第10讲—翼面结构(5)
飞机基础知识—飞机结构
起落架
起落架的作用是在地面停放，滑跑、运动过程中支撑飞机，并能在 飞前三点式和后三点式起落架。
起落架 前三点式
起落架 后三点式
起落架
起落架系统主要用于起落架的 收放、前轮转弯以及地面刹车， 以保证飞机在地面滑行、滑跑、 减速及起落架收放的需要。
动力装置
活塞式发动机
四冲程 ：进气冲程、压 缩冲程、膨胀、排气冲程。 在低速飞行时，活塞发动 机的经济性能很好,目前 在小型飞机和轻型直升机 上广为应用。
动力装置
涡轮喷气发动机
第一代涡轮喷气机噪音很大，如 今大多用于军用飞机； 涡轮风扇发动机的优点是：耗油 率低，因而经济性能好、噪音低； 因此现代商务亚音速飞机多采用 涡轮风扇发动机。
飞机结构
飞机的主要组成部分为：机身、机翼、尾翼、起落架、动力装置。
机身 驾驶舱、存放行李、邮件、货物的货舱、客舱。
机翼和尾翼
机翼的主要作用是产生升 力，现代民航客机机翼的 内部还可以作为结构油箱 来储存燃油，和安装起落 架及发动机。
机翼和尾翼
机翼装在机身上的角度，称为安装角，是机翼与水平线所成的角度。安 装角向上或向下就称为机翼具有上反角或下反角。
机翼
飞机的机翼由许多可以活 动的部分组成。这些部分 可以用来改变机翼的位置 和形状，也可以用来增大 或减小翼面。
前缘襟翼
外侧（低 速）副翼
后缘内侧襟翼
地面扰流板
飞行扰流板 内侧（高
后缘外侧
速）副翼
襟翼
机翼
襟翼，是飞机机翼上可以 活动的翼片，用于起飞和 降落。它们可以用来帮助 控制飞机的速度及机翼所 产生的升力。
转动驾驶盘可控制副翼的偏转，前推或后拉驾驶盘可控制升降舵的 偏转。脚操纵机构用于控制方向舵。
(完整版)飞机结构与系统(第三章飞机翼面结构)
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机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
一、机翼的功用与结构设计要求 1.机翼的功用
机翼的结构重量占全机结构重量 的30%～50%，占全 机质量的8%～15%，机翼产生的阻力是全机 阻力的30 % ～50%。
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机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
一、机翼的功用与结构设计要求
现代旅客机的机翼
1-翼梁；2-桁条；3-襟翼；4-扰流片；5-副翼；6-蒙皮；7-前缘缝翼；8-挂架；9-翼肋。
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机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
一、机翼的功用与结构设计要求
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机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点
一、机翼的功用与结构设计要求
第三章 飞机翼面结构
➢ 本章内容
➢ 一些力学基本概念 ➢ 机翼、尾翼功用、设计要求及外载特点 ➢ 翼面结构典型构件及受力特点 ➢ 翼面典型结构型式及受力分析 ➢ 后掠机翼与三角机翼 ➢ 飞机的气动弹性
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一些力学基本概念
理论力学：研究刚体，研究力和运动的关系。 材料力学：研究变形体，研究力与变形的关系。 构件：工程结构或机械的各组成部分，可分为
由于变形引起的物体内部的 附加力。
物体受外力作用后，由于变 形，其内部各点均会发生相对 位移，因而产生相互作用力。
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一些力学基本概念
内力、截面法和应力的概念 2.截面法：
为求出内力，采用截面法。 变形体内力的特征： （1）连续分布力系；（2）与外力组成平衡力系。
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2. 机翼结构设计要求：
机翼翼面结构分析
• 4.传力分析方法
从结构的外载荷作用处（已知载荷 处）开始，依次取出各个构件部分或元 件为分离体，按它们各自的受力特性合 理简化成典型的受力构件，并根据与该 部分结构相连的其他构件的受力特性及 它们相互间的连接，由静力平衡条件， 确定出各级分离体上的作用力和支承力 ，并画出各构件的内力图。
