机翼结构
机翼、尾翼结构分析
机翼、尾翼结构分析
机翼布置
机翼的外载特点
• 气动载荷 • 其它部件的集中载荷 • 结构的质量力
机翼的总体受力
机翼结构的典型元件
梁和纵墙
蒙皮和长桁
翼肋
机翼盒段、扭矩
封闭薄壁筒扭转刚度大 开口薄壁筒扭转刚度很差
机翼结构的典型受力型式
1 梁式
机翼结构的典型受力型式
2 单块式 （整体壁板）
• 多腹板式 上、下厚蒙皮受弯矩，刚度更
大；存在类似单块式问题
气动弹性问题
气动力和弹性力相互作用而引起 的飞机部件可能破坏或失效的各种 典型问题
• 扭转扩大 • 操纵反效 • 颤振
机翼的扭转扩大
超音速飞行一般不会出 现扭转扩大，因为 此时焦点显著后移
操纵反效
颤振
• 颤振是一种振动发散，需考虑变形 引起的加速度（惯性力），所以重 心位置起很大作用
1.升降舵 2.水平安定面 3.方向舵 4. 垂直安定面上部 5.升降舵调整片 6.水平安定面梁 7.水平安定面肋 8.水平安定面桁条 9.水平安定面后纵墙 10.蒙皮 11.垂直安定面梁 12. 垂 直 安 定 面 加 强 肋 13. 垂 直 安 定 面 肋 14.垂直安定面桁条 15.尾部整流罩 16.阻力板（减速板）
• 隔框 • 长桁与桁梁 • 蒙皮
某旅客机机身框
机身结构的典型受力型式
桁梁式 ； 桁条式(半硬壳式) ； 硬壳式
机身结构受力分析
旅客机地板结构
机身开口
• 1、口盖பைடு நூலகம்2、舱门
典型开口与口盖
大开口的受力特性
尾翼的功用
• 平衡 纵向(俯仰) 、 方向(偏航) • 稳定 • 操纵
尾翼的组成和构造
机翼结构设计方案及强度计算
机翼结构设计方案及强度计算模型一设计思路：根据设计要求，机翼全长4m,翼弦长1m，前后两根梁。
于是利用abaqus软件的壳单元建立了一个基本的机翼模型。
图1 单只机翼模型然后参考《实用飞机复合材料结构设计与制造》、《复合材料设计手册》、《复合材料力学》等资料，初步设计机翼采用蒙皮夹心结构，上下表面分别铺3层复合材料，考虑到机翼的工况采用[45/0/-45]铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图2所示。
中间夹心材料采用PMI泡沫，该材料具有突出的比强度和良好的耐蠕变性，可以很好的克服屈曲。
夹心材料厚度初步拟定为5mm，进行计算模拟，如果屈曲明显则可加厚。
表1 机翼的材料参数图2 机翼的蒙皮夹心铺层结构考虑到梁是主要的承力部件，采用[-45/0/45/90]s铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图3所示。
图3 梁的铺层结构利用abaqus模拟计算时将工况环境简化，采用一端固定，在机翼下表面加载Y方向的升力，分布如图5所示。
图4 机翼的固定端约束图5 机翼的载荷分布模型一的计算结果：梁每层复合材料的应力云图图6 梁每层复合材料的应力云图梁的计算结果分析：从计算结果中不难发现，机翼前缘的梁承受的力要比尾部的梁大很多，可以考虑适当加厚。
对比各层复合材料的受力情况，0°的复合材料层受力明显，可以适当增加0°的复合材料层数。
靠机身段的梁应力集中明显，可以在该部位适当增加梁的厚度，也可考虑用工字梁强化该部位。
机翼每层复合材料的应力云图：图7 机翼每层复合材料的应力云图（1-5层）图7 机翼每层复合材料的应力云图（6-7层）图8 机翼的变形云图计算结果总体分析：表2 模型一的计算结果部件材料最大应力最大剪应力梁、肋单向带复材454.8MPa9.872Mpa蒙皮单向带复材315.4MPa15.1 Mpa蒙皮PMI泡沫0.278MPa0.0175 MPa 单向带复材的拉伸强度为1541MPa，PMI泡沫的拉伸强度为1.6MPa单向带复材的剪切强度为60MPa，PMI泡沫的剪切强度为0.8MPa从表中可以得出，模型的强度在材料的许用强度范围内，该设计符合强度要求。
