【正文】 第二章 機(jī)翼結(jié)構(gòu)和受力分析 ? 167。 2－ 1 機(jī)翼結(jié)構(gòu) ? ? 一 、 機(jī)翼的功用 ? 1． 產(chǎn)生升力； ? 2． 當(dāng)機(jī)翼具有上反角時 ， 可為飛機(jī)提供一定的橫側(cè)安定性； ? 3． 安裝或吊掛部件； ? 4． 貯放燃油 。 ? 二 、 機(jī)翼的結(jié)構(gòu)型式 ? 有布質(zhì)蒙皮機(jī)翼和金屬蒙皮機(jī)翼 ? (一 )單層蒙皮結(jié)構(gòu)機(jī)翼 ? 單梁式 ? ? 雙梁式 ? ? ? (二 )夾層蒙皮結(jié)構(gòu)機(jī)翼 ? (一 ) 單層蒙皮結(jié)構(gòu)機(jī)翼 ? 1． 梁式機(jī)翼 ? 梁式機(jī)翼由翼梁 、 輔助翼梁 （ 縱墻 ） 、 桁條 、翼肋和蒙皮等組成 。 ? 單梁式機(jī)翼裝有一根強(qiáng)有力的翼梁 (圖 2－ 1)； ? 雙梁式機(jī)翼裝有兩根強(qiáng)有力的翼梁 (圖 2－ 2) ? 構(gòu)造特點(diǎn) ： ? （ 1） 裝有一根或兩根強(qiáng)有力的翼梁； ? （ 2） 蒙皮很?。? ? （ 3） 桁條的數(shù)量不多而且較弱 ， 有的桁條還是分段斷開的； ? （ 4） 便于在機(jī)翼上開口； ? （ 5） 與機(jī)身 (或機(jī)翼中段 )連接比較簡便； ? （ 6） 生存力較差 。 ? 受力特點(diǎn) ： ? （ 1） 桁條承受軸向力的能力極??； ? （ 2） 蒙皮幾乎不能參與受力； ? （ 3） 彎矩引起的軸向力主要由翼梁緣條承受 。 ? A． 單梁式機(jī)翼 (圖 2－ 1) ? 特點(diǎn)： ? （ 1） 裝有一根強(qiáng)有力的翼梁和一根或兩根強(qiáng)度很弱的縱墻； ? （ 2） 翼梁裝在翼型最大厚度處 ， 翼梁充分利用了機(jī)翼的結(jié)構(gòu)高度； ? （ 3） 機(jī)翼內(nèi)部容積不容易得到較好的利用； ? （ 4） 結(jié)構(gòu)重量較輕 。 ?B．雙梁式機(jī)翼 (圖 2－ 2) ? 特點(diǎn)： （ 1）裝有兩根強(qiáng)有力的翼梁 ? （ 2）機(jī)翼內(nèi)部容積容易得到較好的利用； ? （ 3）比單梁式重。 ? 2． 單塊式機(jī)翼 ? 單塊式機(jī)翼的構(gòu)造如圖 2－ 3所示 。 ? 單塊式機(jī)翼是由蒙皮 、 桁條和緣條組成一個整塊構(gòu)件來承受彎矩所引起的軸向力的 ， 所以叫做單塊式機(jī)翼 。 ? 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) : ? （ 1） 翼梁 (也叫縱墻 )的緣條較弱； ? （ 2） 蒙皮較厚 （ 上部蒙皮往往比下部蒙皮厚 ） ，在飛行中能夠較好地保持翼型； ? （ 3） 桁條較多而且較強(qiáng)； （ 上部桁條也比下部桁條多 ， 而且截面積也較大 。 ） ? （ 4） 有 2～ 4個縱墻 （ 雙墻單塊式結(jié)構(gòu)的內(nèi)部容積能得到較好的利用 ） ； ? （ 5） 能較好地利用結(jié)構(gòu)高度來減輕重量； ? （ 6） 生存力較強(qiáng)； ? （ 7） 機(jī)翼連接接頭比較復(fù)雜； ? （ 8） 不便于開大的艙口 。 ? 受力特點(diǎn)： ? （ 1） 機(jī)翼的蒙皮有良好的抗剪穩(wěn)定性和較好的抗壓穩(wěn)定性； ? （ 2） 機(jī)翼的蒙皮能更好地承受機(jī)翼的扭矩 ， 而且能同桁條一起承受機(jī)翼的大部分彎矩； ? （ 3）不便于承受集中載荷。 ? 目前許多飛機(jī)的機(jī)翼，采用梁式和單塊式復(fù)合的結(jié)構(gòu)。 即在靠近翼根而要開艙口的部分為梁式結(jié)構(gòu)，其余都分為單塊式結(jié)構(gòu)。 ? (二 )夾層結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)機(jī)翼 ? 