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1、第5章 机翼、尾翼的结构设计 5.1 主要内容 1. 翼面结构设计的原始条件与基本要求 2. 机翼结构的基本受力型式 3. 结构方案设计的基本理论(三准则、二参数、三定理、二要点、二比) 4. 结构设计的细分析、粗定量方法 5. 机翼典型元件的设计原理 6. 集中力扩散件的设计 7. 翼面开口区的加强设计方案 8. 刚度设计的基本要点9. 结构细节设计的基本要点5.2 思考题和习题 5-01 图示为几种不同的长桁截面，分析各种截面优缺点。 习题5-01图5-02 刚度设计与强度设计的主要区别是什么？ 5-03 图示为一组合式梁的平面形状，受到一对集中弯矩M和剪力Q的作用，请给出此梁的结构设计方
2、案。 习题5-03图5-04 图示为一机翼蒙皮开口，请给出一种合理的开口补强方案。 5-05 图示为一单梁式舵面，前缘有一开口，其主要载荷为扭矩Mn。请给出一种开口补强设计方案。 习题5-04图 习题5-05图5-06 请设计一个平面结构，将载荷P传到基础上去。画出必要的图、给出分析计算过程和说明。 习题5-06图5-07 请按照粗分析细定量方法，设计一个桁架结构，将载荷P1和P2传到基础上去。 习题5-07图5-08 请按照粗分析细定量的方法，设计一个舵面支臂结构，将舵面上的载荷P传给翼面结构的肋上。 习题5-08图5-09 有一战斗机，其机翼为梯形，后掠角24度，展弦比3.91，相对厚度4
3、.8%，机翼面积S=17.3m2，飞机起飞总重量7141Kg，使用过载ny=7.33，安全系数f=1.5。机翼根部留出部分空间作起落架舱，机翼又用作整体油箱，在半翼展处有一个挂架。试为其选择结构受力型式，给出结构布置图，并简要阐明理由。 习题5-09图5-10 某加强肋中段承受发动机架传来的集中载荷：P=80kN，作用点距前梁为A=300mm。假设：该双梁式机翼蒙皮、长桁不承受正应力。前梁的上、下缘条面积均为F1=20cm2；后梁的上、下缘条面积均为F2=15cm2。两梁上、下缘条的形心间距分别为H1=250mm，H2=200mm。前、后梁的腹板间距B=800mm。设肋和梁腹板材料选用LY12
4、-CZ，其弹性模量E=7104MPa；极限强度b=420MPa，受拉区缘条要考虑削弱系数K=0.9；受压失稳临界应力先设其近似等于比例极限cr=280MPa，该剖面处的刚心可按近似方法求解。 试作出该加强肋中段的弯矩图和剪力图，并确定该加强肋的缘条面积和腹板厚度。肋的腹板不允许出现剪切失稳。 如原前梁腹板中剪应力为120MPa，后梁腹板中的剪应力为100MPa，请确定在该肋所在剖面前、后梁的腹板厚度。若要使梁腹板不致失稳，支柱间隔应为多大？ 习题5-10图5-11 决定翼梁缘条T形断面的尺寸B、t1和t2。缘条在正过载情况下受到的最大拉力P=620kN，而在负过载时的最大压力P=460kN。缘
5、条材料为30CrMnSiA合金钢，b=1200MPa。T形的垂直边由于连接需要应不短于26mm。三边简支、一边自由板的局部失稳临界应力crc/t曲线如下图所示。缘条受拉时面积要乘上钉孔削弱系数K=0.9。 习题5-11图5-12 合理布置必要的杆件，使图中所示的平面板杆结构能承受图示各力，并画出两板杆结构中各杆的内力图。 习题5-12图5-13 图示为一双梁单块式后掠翼，后梁在3#肋A点处转折。现3#肋后部B点处作用有襟翼接头传来的集中力Py、Px。问：为传递后梁的弯矩M和剪力Q，以及为传递上述集中力，在3#肋附近局部区域应如何合理进行结构设计（即需要布置些什么零构件，彼此间应如何连接？）。
6、习题5-13图5-14 图示为一后掠翼，外段为双梁单块式，根部段为双梁式，下壁板有开口。问： 当机翼的总体力M、Q、Mt往根部机翼、机身传递时，AA肋起什么作用？请画出它的力平衡图和内力图，该肋应如何加强？ 画出此时前梁12的内力分布图，应如何合理选择其缘条面积沿展向的分布规律。 习题5-14图 习题5-15图5-15 如图所示为一由前梁和后樯的机翼根部结构简图，在AABB区域下蒙皮为大开口。现当A点下端作用一集中力时，力如何传到机翼机身接头上？根据传力分析应将哪些构件予以补强？ 5-16 图示为某机翼整体油箱上表面设有的工艺和检查大开口。此开口区如何分析和设计？(a. 设计成何类口盖？b. 开口区传力分析？c. 开口区补强设计；d. 主要元件的内力分布) 习题5-16图5-10 双梁式的腹板式翼肋上作用有分布气动力从7000N/m线性变化到10000N/m。翼肋高H=200mm，宽B=800mm，该肋所在剖面的机翼结构的刚心距前梁x267mm。 求该肋的弯矩图和剪力图； 该肋要求设计减轻孔，请确定肋缘条尺寸、腹板厚度、减轻孔数量和直径。带减轻孔腹板的临界应力cr的计算公式如下： 式中 为相应无孔平板的临界失稳应力，其中b恒为短边。 边界条件四边简支四边固支k0 习题5-17图