飞机的基本结构(改)
排气口
进气口
机身中部：为等截面的 桶状，方便在中部加入或 减去一段。
机尾：尾部向上收缩， 防止着陆时尾部擦地。
3. 尾翼
1.机翼
2.机身
机体
3.尾翼
4.起落架
3. 尾翼
尾翼：包括水平尾翼和垂直尾翼，目的是保证飞机在3个轴的 方向稳定性和操纵性
水垂平直尾翼：由水垂平直安定面和升方降向舵组成。 水垂平直安定面：作垂用直是安保定持面飞作机用纵是向当稳飞定机性受。到干扰偏离航 升向降时舵，：使可飞以机上恢、复下原转来动航，向控，制保飞证机侧抬向头和或横低向头稳。定性。 方向舵：方向舵可以左、右转动，控制飞行的航向。
安装角：机翼与水平线所成的角度，称为安装角。 安装角向上或向下，称为上反角或下反角。 作用是保证飞机有适当的侧倾稳定性。
上单翼飞机具有一定的下反角
下单翼飞机具有一定的上反角
1.3 三类飞机的性能
下反角
上单翼飞机： 干扰阻力小 向下视野好 机身离地高，装货方便 发动机离地高，免受沙石损 ×起落架安装困难 （大部分军事运输机和螺旋桨 动力装置的运输机）
25% 使飞机具有横侧安定性和操纵性。 • 翼展：翼展是指机翼左右翼尖间 的长度。
• 翼型：机翼剖面
1.1 机翼的分类
机翼的安装形式：按机翼在机身上安装的部位和 形式，可分为三类。
上单翼飞机（机翼安装在机身上部）
中单翼飞机（机翼安装在机身中部）
下单翼飞机（机翼安装在机身下方）
1.2 机翼安装角
中单翼飞机： 干扰阻力小，气动外形最好 ×翼梁穿过机身，影响客舱容积 （因而民航机不采用）
1.3 三类飞机的性能
上反角
下单翼飞机： 降落稳定性好 起落架易收放 机翼维修方便 机舱空间不受影响 ×飞机受的干扰阻力大 ×机身离地高，装货不方便
简述机翼的结构及功能
简述机翼的结构及功能
机翼是飞机主要的升力部件，其结构由翼型、机翼箱、翼梁和翼肋等组成。
1. 翼型：翼型是机翼空气动力学特性的决定因素。
常见的翼型有对称翼型和非对称翼型，其形状和几何特性决定了机翼产生升力和阻力的能力。
2. 机翼箱：机翼箱是机翼的主要结构体，它连接了机翼和飞机的机身。
机翼箱内通常包含燃油舱、操纵舱、油箱和随动机械构件等部件。
3. 翼梁：翼梁是机翼的主要承重构件，它负责将机翼产生的升力传递给机身。
翼梁通常由高强度材料制成，如铝合金、复合材料等。
4. 翼肋：翼肋是机翼内部的支撑结构，用于保持翼型的形状和刚度。
翼肋通常由轻量化材料制成，如铝合金和复合材料，以减少机翼的重量。
机翼的主要功能是产生升力和控制飞机的姿态，实现飞机的升空和保持飞行。
当飞机在飞行中，机翼上方的气流速度较大，下方的气流速度较小，产生一个上流面和下流面之间的气压差，从而产生升力。
机翼还可以通过改变翼面积和角度控制飞机的速度和姿态，以实现转弯、上升、下降等操作。
此外，机翼还能影响飞机的阻力和稳定性。
通过设计翼型和机
翼的细节，可以减小阻力并提高飞机的性能。
同时，机翼的形状和布局对飞机的稳定性和操纵性也有重要影响。
飞机的结构是这样的
• 骨架——沿翼弦方向安置的构件。主要包括普通翼肋和加强翼肋。 （1）普通翼肋——将纵向骨架和蒙皮连成一个整体；把由 蒙皮传来的空气动力载荷传给翼梁；并保证翼剖面之形状。参与 一部分机翼结构的受力。 （2）加强翼肋——除了起普通翼肋作用外，还承受集中载 荷。 3.蒙皮——它固定在横向和纵向骨架上而形成光滑的表面。 布质蒙皮主要是承受局部空气动力载荷，并把它传给骨架。 硬质蒙皮除了上述作用外，还参与结构整体受力。视具体结构的 不同，蒙皮可能承受剪应力，也可能还承受正应力。 4.接头——把载荷从一个构件传到另一个构件上去的构件。 如机翼与机身的连接、副翼与机翼连接等，均需用接头。机翼接 头的形式很多，常见的有耳片式接头，套管式接头、对孔式接头， 垫板式和角条式接头等多种。 2.机翼构造的发展在机翼构造的发 展过程中，最主要的变化就是维形件和受力件的逐渐合并。在飞 机发展的初期，为了减小重量，完全根据受力件和维形件分开， 并且分段地承受载荷的原理来安排机翼的构造。这种构造形式的 受力骨架是一个由翼梁、张线及横支柱（或翼肋）所组成的空间 桁架系统。它承受所有的弯矩、扭矩和剪力。机翼的表面和机翼 的形状是用亚麻的蒙皮和翼肋形成的。所以这种机翼可以叫作构 架式机翼