這兩種新型的機(jī)翼結(jié)構(gòu) ， 在較大的局部空氣動力作用下 ， 仍能精確地保持翼型 ， 在翼型較薄的條件下 ， 可以得到必要的強(qiáng)度和剛度 。 此外 ，超音速飛行時 ， 機(jī)翼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度受空氣動力熱的影響也較小 。 因此 ， 它們在現(xiàn)代跨音速和超音速飛機(jī)上 ， 已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用 。 ? 1．夾層結(jié)構(gòu)機(jī)翼 ? 夾層結(jié)構(gòu)機(jī)翼 ,如圖 2－ 5所示。 ? 特點(diǎn)： ? （ 1） 采用了夾層壁板來做蒙皮和其他構(gòu)件 。 ? （ 夾層壁板由內(nèi)外兩層薄金屬板和夾芯層組成 。 ） ? （ 2） 能夠承受較大的局部空氣動力而不致發(fā)生鼓脹 、 下陷現(xiàn)象； ? （ 3） 能夠在大速度飛行時很好地保持外形； ? （ 4） 結(jié)構(gòu)重量較輕； ? （ 5） 這種機(jī)翼結(jié)構(gòu)可以只用少數(shù)翼肋而不用桁條 。 機(jī)翼表面的鉚縫大量減少 。 鉚縫少 ， 既能改善機(jī)翼的空氣動力性能 ， 又能減少由鉚釘孔引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象 。 此外 ， 鉚釘孔少還提高了蒙皮的氣密性 。 ? 缺點(diǎn)： ? （ 1） 很難在夾層壁板上開艙口； ? （ 2） 不便于承受大的集中載荷； ? （ 3） 損壞后不容易修補(bǔ)； ? （ 4） 各部分連接比較復(fù)雜。 ? 夾層壁板的受力，如圖 2－ 6所示。 ? 2． 整體結(jié)構(gòu)機(jī)翼 ? 整體結(jié)構(gòu)機(jī)翼是由一些整體板件連接而成的 ， 如圖 2－7所示 。 ? 整體板件就是把蒙皮 、 桁條和緣條等構(gòu)件 ， 合并成一塊整體的板件 。 它是用銑切 、 擠壓 、 模鍛 、 化學(xué)銑切(腐蝕 )等方法制成的 。 ? 特點(diǎn)： ? （ 1） 整體結(jié)構(gòu)機(jī)翼的強(qiáng)度 ， 比較容易做得切合機(jī)翼各部分受力的實際需要； ? （ 2） 重量能夠減輕 ? （ 3） 具有表面鉚縫少 ， 空氣動力性能好 ? （ 4） 制造時比較容易得到準(zhǔn)確的外形； ? （ 5） 承受大的局部空氣動力時不易變形； ? （ 6） 氣密性較好 。 ? 三 、 機(jī)翼各構(gòu)件的構(gòu)造 ? (一 )翼梁 ? 在各種型式的機(jī)翼結(jié)構(gòu)中 ， 翼梁的主要功用都是承受機(jī)翼的彎矩和剪力 。 ? 翼梁由梁的腹板和緣條 (或稱凸緣 )組成 ， 見圖 2－ 8 。 ? 腹板式翼梁 ? 翼梁主要有 整體式翼梁 ? 桁架式翼梁 ? (現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)翼 ， 一般都采用腹板式金屬翼梁(圖 2－ 8)。 ) ? 1．腹板式翼梁 ? 翼梁由緣條和腹板鉚接而成 。 ? 緣條用硬鋁或合金鋼的厚壁型材制成 ， 截面形狀多為“ T”或 “ L”形 。 ? 腹板用硬鋁板制成 。 薄壁腹板上往往還鉚接了許多硬鋁支柱 ， 以增強(qiáng)其抗剪穩(wěn)定性和連接翼肋 。 ? 為了合理地利用材料和減輕機(jī)翼的結(jié)構(gòu)重量 ， 緣條和腹板的截面積 ， 一般都是沿翼展方向改變的 ， 即翼根部分的截面積較大 ， 翼尖部分的截面積較小 。 ? 腹板式翼梁的優(yōu)點(diǎn) : ? (1) 能夠較好地利用機(jī)翼的結(jié)構(gòu)高度來減輕重量； ? (2) 生存力較強(qiáng)； ? (3) 制造較方便 。 ? 2． 整體式翼梁 ? 整體式翼梁是一種用高強(qiáng)度合金鋼鍛制成的腹板式翼梁 (圖 2－ 9)。 ? 它的優(yōu)點(diǎn)是 :剛度較大 ， 截面尺寸可以更好地做得符合等強(qiáng)度要求 。 ? ? ? 3． 