第10讲—翼面结构(5)..
飞机结构—第三章翼面结构分析
第三章 翼面结构分析 ——§2 翼面结构的典型构件及其受力特性
一、翼面结构的典型构件
3）翼肋上的部分特征
① 孔---减轻重量（通常翼肋腹板 强度有富余）；孔还可通过操 纵系统的拉杆、电缆、各种管 子等。
② 孔边带有弯边，为了提高翼肋 稳定性和刚度。
③ 有些腹板上压有凹槽，作用相 当于弱支柱，增加腹板稳定性 和侧向刚度。
板，承受机翼弯矩引起的轴 力
整体蒙皮 （整体壁板）
金属蒙皮
第三章 翼面结构分析 ——§2 翼面结构的典型构件及其受力特性
一、翼面结构的典型构件
1.蒙皮 金属蒙皮：
硬铝或超硬铝合金、钛合金 （M=2.5）、不锈钢（M=3）等。 夹层蒙皮： 1）上下面板 + 中间疏松性结构 芯层（泡沫塑料、轻木等）
第三章 翼面结构分析 ——§2 翼面结构的典型构件及其受力特性
第三章 翼面结构分析 ——§2 翼面结构的典型构件及其受力特性
一、翼面结构的典型构件
2 长桁： •参与机翼的总体受力——承受机翼弯矩引起的部分轴向力； •支持蒙皮，提高蒙皮的失稳临界应力。 •占机翼结构重量的25%～40% （单块式机翼，承受轴力的
主要元件） 或4%～8%（薄蒙皮梁式机 翼，桁条不受轴力）
q气动大小同该处翼弦
长成正比，沿展向近似线 性分布作用在压力中心线 上，方向近似垂直翼弦。
第三章 翼面结构分析 ——§1 机翼和尾翼的功用、设计要求和外载特点
三、机翼的外载特点
4）机翼的扭矩 翼剖面的三个特征点： 质心：机翼结构质量力与翼弦的交点。
亚音速飞行时：通常压心在弦长28%处；刚心在弦长38%～40% 处；质心在弦长42%～45%处。 扭矩产生原因： 三心（压心、刚心、质心）不重合
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
机翼结构ppt课件
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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。
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
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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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
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。
机翼的几何外形和气动力和气动力矩(精品资料)PPT
1.3 翼型的几何参数及其开展
对翼型的研究最早可追溯到19世纪后期 ，那时的人们已经知道带有一定安装角的平 板能够产生升力，有人研究了鸟类的飞行之 后提出，弯曲的更接近于鸟翼的形状能够产 鸟翼具有弯度和大展弦比的特征 生更大的升力和效率。
平板翼型效率较低，失速迎角很小
将头部弄弯以后的平板翼型， 失速迎角有所增加
1.3 翼型的几何参数及其开展
1884年，H.F.菲利普使用早期的风洞测试了一系列翼型， 后来他为这些翼型申请了专利。
早期的风洞
1.3 翼型的几何参数及其开展
与此同时，德国人奥托·利林塔尔设计并测试了许多曲 线翼的滑翔机，他仔细测量了鸟翼的外形，认为试飞成功的 关键是机翼的曲率或者说是弯度，他还试验了不同的翼尖半 径和厚度分布。
t t/ctmax10% 0 c
1.翼型的几何参数及其开展
1、弦长
前后缘点的连线称为翼型的几何弦。但对某些下外表 大局部为直线的翼型，也将此直线定义为几何弦。翼型前、 后缘点之间的距离，称为翼型的弦长，用c表示，或者前、 后缘在弦线上投影之间的距离。
1.1 翼型的几何参数及其开展
2、翼型外表的无量纲坐标
1.5 低速翼型的低速气动特性概述
当迎角大过一定的值之后，就开始弯曲，再大一些，就到达
了它的最大值，此值记为最大升力系数，这是翼型用增大迎
角的方法所能获得的最大升力系数，相对应的迎角称为临界
迎角
。过此再增大迎角，升力系数反而开始下降，这一
cr
现象称为翼型的失速。这个临界迎角也称为失速迎角。
1.5 低速翼型的低速气动特性概述
2.3 翼型的压力分布 ① 矢量表示法
当机翼外表压强低于大气压，称为吸力。
当机翼外表压强高于大气压，称为压力。 用矢量来表示压力或吸力，矢量线段长度为力的大小，方向为
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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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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(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。
第10讲—翼面结构(6)
5、翼身相对位置及机身空间 6、空间及开口总体布局 7、变后掠翼的布局特点
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五、机翼主要受力构件布置 机翼主要受力构件布置——是指具体确定机翼主要受力构件 机翼主要受力构件布置 是指具体确定机翼主要受力构件 的布置方式、数量和位置。 的布置方式、数量和位置。 主要受力构件有： 主要受力构件有：梁、墙、加强肋、普通肋、桁条等。 加强肋、普通肋、桁条等。 1、主要受力构件布置的原则 、 1) 确保气动载荷引起的弯、剪、扭能顺利可靠地传向机身。 确保气动载荷引起的弯、 扭能顺利可靠地传向机身。 2) 受力构件布置要力求简练，一般来说，传力越直接越好， 受力构件布置要力求简练，一般来说，传力越直接越好， 结构重量越轻。 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。 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关。 布置受力构件时要有全局关。