飞机的结构是这样的
七色光小队 龚长认
飞机图片
飞机图片
• 翼 1.机翼的基本结构元件及受力 机翼的基本结构元件是由纵向 骨架、横向骨架以及蒙皮和接头等组成，现将各个结构元件的作 用及受力分述如下： 1.纵向骨架——沿翼展方向安置的构件，包括梁、纵樯和桁 条。 （1）梁——最强有力的纵向构件。它承受着全部或大部分 的弯矩和剪力。梁的椽条承受由弯矩而产生的正应力；腹板承受 剪力。梁的数量一般为一根或两根，也有两根以上的。机翼结构 只有一根梁者称为单梁机翼；有两根者称为双梁机翼；两根以上 者称为多梁机翼；没有翼梁称为单块式机翼。 翼梁的位置：在双翼及有支撑的机翼上，根据统计，前梁在 12～18%翼弦处；后梁在55～70%翼弦处。在悬臂式单翼机上， 单梁机翼的梁位于25～40%翼弦处。双梁机翼的前梁在20～ 30%翼弦处；后梁在50～70%翼弦处。 （2）纵樯——承受由弯矩和扭转而产生的剪力。与梁的区 别是椽条较弱，椽条不与机身相连。其长度与翼展相等或仅为翼 展的一部分。纵樯通常放置在机翼的前缘或后缘，与机翼上下蒙 皮相连，形成一封闭的盒段以承受扭矩。 在后缘的纵樯，通常还用来连接襟翼及副翼。 （3）桁条——承受局部空气力载荷；支持和加强蒙皮；并 将翼肋互相连系起来。而且还可以承受由弯曲而产生的正应力。 有的机翼为了更加强蒙皮，桁条需要很密，因而导致使用波纹板 来代替桁条，或者把桁条与蒙皮作成一体，形成整体壁钣。
1-2 机翼载荷与机翼、尾翼结构
§1-2 机翼载荷与结构形式
航空器系统与动力装置
1.2.2 机翼载荷、变形及结构布置特点 翼剖面的三心及机翼的压力中心线、 重心线及刚心线
§1-2 机翼载荷与结构形式
航空器系统与动力装置
1.2.2 机翼载荷、变形及结构布置特点 机翼外载荷及总体结构布置特点： 机翼气动载荷、机翼结构质量力从翼尖到翼根逐渐 增大。 在有集中力作用的剖面，结构进行了加强。 在机翼上安装部件、设备等，在飞行中有减小机翼 根部内力的作用，即“卸载作用”。
§1-2 机翼载荷与结构形式 航空器系统与动力装置
水平安定面与升 降舵合二为一的 尾翼。 作用：提高飞机 的俯仰操纵效率
§1-2 机翼载荷与结构形式
航空器系统与动力装置
本节小结
基本概念：
内外混合副翼、襟副翼、副翼反操纵、全动平尾
主要问题：
●飞机机体结构组成部件及总体结构特点。 ●机翼的功用，机翼外载荷的种类、机翼结构总 体布置特点。 ●机翼基本组成构件和金属蒙皮机翼典型结构型 式。 ●民用飞机副翼、增升装置的型式。 ●尾翼的功用、组成、民用飞机尾翼的典型配置。
增升装置包括：
前缘襟翼（leading edge flaps） 前缘缝翼（leading edge slats） 后缘襟翼（trailing edge flaps）
后缘襟翼典型型式：
简单式襟翼 富勒式襟翼 分裂式襟翼 开缝式襟翼
§1-2 机翼载荷与结构形式
航空器系统与动力装置
1.2.5 增升装置布置
§1-2 机翼载荷与结构形式
航空器系统与动力装置
1.2.3 机翼基本组成构件、机翼结构型式
（一）基本组成构件
翼梁、桁条、翼助、蒙皮
§1-2 机翼载荷与结构形式 航空器系统与动力装置
飞机各个系统的组成及原理
一、外部机身机翼结构系统二、液压系统三、起落架系统四、飞机飞行操纵系统五、座舱环境控制系统六、飞机燃油系统七、飞机防火系统一、外部机身机翼结构系统1、外部机身机翼结构系统组成：机身机翼尾翼2、它们各自的特点和工作原理1)机身机身主要用来装载人员、货物、燃油、武器和机载设备，并通过它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。