二、翼面结构的典型受力型式
二、翼面结构的典型受力型式 2.多墙式
较多的纵墙(一般多于5个)；蒙皮厚(可从几mm到十几mm)，无长 桁
薄机翼，用梁有何弊端？
3.3 翼面典型结构型式及其传力分析
• 三、典型翼面结构型式的传力分析 – 构件在传递局部外载与总体内力时的不同受力 特性； – 不同结构型式中，构件传递总体内力的功用及 区别； – 不同结构型式传递总体内力的基本特征； – 构件在外力作用下的内力分布特征；
2. 各典型型式受力特点的比较 （1）单纯的梁式机翼，薄蒙皮和弱长桁均不参加机翼总体弯矩的传递， 只有的缘条承受弯矩引起时轴力。 （2）在单块式，多墙式机翼中，蒙皮、长桁，乃至主要是蒙皮发展成为 主要的承弯构件，机翼结构一般说材料利用率较高 （3）在承受总体力中的剪力和扭矩时，几种形式中各元件的作用基本相 同。
• 所谓翼面结构的受力型式是指结构中起主要作用的受力构 件的组成形式．各种不同的受力型式表征了翼面结构不同 的总体受力特点。
二、翼面结构的典型受力型式 1.薄蒙皮梁式机翼：梁强，少长桁，薄蒙皮
二、翼面结构的典型受力型式
2.多梁单块式
蒙皮较厚，与长桁、翼梁绦条组成可受轴力的壁板承受总体弯矩 ；纵向长桁布置较密，长桁截面积与梁的横截面比较接近或略小：粱 或墙与壁板形成封闭的盒段，增强了翼面结构的抗扭刚度
3.3 翼面典型结构型式及其传力分析
飞机结构详细讲解
飞机结构详细讲解机翼机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。
其最主要作用是产生升力，同时也可以在机翼内布置弹药仓和油箱，在飞行中可以收藏起落架。
另外，在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼，有的还在机翼前缘装有缝翼等增加升力的装置。
由于飞机是在空中飞行的，因此和一般的运输工具和机械相比，就有很大的不同。
飞机的各个组成部分要求在能够满足结构强度和刚度的情况下尽可能轻，机翼自然也不例外，加之机翼是产生升力的主要部件，而且许多飞机的发动机也安装在机翼上或机翼下，因此所承受的载荷就更大，这就需要机翼有很好的结构强度以承受这巨大的载荷，同时也要有很大的刚度保证机翼在巨大载荷的作用下不会过分变形。
机翼的基本受力构件包括纵向骨架、横向骨架、蒙皮和接头。
其中接头的作用是将机翼上的载荷传递到机身上，而有些飞机整个就是一个大的飞翼，如B2隐形轰炸机则根本就没有接头。
以下是典型的梁式机翼的结构。
一、纵向骨架机翼的纵向骨架由翼梁、纵樯和桁条等组成，所谓纵向是指沿翼展方向，它们都是沿翼展方向布置的。
* 翼梁是最主要的纵向构件，它承受全部或大部分弯矩和剪力。
翼梁一般由凸缘、腹板和支柱构成（如图所示）。
凸缘通常由锻造铝合金或高强度合金钢制成，腹板用硬铝合金板材制成，与上下凸缘用螺钉或铆钉相连接。
凸缘和腹板组成工字型梁，承受由外载荷转化而成的弯矩和剪力。
* 纵樯与翼梁十分相像，二者的区别在于纵樯的凸缘很弱并且不与机身相连，其长度有时仅为翼展的一部分。
纵樯通常布置在机翼的前后缘部分，与上下蒙皮相连，形成封闭盒段，承受扭矩。
靠后缘的纵樯还可以悬挂襟翼和副翼。
* 桁条是用铝合金挤压或板材弯制而成，铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承载能力，并共同将气动力分布载荷传给翼肋。
二、横向骨架机翼的横向骨架主要是指翼肋，而翼肋又包括普通翼肋和加强翼肋，横向是指垂直于翼展的方向，它们的安装方向一般都垂直于机翼前缘。
* 普通翼肋的作用是将纵向骨架和蒙皮连成一体，把由蒙皮和桁条传来的空气动力载荷传递给翼梁，并保持翼剖面的形状。
飞行器结构学
飞行器结构学1.安全系数和过载系数的关系？安全系数：f=F d/nG 过载系数：n=R bi/G安全系数随过载系数的增大而减小，反之，随过载系数的减小而增大2.结构设计的基本要求?气动要求、质量要求、使用维护要求、可靠性要求、工艺要求、经济性要求3.翼面的功用：产生升力，平衡飞机或导弹的重力4.主要外载荷？○1空气动力○2翼面结构质量力○3其他部件和外挂物传来的集中力5.翼面主要受力构件和作用？蒙皮：形成流线形的翼面外形桁条：对蒙皮起支撑作用翼梁：缘条承受由弯矩M引起的拉压轴力。
腹板承受剪力Q以及扭矩Mt引起的剪流纵墙：纵墙一般不能承受弯矩，主要用来承受和传递剪力，并与蒙皮以及其他腹板构成闭式，共同承受翼面扭转引起的剪流翼肋：维持翼剖面的形状，并将蒙皮上的局部气动载荷和桁条上的载荷传递给翼梁和蒙皮。
