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1、结构设计大作业歼-6机翼结构分析与设计飞机结构综合设计大作业歼六机翼结构分析与设计01011001班组员及分工姓 名学 号具体分工兰 冰2010300148概述、机翼构造及受力特点分析刘峰博2010300150画图、机翼各部分连接关系阮张平2010300154机翼总体布局、传力分析王 乔2010300159拍照、结构合理性与缺陷分析祝中强2010300163损伤容限、襟翼副翼起落架受力分析、论文排版目录1.概述31.1歼-6简介31.2分析设计思路介绍42.歼-6机翼的总体布局52.1机翼尺寸数据52.2机翼内部布置62.3机翼结构型式及前、后缘设计62.4机翼主要受力构件布置62.5机翼连接
2、72.6机翼各部件材料73.普通翼肋、梁、墙、长桁的构造及受力特点73.1 蒙皮83.2 翼梁83.3 纵墙93.4翼肋103.5长桁124.各部分连接关系124.1主梁与纵梁134.2纵梁与前梁134.3主梁和前梁144.4后墙和主梁144.5主梁与机身154.6其他部件的连接155.机翼的传力分析165.1后掠翼后掠机翼的结构特点和受力特点165.2 歼-6机翼的内部结构布置175.3歼-6机翼上总体力的传力分析175.3.1 结构的简化假设175.3.2 机翼总体受力分析206.损伤容限216.1概念216.2机翼损伤容限分析226.2.1材料226.2.2多路传力结构226.2.3多重
3、元件传力236.3结构的设计类型236.3.1缓慢裂纹扩展结构236.3.2破损安全多路传力结构246.3.3破损安全止裂结构247.襟翼、副翼、起落架等受力分析247.1襟翼受力分析247.1.1襟翼简介247.1.2襟翼的受力特点257.2副翼受力分析287.2.1简介287.2.2副翼受力特点287.3起落架受力分析327.3.1起落架简介327.3.2起落架受力特点328.结构合理性与缺陷分析358.1合理性性分析358.2缺陷分析361.概述1.1歼-6简介歼-6是中国沈阳飞机制造公司制造的单座双发超音速战斗机，根据前苏联的米格19仿制发展而来，是我国自主生产的第一代超音速战机。19
4、58年初开始试制，原型机于1958年12月首次试飞，1964年首架交付使用，1986年停产，生产数千架，是60年代至70年代中国空军的主力歼击机。歼-6尺寸小、重量轻、推重比大、机动性好，适于近距格斗空战，可以用于国土防空和夺取前线局部制空权，亦可执行一定的对地支援任务。在中国空军和海军航空兵的装备序列当中，歼-6曾经是装备数量最多，服役时间最长，实战当中击落敌机最多的国产喷气式超音速战斗机。从1964年到1968年，歼6战机共击落20多架各型战机，而自己没有一架被击落。歼-6结构简单，使用维护方便，价格便宜，是世界上同类飞机中最便宜的。歼-6除装备中国空、海军外，还向国外出口。2010年6月
5、12日，国产歼6飞机正式退出空军编制序列。图1.1 中国贵州飞机厂歼-6甲三视图歼-6技术数据翼展 9.04米机长 14.64米（带空速管） 12.54米（不带空速管）机高 3.89米机翼面积 25平方米机翼后掠角 55（四分之一弦线）机翼相对厚度 8.24%（顺气流平均值）主轮距 4.16米前主轮距 4.40米最大起飞重量 8820千克正常起飞重量 7400千克（无外挂）燃油重量 1800千克（机内）正常载重 1950千克 最大平飞速度 1.36马赫（高度11000米）巡航速度 900公里/小时实用升限 1750017900米最大航程 1390公里（不带副油箱） 2200公里（带副油箱）续航