在轻型飞机和歼击机、强击机上，还常将发动机装在机身内。
2)机翼机翼是飞机上用来产生升力的主要部件，一般分为左右两个面。
机翼通常有平直翼、后掠翼、三角翼等。
机翼前后缘都保持基本平直的称平直翼，机翼前缘和后缘都向后掠称后掠翼，机翼平面形状成三角形的称三角翼，前一种适用于低速飞机，后两种适用于高速飞机。
近来先进飞机还采用了边条机翼、前掠机翼等平面形状。
左右机翼后缘各设一个副翼，飞行员利用副翼进行滚转操纵。
即飞行员向左压杆时，左机翼上的副翼向上偏转，左机翼升力下降；右机翼上的副翼下偏，右机翼升力增加，在两个机翼升力差作用下飞机向左滚转。
为了降低起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞和着陆滑跑距离，左右机翼后缘还装有襟翼。
襟翼平时处于收上位置，起飞着陆时放下。
3)尾翼尾翼分垂直尾翼和水平尾翼两部分。
1.垂直尾翼垂直尾翼垂直安装在机身尾部，主要功能为保持飞机的方向平衡和操纵。
通常垂直尾翼后缘设有方向舵。
飞行员利用方向舵进行方向操纵。
当飞行员右蹬舵时，方向舵右偏，相对气流吹在垂尾上，使垂尾产生一个向左的侧力，此侧力相对于飞机重心产生一个使飞机机头右偏的力矩，从而使机头右偏。
同样，蹬左舵时，方向舵左偏，机头左偏。
某些高速飞机，没有独立的方向舵，整个垂尾跟着脚蹬操纵而偏转，称为全动垂尾。
2.水平尾翼水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持俯仰平衡和俯仰操纵。
低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行俯仰操纵。
即飞行员拉杆时，升降舵上偏，相对气流吹向水平尾翼时，水平尾翼产生附加的负升力(向下的升力)，此力对飞机重心产生一个使机头上仰的力矩，从而使飞机抬头。
飞机机翼结构剖析
飞机机翼结构剖析机翼是飞机的重要部件之一，它就好比鸟儿的翅膀。
飞机之所以能在天上飞，靠的就是机翼产生的升力！不过除了提供飞机升力，机翼其实还有许多辅助功能，比如悬挂发动机、存储燃油、控制飞机水平翻转、减速等。
因此在机翼上还有很多特别设计的“机关”，也许经常坐飞机的朋友会注意到，但是不一定说得出这些机关的名字和具体作用。
今天，我们就和大家聊一聊飞机的机翼！机翼如何产生升力？众所周知，机翼的主要功能就是产生升力，让飞机飞起来，那么它为什么能产生升力呢？这还得从飞机机翼具有独特的剖面说起。
我们把机翼横截面的形状称为翼型，翼型上下表面形状是不对称的，顶部弯曲，而底部相对较平。
当飞机发动机推动飞机向前运动时，机翼在空气中穿过将气流分隔开来。
一部分空气从机翼上方流过，另一部分从下方流过。
日常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过河床时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。
空气的流动与水流其实有较大的相似性。
由于机翼上下表面形状是不对称的，空气沿机翼上表面运动的距离更长，因而流速较快。
而流过机翼下表面的气流正好相反，流速较上表面的气流慢。
根据流体力学中的伯努利原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高。
换句话说，就是大气施加于机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力。
机翼有多坚固？机翼除了提供升力之外，还必须得承重。
飞机在天上飞的时候，整个机身的重量几乎都是由机翼给“托”着的。
飞机在地面上的时候，机翼还得悬臂“举”着重重的发动机，像A380、747这样的巨无霸飞机，单片机翼还得悬臂“举”起两个发动机，要知道A380的单台发动机自重就达8吨。