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假设略去后掠角和梯形比的影响， 假设略去后掠角和梯形比的影响，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、 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 主要从受压区的情况进行分析） 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
[σ ]
=1
外载荷 有限元分析 结构模型 满应力准则
σe
[σ ] =1
受拉面
结构疲劳 断裂设计
[σ]
受压面
[σ]
结构稳定 性设计
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4、提高受压破坏平均应力
在结构形式选择和主要受力构件布置时， 在结构形式选择和主要受力构件布置时，可先按稳定性要求初 步确定最小质量布局，然后用疲劳、 步确定最小质量布局，然后用疲劳、损伤容限分析检查受拉翼面等 等，进一步修Байду номын сангаас整个一面结构。 进一步修改整个一面结构。 影响翼面结构质量最主要的载荷为翼面的最大弯矩。 影响翼面结构质量最主要的载荷为翼面的最大弯矩。将受力翼 盒上的弯矩与翼面结构特性组合起来，定义翼面载荷指数p为 盒上的弯矩与翼面结构特性组合起来，定义翼面载荷指数
机翼形状ppt课件
• •
P
• 起来，便是用矢量表示的压强分布图。图中压强最低吸力最大的 一点(B点)是最低压强点。在前缘近，压强最高的一点(A)，是前 驻点。 • 坐标法：如图3—1—12所示，以翼弦相对量x／b作横坐标， 将机翼各测点投影在横坐标(翼弦)上，然后将各测点上的压力数 值作为纵坐标画出。 • 大气大于压强的画在横坐标下方，小于大气压强的画在横坐 标上方，再用平滑曲线依次连接图上各点，这就是用坐标表示的 压强分布图。有了机翼的压强分布图，便可了解机翼各部分所产 生的升力在总升力图中所占的比重。图3—1—11及图3—1—12 表明：机翼产生升力主要靠上表面的压强减少(产生吸力)的作用， 而是靠下表面的压强增大。由上表面的吸力所形成的升力一般约 占总升力的60~80%，而由下表面的压强所形成的升力只占总升 力的20~40％、如果下表面的压强低于大气压强产生向下的吸力， 则机翼总升力就等于上表面的吸力减去下表面的吸力，在此情况 下，机翼的升力就完全由上表面吸力所产生。
l
•
• •
• • •
(三)展弦比：翼展与平均翼弦( b平均)之比，叫展弦比，用 表 示。 l b平均 因为 s b平均 l 2 所以 l
现代飞机的展弦比，歼击机大致为2～5，轰炸机、运输机 大致为7～12，滑翔机、高空侦察机可达12～16。 • (四)根尖比：如图3-1-7，翼根弦长 b根与翼尖弦长 b尖 之比称 b根 为根尖比；用表示
机翼形状 升力
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。
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。
机翼组成详细说明
关于飞机机翼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：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。
前缘：翼型最前面的一点。
后缘：翼型最后面的一点。
翼弦：前缘与后缘的连线。
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迎角(Angleofattack)：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。
翼展：飞机机翼左右翼尖间的直线距离。
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。
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。
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。
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。
机翼在使飞机升空飞行中的重要作用飞机在飞行过程中受到四种作用力：升力----由机翼产生的向上作用力重力----与升力相反的向下作用力，由飞机及其运载的人员、货物、设备的重量产生推力----由发动机产生的向前作用力阻力----由空气阻力产生的向后作用力，能使飞机减速。
飞行器结构学
翼肋的布置
• 翼肋也有两种布置方式： 1. 顺气流方向布； 2. 垂直于翼梁弹性轴线方向布置。
6.3.4 受力元件剖面形状的选择
蒙皮对缝的连接形式：
各种形状的桁条
两种翼肋
翼梁的结构形式和剖面形状
6.3.5 设计计算
（1）屏格尺寸与蒙皮厚度
（1）辐射梁式加强筋整体结构弹翼
如图6.2.5 所示： • 由整体加工的上下壁板铆接而成 • 翼根前后缘的两个辅助接头可以提高翼根 的弦向刚度，将弹翼的扭矩传给弹身。
图6.2.5 辐射梁式加强筋整体结构弹翼
1 上壁板 2 下壁板 3 铆钉
（2）辐射网格式加强筋整体结构弹翼
由上下整体壁板铆接而成的，辐射加强筋与横 向加强筋一起保证弹翼的展向与弦向刚度大致相 同。
6.3.2 翼面结构方案的选择
1. 2. 3. 4. 综合考虑所有的设计要求； 导弹的飞行速度； 翼面的工作时间、翼载、气动加热； 翼面的边界情况及其工艺性要求；