6、时间 1小时43分（不带副油箱） 2小时38分（带副油箱）起飞滑跑距离 515米（加力）着陆滑跑距离 610米（用伞）890米（不用伞）1.2分析设计思路介绍 第一步：歼-6机翼的受力分析，具体思路如下：根据歼-6的机翼结构分析其机翼的受力形式（梁式、单块式、多腹板式）；分析歼-6机翼各个构件（蒙皮、长桁、梁、墙、肋等）的受力以及各构件之间的连接关系；对机翼构件进行传力分析。对机翼附加结构（襟翼、副翼、起落架等）进行受力和传力分析。第二步：根据第一步的受力分析结果分析歼-6机翼结构的合理性与不足之处，并且提出优化设计方案。2.歼-6机翼的总体布局2.1机翼尺寸数据 如下图2.1所示为歼-6左侧
7、机翼俯视图。图2.1 歼6机翼的左半部分机翼俯图 如下表所示为歼-6机翼的部分尺寸数据。翼展9.04m襟翼在起飞时展开角15机翼面积25.0m2襟翼在降落时展开角251/4弦线处后掠角55顺气流方向翼根处相对厚度8.73%展弦比3.24顺气流方向翼尖处相对厚度8.13%机翼下反角4.5副翼上下倾斜角252.2机翼内部布置机翼内有两个带橡胶内衬的油箱，解决机内载油量不足的问题，歼-6 通常都在翼下挂两个 760 升的副油箱。主起落架向内收起，回收到主翼梁后面的起落架舱中。两侧翼根各有一门航炮。机翼内部还安置有燃油、操纵、液压等各种系统的管道、附件、设备。机冀前、后缘有副翼、襟翼、减速板及副翼调整
8、片等作为增升装置或操纵面的活动附翼。机翼下表面安置有空空导弹、火箭、炸弹和副油箱的挂架。2.3机翼结构型式及前、后缘设计机翼的内部构造为单梁式，翼根部由于后掠以及存在起落架舱开口而采用梁架式结构， 由主梁、前梁、纵梁组成的承力三角形空间作为主起落架舱。机翼的结构骨架由前梁、主梁、长桁和翼肋等组成，外表面为承力的铝合金蒙皮。沿上下蒙皮各有9 个长桁，横向构件由3 0个翼肋和纵梁组成。机翼后掠角在25%翼弦处为55，采用这样大的后掠角提高了机翼的临界马赫数，推迟了翼面激波的产生，因此可以获得较好的高速飞行性能。机翼外段上表面各增加了一个全翼弦的大翼刀（导流片），以阻挡空气附着面层向翼尖的堆积，可推
9、迟翼尖失速。机翼后缘的外侧为副翼，副翼末端装有配重以防止振颤。机翼后缘的内侧为后退式襟翼。机翼下表面安装有扰流片，可与副翼的操纵联动以改变升力。2.4机翼主要受力构件布置机翼外段：单梁单块式，有后墙。上、下各9根长桁。机翼共有翼肋30个。根部：13肋之内加主梁和纵梁，它们与前梁、后墙、13肋组成梁架式承力结构。2.5机翼连接连接关系：主梁-前梁为铰接；主梁-纵梁为固接；主梁-后墙、13肋为弱固。前梁、纵梁、13肋为弱固。后墙-13肋为铰接，与机身不连接。与机身连接：主梁在15框处与机身固接；前梁在9框处与机身铰接。2.6机翼各部件材料主梁：30CrMnSiA高强合金钢整体模锻件；前梁：LC4高
10、强铝合金模压件；后墙：LC4Z（根部）和LY12硬铝（外段）制成；纵梁：LC4Z和LY12制成；接头：高强度合金钢钢制成；蒙皮：铝合金。3.普通翼肋、梁、墙、长桁的构造及受力特点从构造上看，机翼、尾翼结构及其构件的组成是完全一致的，故通称为翼面结构。因翼面结构属薄壁型结构形式，构造上主要分蒙皮和骨架结构。骨架结构中，纵向构件有翼粱、长桁、墙(膻板)，横向构件有翼肋(普通肋和加强肋)。图3.1 机翼的典型结构构件1-翼梁；2-前纵墙；3-后纵墙；4-普通翼肋5-加强翼肋；6-对接接头；7-硬铝蒙皮；8-长桁3.1 蒙皮蒙皮的直接功用是形成流线形的机翼外表面。为了使机翼的阻力尽量小，蒙皮应力求光滑