因此，机翼必须得足够坚固。
目前主流的民航客机的机翼结构采用的是双梁单块式，前后有两根梁，之间又有很多的翼肋，这样梁和肋就组成了机翼的内部骨架结构，外侧是蒙皮和壁板设计。
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。
飞机机翼结构模态分析研究
飞机机翼结构模态分析研究飞机机翼是飞机上最重要的部件之一。
它不仅支撑飞机的载重，还掌握着飞机的飞行稳定性，甚至影响着飞机的飞行表现和舒适度。
因此，对飞机机翼的研究与优化显得尤为重要。
在众多的研究中，机翼结构模态分析研究显得更为精细和有深度。
一、什么是机翼结构模态分析？机翼结构模态分析是对机翼的结构载荷进行计算和分析，以确定机翼的振动和模态。
通过分析机翼的模态，可以进一步找出机翼振动的频率和振幅，然后对机翼进行改进和优化，以增强其性能。
二、机翼结构模态分析的应用机翼结构模态分析可应用于飞机设计中的多个方面。
首先，它可以用于减少飞机噪音和减少疲劳寿命。
通过分析机翼结构的模态，可以找出机翼振动的频率，以便在设计中控制振动强度，减少噪音和疲劳寿命的损失。
其次，机翼结构模态分析还可以用于优化机翼的性能。
通过分析机翼结构的模态，可以找出不同振动模式下机翼的刚度和弯曲性，以便在设计中进行优化，确保机翼的强度和稳定性。
最后，机翼结构模态分析还可以用于飞机事故的分析与预防。
通过对机翼结构的模态分析，可以找出机翼在某些频率下所产生的振动，并对机翼进行针对性的改进和极限测试，以确保其在面临自然灾害和技术考验时的安全性。
三、机翼结构模态分析的方法机翼结构模态分析的方法包括有限元分析法、信号分析法、模态试验法等。
这里我们重点介绍前两种方法。
1、有限元分析法有限元分析是机翼结构模态分析的一种基本方法。
通常，它通过对机翼进行与现实相符的有限元模型建立，再通过有限元分析来求解机翼的振动和模态。
有限元分析法具有良好的精度和计算速度，并且易于分析机翼不同振动模式下的响应。
2、信号分析法信号分析法是另一种机翼结构模态分析的方法。
通常，它通过在机翼上放置传感器和数据记录器来记录机翼在不同工况下的应变和特征振动信号，并对信号进行分析处理来确定机翼的振动和模态。
信号分析法可以通过实际的测试来为飞机提供更加准确和可靠的性能分析数据。
四、机翼模态分析的意义机翼模态分析是对机翼结构的深入研究，可以为飞机设计和改进带来很多好处。
—翼面结构
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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。
2024/10/13
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
第3章 机翼、尾翼和机身的典型结构
内压力=1—0.2大气压
H=6Km时 p=0.5大气压
H=11Km时 p=0.2大气压
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3.1机翼与尾翼的功用设计要求和外载特点
(4)机翼的一般工作形式（简化模型）：
（A）悬臂梁----两半机翼侧面固定在机身边 （B）双支点外伸梁----全机翼固定在机身
（可以是中、上、下单翼） 问题:
结构的局部加强件，承受较大的集中载荷或悬挂部件。
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3.3 机翼与机身的构造
翼梁:翼梁，一般由缘条和腹板等组成。主要功用是承受弯矩和
剪力。梁的上下缘条承受由弯矩引起的轴向力N拉、N压。剪 力则主要由腹板承受。
纵墙(腹板):纵墙，相当于翼梁，但缘条很弱，甚至没有缘