6.翼面的主要结构形式？翼面的主要结构形式是指结构中主承力系统的组成形式，翼面结构典型的受力形式有，蒙皮骨架式、整体壁板式、夹层结构。
7.梁式翼面结构的结构特点、受力特点和优缺点？特点：蒙皮很薄，纵向翼梁很强，纵向长桁较小且弱，有时在与翼肋相交断开，梁缘条的截面面积比长桁的大得多可近似的认为翼面弯矩的绝大部分或全部由梁缘条承担优点：结构比较简单，对接点少连接简单，适宜集中连接缺点：气动性能差，总体受力性能较差，生存性能较低8.单块式翼面结构的结构特点，受力特点和优缺点？单块式翼面结构：蒙皮较薄，与长桁且密，弱梁，翼梁缘条组成可受轴力的壁板承受绝大部分弯矩，纵向长桁布置较低密，长桁截面积与梁的横截面比较接近梁与墙与蒙皮壁板形成封闭盒段，增强翼面结构的扭转刚度优点：蒙皮在气动载荷作用下变形较小，气流质量高，材料想翼剖面外缘分散，抗弯，抗扭刚度与强度均比较高，安全可靠性比梁式结构好缺点:结构比较复杂，大开口后，需加强周围结构以补偿承弯能力，如果加口盖，需要对口盖和口框加强，以保证传力连续。
9.多腹板式翼面结构特点，受力特点和优缺点？多腹板式翼面结构特点：蒙皮厚，无长桁，多腹板，梁弱，解决了高速薄翼型翼面的强度和刚度与结构承重之间的矛盾优点：气动性能好，总体受力性能较强，结构简单，破损安全性好，生存性高缺点:不宜大开口，与机身或弹身连接点多10.什么是传力分析？（弄清楚受力元件在结构中的地位和作用）对结构的各种外载荷通过各种元件逐点、向结构支持基础传递的过程进行分析，了解各主要元件的受力情况及其传力特点11.传力分析的方法主要有？○1弄清结构所收的载荷最后应传向何处○2分清结构主要和次要的受力元件以及主要和次要的受力部分○3弄清各主要元件的连接关系和连接方式，以便正确地确定支持形式和传力方式○4从结构的外载荷作用开始，依次取出各个构件部分或元件为分离体，按它们各自的受力特性合理化简成典型的受力元件○5分析传力必须具备刚度概念12.刚度分配的依据是什么？“刚度是指元件（构件）在载荷作用下抵抗变形的能力”刚度大分配到的载荷大，刚性支持分配到的载荷大，弹性支持分配到载荷小13.板件的主要受力特点？板可以承受垂直于板平面的分布载荷，不适宜承受集中力14.杆件的主要受力特点？杆只能承受和传递沿杆轴方向的集中力和分布力，杆本身受拉能力强，受压易发生局部或总体失稳，承受能力极低15.板杆结构件的主要受力特点？适宜承受横向分布的载荷和板杆平面内的载荷。
飞机机翼各部分图解及专业术语讲课教案
飞机机翼各部分图解及专业术语机翼各翼面的位置图图片说明：上图为机翼各翼面的位置图，民航飞机的机翼各翼面位置一般类似。
机翼上各操纵面是左右对称分布，部分由于图片受限未标出机翼的基本概念机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行；同时也起一定的稳定和操纵作用。
是飞机必不可少的部件，在机翼上一般安装有飞机的主操作舵面：副翼，还有辅助操纵机构襟翼、缝翼等。
另外，机翼上还可安装发动机、起落架等飞机设备，机翼的主要内部空间经密封后，作为存储燃油的油箱之用。
相关名词解释：1 翼型：飞机机翼具有独特的剖面，其横断面（横向剖面）的形状称为翼型，称为翼型2 前缘：翼型最前面的一点。
3 后缘：翼型最后面的一点。
4 翼弦：前缘与后缘的连线。
5 弦长：前后缘的距离称为弦长。
如果机翼平面形状不是长方形，一般在参数计算时采用制造商指定位置的弦长或平均弦长6 迎角(Angle of attack) ：机翼的前进方向(相当与气流的方向)和翼弦(与机身轴线不同)的夹角叫迎角，也称为攻角，它是确定机翼在气流中姿态的基准。
7 翼展：飞机机翼左右翼尖间的直线距离。
8 展弦比：机翼的翼展与弦长之比值。
用以表现机翼相对的展张程度。
9上（下）反角：机翼装在机身上的角度，即机翼与水平面所成的角度。
从机头沿飞机纵轴向后看，两侧机翼翼尖向上翘的角度。
同理，向下垂时的角度就叫下反角。
10 上（中、下）单翼：目前大型民航飞机都是单翼机，根据机翼安装在机身上的部位把飞机分为上（中、下）单翼飞机也有称作高、中、低单翼。
11 机翼安装在机身上部（背部）为上单翼；机翼安装在机身中部的为中单翼，机翼安装在机身下部（腹部）为下单翼。
上单翼的飞机一般为运输机与水上飞机，由于高度问题，此时起落架等装置一般就不安装在机翼上，而改在机身上，使用上单翼的飞机一般采用下反角的安装。
中单翼因翼梁与机身难以协调，几乎只存在理论上；下单翼的飞机是目前民航飞机常见的类型，由于离地面近，便于安装起落架，进行维护工作，使用下单翼的飞机一般采用上反角的安装。
飞行器结构学.