桁架式翼梁 ? 在翼型較厚的低速重型飛機(jī)上 ， 常采用桁架式翼梁 (圖 2－ 10)。 這種翼梁由上下緣條和許多直支柱 、 斜支柱連接而成 。 翼梁承受剪力時 ， 緣條之間的支柱承受拉力或壓力 。 緣條和支柱 ， 有的采用硬鋁管或鋼管制成 ， 有的則用厚壁開口型材制成 。 ? (二 )桁條 ? 1． 功用： ? （ 1） 支持蒙皮 ， 防止產(chǎn)生過大的局部變形； ? （ 2） 與蒙皮一起把空氣動力傳給翼肋； ? （ 3） 提高蒙皮的抗剪和抗壓穩(wěn)定性 ， 使它能更好地承受機(jī)翼的扭矩和彎矩； ? （ 4） 與蒙皮一起承受由彎矩引起的軸向力 。 ? 2． 種類 ? （ 1） 梁式機(jī)翼的桁條 ， 一般都用 ～ 1毫米厚的薄鋁板制成 。 ? 它有開口和閉口兩種 (圖 2－ 11(a))。 ? 開口截面桁條的穩(wěn)定性很差 ， 而且不能參與承受機(jī)翼的彎矩 。 ? 閉口截面的桁條 ， 穩(wěn)定性較好 ， 可以參與承受一些機(jī)翼的彎矩 。 但是這種桁條與蒙皮鉚接時 ，具有兩道鉚縫 ， 對于保持機(jī)翼表面光滑不利 。 ? ? （ 2）單塊式機(jī)翼的桁條，是用硬鋁擠壓而成的 (圖 2－ 11(b))，它的壁厚可達(dá) 5毫米以上，穩(wěn)定性很好。 ? 在機(jī)翼結(jié)構(gòu)中用得最多的是帶圓頭加強(qiáng)邊的桁條。 ? 圓頭加強(qiáng)邊可以增大桁條的抗彎剛度，提高其總的穩(wěn)定性 (桁條不易壓彎 )，還可以對桁條壁起支持作用，提高桁條的局部穩(wěn)定性 (桁條壁不易曲皺 )。 ? (三 )翼肋 ? 翼肋按其功能分為普通翼肋和加強(qiáng)翼肋兩種 。 ? 1． 普通翼肋 ? 普通翼肋的功能是： ? （ 1） 維持機(jī)翼的翼型； ? （ 2） 支持蒙皮 、 桁條和梁腹板 ， 提高它們的穩(wěn)定性； ? （ 3） 傳遞載荷 ? （ 把蒙皮和桁條傳給它的局部空氣動力傳給梁腹板 ， 而把局部空氣動力形成的扭矩 ， 通過鉚釘以剪流的形式傳給蒙皮和梁腹板 。 ） ? 2． 加強(qiáng)翼肋 ? 加強(qiáng)翼肋除具有上述作用外 ， 還要承受和傳遞較大的集中載荷 。 ? 腹板式 ? 翼肋的構(gòu)造型式有 構(gòu)架式 （ 圖 2－ 12） 整體式 ? 圍框式 ? 為了便于和翼梁腹板連接 ， 它們常被分為前 、中 、 后三段 (圖 2－ 12(a))。 ? 為了減輕重量 ， 一般在腹板上開有許多減輕孔 。 ? 加強(qiáng)翼肋的腹板較厚，有時還采用雙層腹板，或者在腹板上用支柱加強(qiáng) (圖 2－ 12(b))。 ? 翼肋的選用： ? 相對載荷大 ， 采用構(gòu)架式； ? 相對載荷小 ， 采用腹板式 。 ? 普通肋較多采用腹板式 。 ? 加強(qiáng)肋承受較大的載荷，當(dāng)翼型較厚時，采用構(gòu)架式，如圖 2－ 12(c)所示。這種翼肋由緣條、直支柱和斜支柱組成。 ? (四 )縱墻 (包含腹板 ) ? 縱墻的緣條比梁緣條弱得多，但大多強(qiáng)于一般長桁，縱墻與機(jī)身的連接為鉸接。腹板或沒有緣條，或緣條與長桁一樣強(qiáng)。墻和腹板一般都不能承受彎矩，但與蒙皮組成封閉盒段以承受扭矩。后墻則還有封閉機(jī)翼內(nèi)部容積的作用 (圖 2－ 13)。 圖 2－ 13 縱墻 ? (五 )蒙皮 ? 作用 : ? (1) 承受局部空氣動力和形成機(jī)翼外形的 。 ? (2) 承受機(jī)翼的扭矩和彎矩。 ? 材料： ? 現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)翼 ， 通常都采用硬鋁蒙皮 。 ? 蒙皮厚度的確定 ? 蒙皮厚度隨機(jī)翼的結(jié)構(gòu)型式和它在機(jī)翼上的部位而確定 。 ? 機(jī)翼前緣承受的局部空氣動力較大 ， 而翼根部位承受的扭矩和彎矩通常較大 ， 所以一般機(jī)翼的前緣和其根部位的蒙皮最厚 ， 后緣和翼尖部位 ，蒙皮較薄 。 ? 壁板蒙皮 由 蒙皮和桁條組合構(gòu)成 。 ? 組合式 ? 機(jī)翼壁板蒙皮 ? 整體式壁板蒙皮 ? 組合式壁板蒙