条．因此纵墙能承受剪力，还可和蒙皮组成封闭盒段承受扭矩。
长桁: 其主要功用是：第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局部空
气动力而产生变形过大；第二是把蒙皮传来的气动力传给翼肋： 第三是同蒙皮一起承受由弯矩而产生的拉、压力。
翼肋:翼肋，分为普通翼肋和加强翼肋。普通翼肋用来维持翼剖
面形状，将蒙皮上的空气动力传到其它承力构件上去，并支持
桁条和蒙皮。加强翼肋除具有普通翼肋的功用外，还作为机翼
为什么要进行传力分析呢?
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第三章、飞机结构的受力分析
外载荷在结构中按一定规律传递
在结构中存在相应的传力路线
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第三章、飞机结构的受力分析
1．传力路线
例如 : 机翼上作用有分布气动载荷和各接头传来的集 中载荷 ，这些外载通过机翼的各受力构件相继受载产生内 力来传递 ，最后到机翼机身对接处，由支承机翼的机身提 供支反力与之相平衡。
第十讲：机翼结构设计
结构重量越轻。 3) 布置加强构件应尽量做到综合利用，以减轻重量。 4) 布置受力构件时要有全局观。
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1、主要受力构件布置的原则 5) 损伤容限设计。 6) 改善结构工艺性和使用维护性。 7) 注意结构的现实性和先进性，适当采用新结构、新材料和
5
三、机翼结构设计的步骤
总体要求
方案 设计 机翼外形 阶段
机翼载荷
确定机翼分离面、 选择结构型式、布 置主要受力结构
进行主要结 构受力分析
绘制机翼 理论图
打样 设计 阶段
机翼装载 及系统与 结构协调
结构打 样设计
详细设 计阶段
绘制生 产图纸
结构强 度、气 弹计算
重量、 惯性矩 计算
寿命、可 靠性维护 性分析
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。
2
二、机翼结构设计的原始依据
机翼结构设计 的原始依据
强度刚度规范 及设计参数
全机参数 机翼外形参数
机翼的位置 机翼内部布置
翼载 p=Y/S 或 G/S 机翼面积 S
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
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
机翼的名词解释
机翼的名词解释机翼是飞机的重要组成部分，承担着飞行时的升力和操纵的作用。
它通常由一块平面或曲面构成，固定在飞机的机身两侧。
机翼的形状和结构对飞行性能有着重要影响。
下面将通过对机翼的形状、构造和工作原理进行解释，帮助读者更好地理解机翼。
一、机翼的形状机翼的形状通常由其横截面决定。
常见的机翼横截面形状有矩形、梯形、箭形等。
矩形翼通常具有相对简单的结构，适用于低速飞行以及起降阶段。
梯形翼则能够在不同速度下保持更好的升力系数，适用于中低速情况下的飞行。
而箭形翼则因其良好的超音速性能而常被应用于高速飞行器，如喷气式客机和军用战斗机。
二、机翼的构造机翼的构造通常由前缘、后缘、弦长、翼面等组成。
前缘是机翼面相对于飞行方向的前沿，其形状对于机翼产生升力系数和抵抗的分布有着重要影响。
后缘是机翼面相对于飞行方向的后沿，其形状通常以平直或有一定的弯曲来减少阻力。
弦长则是机翼面从前缘到后缘的长度，对机翼的升力和阻力产生影响。
翼面则指机翼的表面，通常由金属或复合材料制成以提供强度和耐久性。
三、机翼的工作原理机翼的工作原理基于伯努利原理和牛顿第三定律。
当飞机在飞行时，机翼上下表面之间的流体流动速度存在差异。
上表面的流动速度较快，而下表面的流动速度较慢。