单面翼受载示意图
6.2 翼面结构型式
6.2.1 蒙皮骨架式翼面 材料沿四周分布，强度、刚度高，重 量轻，被广泛应用在各种飞行器上。 (1) 单梁式翼面(图6.2.1)
单梁式翼面
1 翼梁
2 前墙 3 翼肋 4 桁条 5 蒙皮 7 辅助接头 8 主接头 图6.2.1 单梁式翼面
6 后墙
单梁式翼面特点
第六章
翼面的构造与设计
6.1 概
述
• 导弹的翼面：各种空气动力面，如弹翼、安定面 (尾翼、反安定面)、操纵面(舵面、副翼)是导弹弹 体的重要组成部分。 • 弹翼的功用：产生升力，以支持导弹在飞行中的 重力和机动飞行所需的法向力。 • 安定面：常指尾翼和反安定面，用以保证导弹的 纵向飞行稳定性。
Q－剪力 M－弯矩 T－扭矩 (a)作用于弹翼的分布载荷及集中载荷 (b)作用于弹翼的剪、弯、扭作用力
6.2.3 夹层结构弹翼
夹层结构弹翼的特点： • 抗弯能力较大，耐热绝热性好，气动外形 好，装配工艺性好。 • 制造工艺较复杂，工艺质量不稳定，特别 是接头和分段处加工制造更困难。 • 夹层结构上不宜开舱件组成 的。 2. 翼梁是沿翼面最大厚度线布置的，这种布置能使 梁具有最大的剖面高度，且沿翼展展向按直线变 化，在强度和刚度上都有利。 3. 翼肋是顺气流方向排列的，翼肋的间距影响屏格 蒙皮的横向变形，普通翼肋的间距约为250～300 mm。 4. 一个能传弯的主接头和两个不能传弯但能传剪的 辅助接头。
图6.2.6 辐射网格式加强筋整体结构弹翼
（3）菱形网格式加强筋整体结构弹翼
如图6.2.7所示
1. 2. 上、下壁板上有菱形网格的加强筋。 壁板的前缘与后缘起着纵墙的作用，壁板的根部组成加 强根肋，根肋上有14对托板螺帽构成弹翼的分散传力式 接头。
飞机机翼结构分析
飞机机翼结构分析前言飞机机翼结构分析实根据发《飞机结构强度》一书中第三章的内容，本文主要论述了飞机机翼的功用及翼面结构。
机翼由副翼前缘缝翼襟翼扰流板组成，从机翼的空气动力载荷到机翼的总体受力，能够更深入更全面的了解机翼了解航空领域所涉及学科的基础知识基础原理及发展概况，对开拓视野，扩大知识面以及今后的学习和工作都有帮助。
1.1机翼的功用机翼是飞机的一个重要部件，其主要功用是产生升力。
当它具有上反角时，可为飞机提供一定的横侧安定性。
除后缘布置有横向操纵用的副翼、扰流片、等附翼外，目前在机翼的前、后缘越来越多地装有各种形式的襟翼、缝翼、等增升装置，以提高飞机的起降或机动性能。
机翼上常安装有起落架、发动机等其它部件。
现代歼击机和歼击轰炸机往往在机翼下布置多种外挂，如副油箱和导弹、炸弹等军械设备。
机翼的内部空间常用来收藏起落架或其部分结构和储放燃油。
特别是旅客机，为了保证旅客的安全，很多飞机不在机身内贮存燃油，而全部贮存在机翼内。
为了最大限度地利用机翼容积，同时减轻重量，现代飞机的机翼油箱大多采用利用机翼结构构成的整体油箱。
此外机翼内常安装有操纵系统和一些小型设备和附件。
1.2翼面结构设计要求1.气动要求翼面是产生升力主要部件，对飞行性能有很大的影响，因此，满足空气动力方面的要求是首要的。
翼面除保证升力外，还要求阻力尽量小﹙少数特殊机动情况除外﹚。
翼面的气动特性主要取决于其外行参数﹙如展弦比、相对厚度、后掠角和翼型等﹚，这些参数在总体设计时确定；结构设计则应强度、刚度及表面光滑度等方面来保证机翼气动外形要求的实现。
2.质量要求在外形、装载和连接情况一定的条件下，质量要求时翼面结构设计的主要要求。
具体地说，就是在保证结构完整性的前提下，设计出尽可能请的结构。
结构完整性包含了强度、刚度、耐久性和损伤容限等多方面内容。
3.刚度要求随着飞机速度的提高，翼面所受载荷增大，特别对于高机动性能歼击机和高速飞行的导弹；由于减小阻力等空气动力的要求，翼面的相对厚度越来越小，再加上后掠角的影响，导致翼面结构的扭转刚度、弯曲度将越来越难保证，这些均将引起翼面在飞行中的变形增加。
物理机翼知识点总结大全
物理机翼知识点总结大全在航空航天领域，机翼是飞机的重要部件，它不仅能提供升力，还能影响飞机的稳定性和操控性能。
本文将对机翼的诸多知识点进行全面总结，包括机翼的结构、气动力学原理、机翼设计及影响因素等内容，以期为读者提供全面深入的了解。
一、机翼的结构1. 机翼的基本结构机翼是飞机上最重要的部件之一，其主要结构包括翼型、翼剖面、前缘后缘、翼梁、翼肋、翼壁等。
翼型是机翼的横截面形状，其设计影响着机翼的气动性能，通常采用NACA翼型。
前缘是机翼前部的边，通常是圆滑的弧形，以减小气流的阻力。
后缘是机翼后部的边，通常是锐利的切割，以减小气流的漩涡。