方案一：翼面处于助推器上
方案二：翼面在贮箱上
1 翼面 2 副翼 3 螺桩、螺帽、垫圈 4 支撑杆 5 贮箱
6.3.3 结构元件的布置
（2） 设计要求
1）不与相邻结构干涉或碰撞； 2）机构简单、安全，工作可靠； 3）展开时间、展开角度、展开同时性等运动 要求； 4）翼面应定位准确，锁定可靠； 5）注意整翼的气动外形设计。
(3) 设计的初始条件
1）折叠程度，折叠与展开状态的空间尺寸，折叠、展开方 向等要求； 2）折叠翼所在弹身的结构特点和设备布置等情况； 3）展开到位时间、展开角度、展开同时性等参数的数值范 围； 4）折叠翼质量特性； 5）箱式或筒式发射，应明确发射箱、发射筒对折叠翼的要 求。
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机翼结构设计 的原始依据
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
打样设计
机翼结构设计 详细设计 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。 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。
相对载荷为
H 0.8H 0.8Cb , B 0.6b
1 nG 1 Gl l G l M / HB lS 0.26n 0.26n 8 S S bC S C 0.8Cb0.6b
可见 G/S、λ、l、n 等参数愈大，C 愈小，则相对载荷愈大。 2018/9/15 10
（2）有效高度比
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
H eff
H eff 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 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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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
全机参数
翼载 p=Y/S 或 G/S
机翼面积 S 机翼最大过载系数 n
机翼外形参数 机翼结构设计 的原始依据
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
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。
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。
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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 1G l 1 nG Sn lS 2S 4 8 S
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。
机翼结构设计的具体步骤：
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， 绘制机 对各元件 翼理论 的强度进 图 行设计 打样 设计 阶段
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外载和内 力计算
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机翼结构形式的确定
工作设 计阶段
机翼结 构元件 设计
结构强度、 刚度校核 计算
绘制生产图纸
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）
飞机结构分析与设计
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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
外形设计 机翼设计 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 （其中包括外形设计），设计出能够 满足各项要求的具体机翼结构。
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
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
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。
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；
展弦比 λ
后掠角 χ
机翼展长 l
机翼的位置
梯形比 η
翼型相对厚度C 上、中、下单翼 分开 或 贯穿机身
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机翼内部布置
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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机翼的外挂 强度刚度设 计参数 不同外挂的组合要求、 外挂的惯性数据等。 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。
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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多腹板式机翼的结构特点
多腹板式