根据伯努利原理，速度较快的流体压力较低，而速度较慢的流体压力较高。
因此，机翼上下表面之间的压力差会产生一个向上的力，即升力。
此外，机翼的前缘和后缘形状也会影响机翼的升力。
当飞机的迎角增加时，即飞机的机头抬起，气流在机翼上的流动角度也会增加。
这样，气流在机翼上的曲率和速度变化也会增大，从而增加了升力。
然而，当迎角过大时，机翼可能会失去升力，导致失速。
机翼还可以通过襟翼、副翼等操纵装置调整升力和操纵性能。
襟翼通常位于翼面后缘，当襟翼下放时，会改变机翼的形状和有效弦长，从而增加升力。
副翼则位于机翼的尾部，可以通过上下偏转来改变飞机的横滚和俯仰姿态。
综上所述，机翼作为飞机的重要组成部分，其形状、构造和工作原理对飞机的性能有着重要影响。
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三、机翼在载荷作用下的承载情况
机翼剖面的“三心”和一点 重心：机翼剖面上，重力与弦线交点。 刚心：当剪力作用于该点时，机翼只弯不扭，或机翼 受扭时，将绕其旋转。刚心位置约在38－40％ｂ。 焦点：也称为空气动力中心，焦点可看为在迎角变化 时，升力增量的作用点。约在28％ｂ处。 压心：空气动力R与机翼弦线的交点，即空气动力合力 作用点。它的位置随着α角而变化。
作用在机翼横剖面上的分布空气动力可简 化为作用在压力中心处的一个合力，并且和作 用的集中力一起等效为作用在刚心上的一个集 中剪力、一个扭矩和一个 弯矩。
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弯矩、剪力和扭矩由那些元件承受？ 如何传递？
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剪力: 由承剪力元件翼梁承担。
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扭矩：由承扭矩元件翼盒承担。
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弯矩：机翼结构不同承载元件不同。
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四、 梁式机翼结构上的总体力传递
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长桁:其主要功用是：第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局 部空气动力而产生变形过大；第二是把蒙皮传来的气 动力传给翼肋：第三是同蒙皮一起承受由弯矩而产生 的拉、压力。
翼肋:翼肋，分为普通翼肋和加强翼肋。普通翼肋用来维 持翼剖面形状，将蒙皮上的空气动力传到其它承力构 件上去，并支持桁条和蒙皮。加强翼肋除具有普通翼 肋的功用外，还作为机翼结构的局部加强件，承受较 大的集中载荷或悬挂部件。
应用，为合理进行飞机结构设计打下基础。
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第2章 飞机结构基本传力系统
➢机翼结构分析 ➢机身结构分析
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2.1 机翼结构分析
0、引言 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
第2章 飞机结构基本传力系统
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传力分析的含义
当支承在某基础上的一个结构受有某种 外载荷时，分析这些外载如何通过结构的各 个构件传递给支承它的基础，称之为结构的 传力分析。
为什么要进行传力分析呢?