2. 机翼的组成部件机翼由翼梁、翼肋、翼翼壁、前后翼轮、边缘各种部件组成，翼梁是机翼的骨架，用于承受飞行中产生的各种荷载，翼肋则用于连接翼壁和翼梁，起到支撑和定位作用。
3. 机翼的操纵系统机翼的操纵系统包括副翼、襟翼、缝翼以及襟翼。
副翼用于控制飞机在横滚轴的转向，襟翼用于控制飞机在俯仰轴的转向，缝翼和襟翼用于增加机翼的升力。
二、气动力学原理1. 升力和阻力在飞行过程中，机翼产生的升力能够支持飞机的飞行，而阻力则是机翼在空气中运动时产生的摩擦力。
升力和阻力是机翼气动力学特性的重要指标，其大小与机翼的气动外形、攻角、翼面积等因素有关。
2. 机翼的气动性能机翼的气动性能由其空气动力学特性决定，包括升力系数、阻力系数和升力阻力比等参数。
升力系数和阻力系数是描述机翼升力和阻力大小的参量，升力阻力比是衡量机翼气动性能优劣的重要指标。
3. 攻角和失速攻角是指机翼载荷方向与机体坐标系的夹角，攻角的变化会直接影响机翼的升力和阻力。
失速是机翼在攻角过大时突然丧失升力的现象，会导致飞机失去升力支撑而坠机。
三、机翼设计及影响因素1. 翼型设计翼型设计是机翼设计的核心内容之一，通常采用数学模型对翼型进行优化设计，以实现最佳的气动性能。
NACA翼型是机翼设计中经常采用的标准翼型，其曲线的参数能够有效地描述翼型的气动特性。
—翼面结构
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20
机翼由于后掠带来的问题
机翼由于后掠带来的问题有：
1）直观地看，
• 在相同的展弦比和梯形比下，后掠翼的真实长度比平直 翼长;
• 垂直于机翼刚度轴的弦较短，又采用了相对厚度较小的 翼型，因此后掠翼显得细长而薄，弯矩刚度有所降低;
• 后掠翼的气动合力作用点向翼尖靠近，使弯矩和扭矩增 大。
的扭转角相同，即 θ1 = θ2
式中F0 为管壁中线所围的面积。 薄壁管单位长度扭转角为
M t1 M t 2 G1J p1 G1J p2
又因为
Mt G 2
ds
Mt GJ p
式中
J p 2
ds
—
称为扭转常数
2F0
ds
Si
i
Mt1 + Mt2= Mt
所以
M t1
G1J p1 G1J p1 G2 J p2
1、气动载荷的传递
(1) 蒙皮把气动载荷分别传给桁条和翼肋
蒙皮受气动吸力时，桁条和翼肋通过铆钉受拉对蒙皮提供支 反力；蒙皮受气动压力时，蒙皮直接压在桁条和翼肋上，此时铆 钉不受力。
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3
(2) 桁条又把自身承担的那部分气动载荷传给翼肋
桁条与翼肋直接用角片或间接通过蒙皮与翼肋相连，因此， 桁条可以看成支持在翼肋上的多点连续梁受横向弯曲。
根部的剪力、弯矩盒和扭矩的传递情况。
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1）剪力的传递
剖面剪力 Q 的分配：与双梁式后掠
翼的分配方法相同。
剪力 Q 的传递：
后墙剪力Q后机身加强框接头1 机身
前墙剪力Q前前墙接头2 机身 根肋接头1 机身
上、下三角壁板内的剪流q肋 侧，
Q 和 q侧，Q 中翼上下壁板和侧肋对
飞机翼型科普ppt课件
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不过前掠翼也有一个本质缺陷：就是气动弹性发散问题。机翼不是刚性 的，是有一定的弹性的。
气流流过翼面产生升力，升力作用于机翼，因此翼尖有一个以翼根为支点 上扭的趋势。由于前掠翼的支点在翼尖之后，前掠翼的翼尖有一个天然的 向后上方扭转的趋势，上扬导致局部机翼迎角增加，产生更大的升力，进 一步加剧向后上方的扭转。
如果不加控制，结构很快会由于过
度扭曲而损坏。后掠翼的支点在翼尖之 前，翼尖在升力作用下有一个天然的向 前上方扭转的趋势，局部迎角减小，就 没有这个问题。在早期，由于材料的限 制，前掠翼无法解决气动弹性发散问题， 后掠翼成为唯一的选择。复合材料出现 之后，可以通过所谓“气动弹性剪裁”， 也就是通过纤维走向的巧妙安排，使结 构刚性在法向高于展向，巧妙地克服气 动弹性发散引起的问题。
F-18
F-22
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五、变后掠翼
大后掠翼、三角翼、梯形翼的起飞、着陆速度和机动性都不及平直翼， 但平直翼的高速飞行阻力太大，那通过机械手段，使机翼的后掠角可以 在飞行中按需要随意改变，岂不两全其美？这就是变后掠翼的由来
22
