讲飞机结构技术.ppt

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1、飞行器结构分析与设计第十讲崔德刚、程小全、何经武2009年2月讲课材料13.8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（其中包括外形设计），设计出能够满足各项要求的具体机翼结构。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翼载p=

2、Y/S或G/S机翼面积S机翼最大过载系数n全机参数机翼外形参数机翼的位置机翼内部布置上、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、安装起落架等展弦比λ机翼展长l翼型相对厚度C后掠角χ梯形比η强度刚度规范及设计参数3接上页机翼的外挂外挂的要求、外挂的设计要求气动弹性要求静弹性要求：副翼效率、防止发散；颤振要求机翼使用维护要求结构材料原则4机翼结构设计初步设计详细设计内部系统的协调，设计主要受力构件、绘制机翼协调图、初步计算及打样图。完成机翼零、构件设计生产图纸，完成机翼强度、气弹、质量的全部计算。三、机翼结构设计的步骤方案设计确定设

3、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。5机翼装载及系统与结构协调绘制生产图纸结构强度、气弹计算寿命、可靠性维护性分析详细设计阶段结构打样设计重量、惯性矩计算打样设计阶段确定机翼分离面、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机翼载荷机翼外形总体要求机翼结构设计的具体步骤方案设计阶段6四、机翼结构型式的选择机翼的结构型式在方案设计阶段进行考虑。他对合理结构设计起到关键作用。各种结构形式都有其适用范围，关键能否合理选择结构形式，能否合理选择结构参数。目前结构形式选择首先考虑静强度和气动弹性要求。静强度通常

4、是满应力法。稳定性决定了结构许用应力结构有限元分析静强度设计准则结构稳定性设计疲劳/损伤容限设计受拉许用应力受压许用应力7四、机翼结构型式的选择机翼的结构型式在方案设计阶段进行考虑。他对合理结构设计起到关键作用。1、各种受力结构型式的特点及其材料分布梁式主要结构特点是:纵向有很强的翼梁，蒙皮较薄稳定性差，长桁较弱，梁承受主要弯矩和剪力，蒙皮承受扭矩。优点:梁可以利用结构最大高度，蒙皮开口对结构承弯能力影响很小；与机身连接简单。缺点:蒙皮不参与承弯，材料利用不充分；蒙皮易失稳，影响气流质量；生存性低。8单块式主要结构特点是：机翼的弯矩和扭矩主要由

5、长桁和较厚蒙皮组成的加筋板承受，翼肋较密，壁板稳定性承载能力较好。梁缘条的剖面面积不大，有时只布置纵墙，主要传递剪力和扭矩。优点：蒙皮在气动载荷作用下变形较小，气流质量高。材料向外缘分布，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，翼面不宜大开口。与中翼或机身接合点多，连接复杂。9多腹板式主要结构特点是：布置了较多的纵墙支持蒙皮，没有或很少翼肋。厚蒙皮稳定性承载能力高，承受大部分弯矩和扭矩。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；损伤容限特性好，生存性高。缺点：不宜大开口；与机身连接点多，不适用于厚机

6、翼。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的主要构件的不同。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。10梁式机翼蒙皮薄，在翼盒闭室面积相同情况下，扭转刚度小，一般翼面相对厚度较大的低速飞机较多采用。单块式机翼蒙皮较厚，扭转刚度也较好，对提高颤振临界速度很有利，一般被小、中、大展弦比，速度较高的飞机采用。多墙式机翼蒙皮很厚，并以多个腹板形成的翼盒多闭室受扭，提高了扭转刚度，刚度最好，一般中、小展弦比，相对厚度小的高速飞机采用。2、翼型厚度和扭转刚度11在第

7、五讲中按稳定性要求进行机翼结构形式选择：结构载荷参数P(MPa)来描述，P为作用在受力翼盒上的弯曲外载荷与结构特征组合。结构实心度Σ为翼盒结构的体积和非受力连接件的体积占整个翼盒空间的比值。他表明结构质量密度。是无因次参数。12翼面结构效率曲线Σ－结构实心度（无量纲）N/h－结构载荷参数（N/mm）13按稳定性设计各种结构最小重量使用范围结构形式载荷指数MPa翼面相对厚度夹层板结构<1>10加筋板结构1—104—10多墙结构>10<6夹层盒结构>10<6梁式结构1—105—1014机翼部件的作用和力学特性飞机类型机翼结构形式载荷指数MPa梁式单

8、块式多墙式夹层结构歼击机10通用飞机1—10侦查机<5客机1—10运输机1—10轰炸机教练机1—1015（1）机翼的相对载荷M/HaBB—受力翼盒的