由于传力过程的重要性及在传力中各元
件受力的复杂性，所以必须对传力进行仔细
的分析。理解飞机结构中各元件的受力原理和
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横向构件：普通翼肋，加强翼肋
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蒙皮
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接头
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典型元件总结
• (1) 纵: 翼梁、 长桁 、墙(腹板) • (2) 横: 翼肋(如加强肋 普通肋) • (3) 蒙皮
它们的作用?
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典型元件的作用:
蒙皮:承受局部空气动力，形成和维持机翼外形，并承受 扭矩，有些机翼蒙皮还承受弯矩。
1.梁式机翼： 梁强，
少长桁，薄蒙皮。精 Nhomakorabeappt特点：结构简单，抗弯
集中在翼梁缘条上，
便于蒙皮大开口，
接头连接简单。但
蒙皮未能发挥承弯
作用。
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2.单块式机翼：梁弱，多长桁，厚蒙皮
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精件选p补pt 偿承弯能力。
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分布气动力作用在蒙皮上 谁支持蒙皮？
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蒙皮 ：由翼肋和长桁支持。
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分布气动力作用在翼肋和长桁 谁支持翼肋和长桁？
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长桁 : 由翼肋支持。
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翼肋 : 由翼肋后方的机翼盒段支持。
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集中力（X向、Y向、Z向）
例副翼接头载荷 ：由翼肋和加强翼梁承受 并扩散。
隔框上。接头分为固接和铰接两种，固接的接头，接
点既不可移动，也不可转动；因此，它既能传递剪力
又能传递弯矩。铰接不可移动、但可以旋转，只传剪
力，不传弯矩。
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二、机翼构造型式(受力型式) 所谓“受力型式”--是指结构中起主要作用的元件的 组成形式，不同的受力型式,表征了不同的总体受力 特点。
3.多墙式: 厚蒙皮，多墙，少肋，无长桁， 左右翼连成整体,贯穿机身。
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机翼结构:波音飞机结构
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机翼结构: 歼7飞机机翼
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机翼结构: U2飞机机翼
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机翼结构: 机翼机身接头
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尾翼结构: 歼6平尾
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尾翼结构: RF-101平尾
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翼梁:翼梁，一般由缘条和腹板等组成。主要功用是承 受弯矩和剪力。梁的上下缘条承受由弯矩引起的轴向 力N拉、N压。剪力则主要由腹板承受。
纵墙(腹板):纵墙，相当于翼梁，但缘条很弱，甚至没有 缘条．因此纵墙能承受剪力，还可和蒙皮组成封闭盒 段承受扭矩。
接头:用来连接机翼与机身，把机翼上的力传递到机身
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总结：分布气动力作用在蒙皮上（谁支持蒙皮？） 分布气动力作用在翼肋和长桁 （谁支持翼肋和长桁？）
蒙皮 ：由翼肋和长桁支持。 长桁 : 由翼肋支持。 翼肋 : 由翼肋后方的机翼盒段支持。 集中力（X向、Y向、Z向） 例副翼接头载荷 ：由翼肋和加强翼梁承受并扩 散。
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机翼结构上的总体力传递 总体力：剪力、弯矩、扭矩。
X方向： Qx My Mt
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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。
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一、机翼构造元件
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纵向构件：梁，桁条，纵墙
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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。
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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。
2.单块式: 强桁，弱梁，较厚蒙皮， 左右机翼一般连成整体穿过机身， 但机翼本身可能分成几段。
七、三角机翼的传力分析
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0、引言
机翼是一个薄壁盒段，即当机翼受载时，一般Y不在其刚心 上，所以有垂直向上的趋势，且有弯和转动的趋势。其所以 没有动，是因为机身限制了它，也即提供了约束（提供了支 反力）。所以可认为机身是机翼的支持，机翼把载荷传给机 身，最后达到总体平衡。
总体力
Y方向： Qy Mx Mt