变后掠翼的概念看似简单，实现起来问题一大堆。首先有飞行稳定性的问题。 随着机翼后掠角的增加，升力中心逐步后移，很快就有升力中心远离重心的问 题，即使超级巨大的平尾能压住，也将带来巨大的阻力，得不偿失。为了减小 升力中心的移动，变后掠翼只能一分两段，铰链设置在固定的内段外侧，而活 动的外段减小，牺牲变后掠翼的效果来简化工程设计。 苏-17 为了最大限度地减小飞行稳定性问题，活动段只占翼展的一半；F-14 的 活动段比例大一点，但依然有一个很大的固定段。变后掠翼还有很多具体问题： 翼下起落架不容易找地方生根，活动段内无法设计翼内油箱使总的翼内油箱空 间大减，翼下武器挂架需要随活动段同步转动才能保持挂载的武器指向前方， 加上变后掠翼固有的机械问题，变后掠翼最后会变的很重，极大地抵消了变后 掠翼的气动优势。
第10讲—翼面结构(5)
位置与布局方式：
长桁布置
按百分比线布置(聚交式) 平行于前梁或后梁
按百分比线布置的特点——桁条无扭曲，桁条截面面积变
化或截断等。
平行布置的特点—扭 曲，逐渐切断等。
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§4.9 机翼结构元件设计
一、翼梁设计
1、梁的构造形式和常用的剖面形状
构 架 式 在老式低速飞机上曾经使用
梁的构造形式
1 Q/hb
由剪切失稳确定的腹板厚度
2 3 qb2 KE
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二、桁条设计
其中 K— 根据支持情况和板的短边与长边之比，查设计手
册可得；q —为剪流；b—腹板短边长度。 2 3 qb2 KE 一般说来crb，故 2>1，因此取2为设计值。
（2）张力场梁设计
张力场梁及半张力场梁的原理和计算方法参阅有关资料， 按其原理进行设计。
二、桁条设计 1、截面确定的原则
截面积A应保证在受拉区满足静强度，在受压区不失稳
（总体失稳与局部失稳）。
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四、蒙皮与加筋板设计
2、长桁剖面的形状
四、蒙皮与加筋板设计
蒙皮与加筋板，以及它们的连接示图
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五、对接接头设计
其它对接形式
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总结
机翼结构设计的原始依据
翼尖部分由于弦长下降快，因此一般采用单块式或整体 结构。
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3、选择受力型式的注意事项
应该注意：以上各种机翼结构型式的特点，以及相对载荷、 有效高度比等，只是在选择受力型式时参考的一个方面。
实际上结构受力型式的选择在很大程度上是受飞机总体布 局的影响。
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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？
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单块式机翼的载荷是如何传递的？
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
飞机结构基本传力系统机身结构分析21机翼结构分析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0引言机翼是一个薄壁盒段即当机翼受载时一般y丌在其刚心上所以有垂直向上的趋势且有弯和转动的趋势
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。
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。
第五讲翼面结构分析与设计
机翼的构成
1- 骨架翼梁；2- 腹板和桁条；3- 襟翼；4- 扰流片；5- 副翼；6蒙皮；7- 前缘缝翼；8- 挂架；9- 翼肋
飞翼
美 国
前 苏 联
机翼的质量
机翼占飞机机体质量的25%~50%；占整个飞机质量的8%~15%。 机翼占飞机全阻力的30%~50%。
机翼的质量参数举例：
装载产生的质量力
燃油载荷造成的机翼压断
二、机翼的边界条件 作为简化模型，当机翼分成两半与机身在其侧边相连时， 可把每半个机翼看作固定支持或弹性支持在机身上的悬臂梁。 若机翼为一整体时，则把它看作是支持在机身上的双支点外 伸梁。 三、悬臂梁的剪力和弯矩