11、，减小它在飞行中的凹、凸变形。从受力看，气动载荷直接作用在蒙皮上，因此蒙皮翌有垂直于其表面的局部气动载荷此外蒙皮还参与机翼的总体受力它和翼梁或翼墙的腹板组合在一起，形成封闭的盒式薄壁结构承受机翼的扭矩；当蒙皮较厚时，它与长桁一起组成壁板，承受机翼弯矩引起的轴力。由于J6机翼为单块式，蒙皮较厚具有一定承受正应力的能力，它还能与长桁、梁缘条一起组成整体壁板承受轴向力传递整体弯矩。图3.2 蒙皮外形结构（a、金属蒙皮 b整体蒙皮）图3.3 歼六蒙皮外形3.2 翼梁翼梁由梁的腹板和缘条(或称凸缘组成(田311)。翼梁是单纯的受力件，主要承受剪力Q和弯矩M。在有的结构型式中，它是机翼主要的纵向受力件，承
12、受机翼的全部或大部分弯矩。翼梁大多在根部与机身固接。图3.4 翼梁1-上缘条；2-腹板；3-下缘条；4-支柱图3.5 歼六翼梁结构3.3 纵墙纵墙(包括胶板)的缘条比梁缘条弱得多，一般与长桁接近，纵墙与机身的连接为铰接。腹板没有绦条，墙和腹板一般都不能承受弯矩，但与蒙皮组成封闭盘段以承受机翼的扭矩。后墙则还有封闭机翼内部移积的作用。机冀的特点是薄壁结构，因此以上各构件之间的连接大多采用分散连接，如铆钉连接、螺拴连接、点焊、胶接或它们的混合型式如胶铆等。连接缝间的作用力可视为分布剪流形式。图3.6 纵墙 1-腹板；2-弱缘条图3.7 歼六机翼后墙图3.8 歼六机翼前墙3.4翼肋翼肋是保证气动力所
13、要求的翼剖面形状的横向元件。有普通翼肋和加强翼肋。普通翼肋构造上的功用是维持机翼削面所需的形状一般它与蒙皮、长桁相连，机翼受气动载荷时，它以自身平面内的刚度向蒙皮、长桁提供垂直方向的支持。同时翼肋又沿周边支持在蒙皮和梁(或墙)的腹板上，在翼肋受载时，由蒙皮、腹板向翼肋提供各自平面内的支持剪流。加强翼肋虽也有上述作用，但其主要是用于承受并传递自身平面内的较大的集中载荷或由于结构不连续(如大开口处)引起的附加载荷同时在J6机翼结构不连续处附近，布置有加强翼肋以承受额外的附加载荷。图3.9 腹板式翼肋1-腹板；2-周缘弯边；3-与腹板连接的弯边；4-减轻孔A-前段；B-中断； C-后段； u-上部分
14、； l-上部分以下分别为歼-6的前缘盒段翼肋、主盒段翼肋和襟翼部分翼肋：不连续区的加强肋：十三肋处布置加强翼肋，收集外段承受的载荷。简化时，假设翼肋腹板仅承受剪应力，而将其承受正应力的能力折算到缘条或弯边上，设弯边、缘条的面积为A，腹板厚度为t，长度为h，腹板剖面绕水平对称轴x的惯性矩为Jx=112th3,使简化等效后此值不变，则腹板承弯能力折算成缘条或弯边面积为：112th312h2=16th，即A等效16th+A，此时，腹板仅承受剪力，完全由弯边或缘条承受正应力。3.5长桁长桁(也称桁条)是与蒙皮和翼肋相连的构件。长桁上作用有气动载荷。在现代机翼中它一般都参与机翼的总体受力承受机翼弯矩引起的部分轴向力，是纵向骨架中的重要受力构件之一。除上述承力作用外，长桁和翼肋一起对蒙皮起一定的支持作用。图3.10 各种长桁图3.11 歼六机翼长桁4.各部分连接关系由第一部分可知:机翼外段为单梁单块式，有后墙；机翼内段为梁架式结构，外加一根纵梁。内段的主要构件有：主梁、前梁、 后墙
