的受载 1. 后掠机翼的结构受力型式和根部受载特点 （1）后掠机翼根部的结构受力型式 梁式机翼 整体式机翼 后掠机翼的载荷传递特点取决于与机身直接相连的机翼根部 区域的结构型式 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 1. 后掠机翼的结构受力型式和根部受载特点 （1）后掠机翼根部的结构受力型式
10、后掠机翼结构特点： 刚度特点 后掠效应 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 (a)单梁机翼 (b)双梁机翼 (c、d)多梁机翼 1. 后掠机翼的结构受力型式和根部受载特点 （2）后掠翼根部的受力特点 (1) 必须布置能传递弯矩M的受 力构件： 纵向受力构件轴线转折处的 加强侧肋； 纵向构件轴线不转折时的机 翼内撑梁。 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 （2）后掠翼根部的受力特点 (3) 梁式机翼中由于翼梁长度 不同，翼梁的刚度也不一样； 整体式机翼的前、后墙腹板上 壁板的长度也不同，在翼梁之 间沿壁板上单位宽度的正应力 要重新分配。 1. 后掠机翼的结构受力型式和根部受载特点 4.2
11、.2 后掠机翼结构特点和受力分析 （3）后掠翼中翼肋的布置 顺气流方向布置 垂直于某一翼梁或刚性轴布置 垂直于机翼中线布置 （3）后掠翼中翼肋的布置 受力特点 ：无太大的影响； 翼肋顺气流方向布置，较易维持机翼外形，但因为有斜角， 翼肋较长、较重，翼肋与梁腹板和蒙皮的连接工艺较复杂； 在翼肋间距相同的情况下，顺气流翼肋和桁条之间的蒙皮对 角线较长，蒙皮的失稳临界应力值较小，但数量少。 2. 纵向受力构件轴线转折的后掠机翼 一、单梁机翼 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 一、单梁机翼 梁1-3-5，后墙2-6，机翼 根部区域加强肋（侧肋1- 2、根肋2-3-4和根肋1-7 ），桁条支持的蒙
12、皮，外 翼段的一系列普通肋和加 强肋等构件组成。 根部剖面234之前的 外翼部分，载荷的传递与 单梁直机翼一样。 2. 纵向受力构件轴线转折的后掠机翼 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 （2）双梁机翼 1前梁接头；2侧肋上缘条；3侧肋下缘条；4侧肋腹板 ；5支柱；6后梁接头；7前、后梁；8加强垫板 二、双梁机翼 两个翼梁：1-5和2-6 侧肋1-2在点1和点2处与翼 梁固接(在缘条上用连接板) 根肋2-3-4铰接在点2和点3 处的翼梁上(侧肋腹板与翼 梁腹板是连接的)。 2. 纵向受力构件轴线转折的后掠机翼 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 （3）多梁机翼 2. 纵向受力构件轴线转
13、折的后掠机翼 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 （3）多梁机翼 多梁式后掠机翼结构；侧肋受载情况 2. 纵向受力构件轴线转折的后掠机翼 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 （4）单块式机翼 这种机翼通常将每个中央翼翼 梁连接在机身加强框1-1和2-2 上。然而，它的中央翼可以嵌 入机身中，这时，中央翼的壁 板和腹板利用接头和加强带板 同机身侧边(框)连接起来。外 翼沿翼盒周缘和翼梁缘条同中 央翼相连。 3. 带内撑梁的后掠翼 （1）带内撑梁的单梁式后掠翼 特点：梁与机身铰支，不传 弯矩给机身，不存在由于梁 转折引起的分弯矩。 内撑梁/主梁与机身垂直，承 受弯矩，用很强的侧边肋。 4.
14、2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 优点：可以取消侧加强肋， 有利于改善根部受力情况， 提高结构刚度，便于布置起 落架的支点和收藏起落架。 3. 带内撑梁的后掠翼 （1）带内撑梁的单梁式后掠翼 4.2.2 后掠机翼结构特点和受力分析 （1）带内撑梁的单梁式后掠翼 内撑梁和根肋的对接接头结构 （1）带内撑梁的单梁式后掠翼 带内撑梁的后掠机翼结构简图 （2）混合结构受力型式的多梁后掠翼 5加强翼肋；6支座；7内撑梁；8梳状固接接头； 9加强框；10翼梁 飞机速度的提高更大的后掠角、更薄的翼型（ 小）； 气动性能要求结构强度和刚度矛盾更突出； 很自然地发展三角翼飞机结构。 4.2.3 三角机翼结构特
15、点和受力分析 三角机翼的传力分析 1. 后掠角大，约在5575之间，小展弦比 =1.52.5，长根弦，尽 管相对厚度小，大部分机翼面积靠近机身，压心中心离机身较 近，机翼根部的弯矩小； 2. 根梢比大，翼尖和前后缘薄； 3. 根部结构高度大，一般采用梁式结构，因根弦长，一般采用 多点连接多接头如何协调； 4. 由于根弦长，机身遮挡部分占整个机翼的比例较大，为提高 飞机的性能，应设计成翼身融合体。 4.2.3 三角机翼结构特点和受力分析 三角机翼的传力分析 前缘增升装置效率降 低；而机翼后缘的翼 展不大，限制了机翼 后缘增升装置的能力 。 三角机翼的结构受力型式 4.2.3 三角机翼结构特点和受
16、力分析 带平行翼梁的多梁三角翼 结构组成： 若干个翼梁 ，前梁 、侧肋以及蒙皮和支 持蒙皮并将气动载荷 从蒙皮传到翼肋，再 传给翼梁。 4.2.3 三角机翼结构特点和受力分析 带平行翼梁的多梁三角翼 特点： 1) 梁在机身侧边处缘条面积最大； 2) 梁腹板较薄（多梁）； 3) 侧肋有实心梁腹板，蒙皮薄； 4) 重量轻； 5) 梁缘条沿长度方向的外形是曲面，与之连接的蒙皮也是曲面 ，工艺困难。 4.2.3 三角机翼结构特点和受力分析 带有辅助翼梁的单梁三角翼的结构特点 组成:主梁、若干个辅助翼梁、侧肋、前墙、蒙皮及其加强翼肋 。墙在机身侧边与机身铰接。 4.2.3 三角机翼结构特点和受力分析 等百分比布置的多梁式三角翼结构特点： 需要有加强侧肋；工艺性好；梁多，刚度好，生存性好。 4.2.3 三角机翼