Q - ( Q + dQ ) - qdx = 0
4、纵墙（腹板）
纵墙的缘条比梁缘条弱得多，但还是强于一般的桁条，与机
身的连接为铰接。 腹板或没有缘条，或缘条与长桁一样强。 墙和腹板都不能承受弯矩，而是与蒙皮组成封闭盒段，以承 受扭矩。 后墙还有封闭机翼内部容积的作用。
5、长桁
长桁是与蒙皮和翼肋相连的纵向元件，是纵向骨架中的重要受力
元件之一。 长桁和翼肋在一起，还对蒙皮起支撑作用。
41机翼的功用与设计要求42机翼的载荷与内力43机翼主要受力构件及其结构44机翼的结构形式45典型机翼结构的传力分析46后掠翼的结构特点与传力分析47三角翼的结构特点与传力分析48机翼结构形式的确定与结构布置49机翼结构元件设计410翼面开口区结构设计411尾翼与操纵面结构分析与设计412翼面增升装置尾翼和附翼结构机翼结构分析机翼结构设计41机翼的功用与设计要求42机翼的载荷与内力43机翼主要受力构件及其结构44机翼的结构形式45典型机翼结构的传力分析46后掠翼的结构特点与传力分析47三角翼的结构特点与传力分析48机翼结构形式的确定与结构布置49机翼结构元件设计410翼面开口区结构设计411尾翼与操纵面结构分析与设计412翼面增升装置各种飞机的结构形式差异很大如何合理布局十分关键f100p51f8641机翼的功用与设计要求一机翼的功用机翼的用途产生升力保证飞机战术技术所规定的飞行和机动性能要求保证飞机横向稳定性操纵性以及增升增阻效能安装起落架发动机武器等装载燃油军械设备等骨架翼梁
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具体地说，机翼的结构设计是指，根据给出的原始依据，合理 地选择机翼的受力形式，布置机翼的主要受力构件，确定沿展 向各剖面处纵向元件的尺寸，并对各主要受力构件进行设计。
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二、机翼结构设计的原始依据
机翼结构设计 的原始依据
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全机参数 机翼外形参数 机翼的位置 机翼内部布置
a) 采用分散受力型式，根据b决定的蒙皮与桁条的面积可 能很小，而其失稳临界应力cr 就可能大大低于b 。因 此，如果按cr确定构件尺寸， 从b来看，材料利用就
不充分。
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讨 论
b) 如果采用梁式，由于受正应力的面积集中在梁缘条， 其截面积就较大，不易失稳。虽然缘条形心离蒙皮
内表面的距离较大，而使Heff 有所降低，但总的说来
可能还是有利的。
特别当C 较大时， Heff 也没有明显降低。
当相对载荷愈大时
采用分散受力型式，其长桁、蒙皮在各切面处的面积
不致太小，不易失稳，也即cr 不致很小。
分散受力型式，上、下纵向元件的形心间距大，结构效率
高些，总的来说是有利的。
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总结
多腹板式相对于单块式结构，因材料的分散度更大， 有效高度比更大，因而更有利。
梁缘条的剖面面积不大，有时只布置纵墙而不采用缘条面积较大 的翼梁。
优 点： 蒙皮在气动载荷作用下变形较小，气流质量高。材料向
外缘分散，抗弯、抗扭强度及刚度均有所提高。安全可靠性好。
缺 点： 结构复杂，对开口敏感。与中翼或机身接合点多，连接
复杂。
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多腹板式
多腹板式机翼的结构特点
主要结构特点是：这类机翼布置了较多的纵墙，蒙皮较厚。厚蒙
给出疲劳寿命 和检查周期
四、机翼结构型式的确定(属打样设计阶段)
机翼的结构型式在总体设计阶段就已进行了初步考虑。总体方 案确定后，各部件的结构受力型式和主要受力构件的布置也就基本 确定，在结构设计中只是根据协调需要作小的更改。
1、各种受力结构型式的特点
梁式
主要结构特点是: 纵向有很强的翼梁，蒙皮较薄，长桁较弱，梁
强度刚度设 计参数
各种情况下的质量数据， 如：起飞着陆质量、基本 强度计算质量等。
各种机动飞行包线
安全系数
可选的结构材料及材料性能数据
机翼使用维护要求
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三、机翼结构设计的步骤
机翼结构设计
打样设计 详细设计
机翼内部安排、确定设计分离面、 选择结构型式、布置主要受力构件、 绘制机翼理论图及打样图。
完成机翼零、构件设计，画出从 零件、构件、组件到部件的全套 生产图纸，并完成机翼强度、刚 度、寿命的全部计算。
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假设略去后略角和梯形比的影响，估算时近似地把后掠机翼 简化为平直矩形机翼，同时略去机身段的影响，后掠、平直机翼 相对载荷估算公式为 （主要从受压区的情况进行分析）
机翼对称面上的最大弯矩为
M 1 G Sn l 1 nG lS 2S 4 8 S
相对载荷为
H 0.8H 0.8Cb , B 0.6b
总结
仅就相对载荷和有效高度比这两个参数来分析（对于梯 形比在1-4之间的平直机翼和后掠机翼），一般说来
➢ 当 M/HB 较大、相对厚度C较小时，宜采用多腹板式结 构； ➢ 当 M/HB 较大、相对厚度C较大时，宜采用单块式结构； ➢ 当 M/HB 较小、相对厚度C较大时，宜采用梁式结构。
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的缘条剖面与长桁剖面相比要大得多。
优 点: 结构简单，蒙皮上打开口方便，开口对结构承弯能力影
响很小；连接简单，对接点少。
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单块式机翼的结构特点
缺 点: 蒙皮未能发挥承弯作用，材料利用不充分；蒙皮易失稳，
影响气流质量，增大阻力，并易导致早期疲劳损坏；生存性低。 单块式
主要结构特点是： 长桁较多较强，蒙皮较厚，翼肋较密，一般
机翼结构设计的具体步骤：
外载和内 力计算
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内部安排，确定结构型 式、设计分离面、对接 方式，布置主要受力构
件，绘制打样图
设计计算， 对各元件 的强度进 行设计
绘制机 翼理论
图
打样 设计 阶段
5
工作设 计阶段
机翼结 构元件 设计
机翼结构形式的确定
结构强度、 刚度校核 绘制生产图纸 计算
皮单独承受全部弯矩。
优 点：抗弯材料分散在剖面上下缘，结构效率高；局部刚度及
总体刚度大；受力高度分散，破损安全特性好，生存性高。
缺 点：不宜大开口；与机身连接点多。
梁式、单块式、多腹板式三种机翼受力型式的主要区别在于 承受弯矩引起的正应力元件面积的分散度不同，因而当元件总面 积相同时，通常是后者的形心距较高，结构效率可能较高，重量 可能较轻。
但对于具体情况有待进一步分析。
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2、相对载荷、有效高度比与结构受力型式选择之间的关系 （1）机翼的相对载荷 M/HB
B — 受力翼盒的弦长（近似取为60%的弦长） H — 翼盒的平均高度（近似取为80%翼型最大高度H）
相对载荷的意义： 代表壁板以宽柱
型式受力时，单位宽 度壁板上所受的轴向 力。
飞机结构分析与设计
第 十讲
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§4.8 机翼结构形式确定与结构布置
一、机翼结构设计的内容
机翼设计
外形设计 结构设计
根据飞机的战术、技术要求或使用要 求、性能指标等，设计机翼的外形， 确定机翼的主要几何参数。
根据飞机总体设计阶段所提供的依据 （其中包括外形设 p=Y/S 或 G/S 机翼面积 S
机翼最大过载系数 n 展弦比 λ 后掠角 χ 机翼展长 l 梯形比 η
翼型相对厚度C 上、中、下单翼 分开 或 贯穿机身 机翼-机身连接方式
机翼整体油箱、安装发动机、设备、起落架等
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机翼结构设计 的原始依据
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机翼的外挂
不同外挂的组合要求、 外挂的惯性数据等。
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（3）三角机翼的受力型式
M / HB 1 nG lS 1 0.26n G l l 0.26n G l
8 S 0.8Cb0.6b
S bC
SC
可见2020G/8/1/1S、λ、l、n 等参数愈大，C 愈小，则相对载荷愈大。10
（2）有效高度比 H eff Heff H
Heff —有效高度，上、下缘条的形心间距。
讨 论 当相对载荷很小时