第二章飞机结构受力分析和抗疲劳设计思想.ppt

2.1.2 机翼的外载荷 飞机在飞行中，作用在机翼上的外载荷有：空气动力、机翼结构质量力、部件及装载质量力，如图所示。其中，空气动力分布载荷是机翼的主要外载荷。 机翼结构质量力是机翼结构重量和它在飞行中产生的惯性力的总称，即机翼结构重量和变速运动惯性力。 机翼在外部载荷作用下，象一根固定在机身上的悬臂梁一样，要产生弯曲和扭转变形，因此，在这些外载荷作用下，机翼各截面要承受剪力、弯矩和扭矩。 2.1.3 机翼的受力图 机翼主要受两种类型的外载荷： 一种是以空气动力载荷为主，包括机翼结构质量力的分布载荷； 另一种是由各连接点传来的集中载荷。这些外载荷在机身与机翼的连接处，由机身提供的支反力取得平衡。 ①如果机翼上只有空气动力和机翼结构质量力，则越靠近机翼根部，横载面上的剪力、弯矩和扭矩越大。②当机翼上同时作用有部件集中质量力时，上述力图会在集中质量力作用处产生突变或转折。 试说明作用在平直机翼上的集中载荷对机翼剪力、弯矩的影响？ 使机翼剪力在集中载荷作用截面发生突变；弯矩发生转折。集中载荷作用截面以内机翼各截面上的剪力和弯矩减少。 机翼某横截面承受的扭矩，等于该横截面外端机翼上所有外力对机翼刚心轴力矩的代数和。扭矩的符号：使迎角增大为正，反之为负 2.1.4 机翼结构的典型元件 二、长桁(也称桁条) 三、翼肋 翼肋是机翼结构的横向受力构件 翼肋按其功用可分为普通翼肋和加强翼肋两种。 普通翼肋的功用是：构成并保持规定的翼型；把蒙皮和桁条传给它的局部空气动力传递给翼梁腹板，而把局部空气动力形成的扭矩，通过铆钉以剪流的形式传给蒙皮；支持蒙皮、桁条、翼梁腹板，提高它们的稳定性等。 加强翼肋除具有上述作用外，还要承受和传递较大的集中载荷。 在开口端部或翼根部位的加强翼肋，其主要功用是把机翼盒段上由一圈闭合剪流构成的扭矩，转换成一对垂直力构成的力偶分别传给翼梁或机身加强框。 四、翼梁 翼梁由腹板和缘条(也称凸缘)组成。缘条横剖面形状多为“T”型材或角型材。腹板上还铆接上许多支柱，这些支柱起连接翼肋和提高腹板受剪稳定性的作用。缘条和腹板的横剖面面积，由翼尖向翼根逐渐增大。 翼梁的主要功用是承受机翼的剪力和部分或全部弯矩 。 五、纵墙(包含腹板) 纵墙的缘条比梁缘条弱得多，但大多强于一般长桁，纵墙与机身的连接为铰接。有些腹板没有缘条，有些腹板的缘条与长桁一样强。墙和腹板一般都不能承受弯矩，但可以与蒙皮组成封闭的盒段来承受机翼的扭矩。后墙则还有封闭机翼内部容积的作用。 2.1.5 机翼结构的典型受力形式 机翼的典型受力形式有：梁式、单块式、多腹板式或混合式等薄壁结构，此外还有一些厚壁结构(如整体壁板式)的机翼。 梁式机翼通常有单梁式和双梁式两种。它们装有一根或两根强有力的翼梁，蒙皮很薄，桁条的数量不多而且较弱，有些机翼的桁条还是分段断开的。 梁式机翼的桁条承受轴向力的能力极小，其主要作用是与蒙皮一起承受局部空气动力，并提高蒙皮的抗剪稳定性，使之能够更好地承受扭矩。这种机翼蒙皮的抗压稳定性很差，机翼弯曲时受压部分的蒙皮几乎不能参与受力；而受拉部分的蒙皮，由于截面积很小，分担的拉伸力也很小。由此可见，弯矩引起的轴向力主要是由翼梁缘条承受的。所以，这种机翼叫做梁式机翼。 梁式机翼的受力特点是：弯曲引起的轴向力主要由翼梁的缘条承受。剪力由翼梁的腹板承受。 对双梁式机翼的扭矩可由前后梁腹板与上下蒙皮组成的盒段（合围框）、前梁腹板与前缘蒙皮组成的盒段承受。 梁式机翼的主要受力构件是翼梁，因此，它具有便于开口、与机身 (或机翼中段) 连接较简便等优点。 单块式机翼 现代飞机多采用单块式机翼。 单块式机翼的构造特点是：蒙皮较厚；桁条较多而且较强；翼梁的缘条较弱，有时缘条的横截面积和桁条差不多。 这种机翼的蒙皮，不仅具有良好的抗剪稳定性，而且有较好的抗压稳定性，因此，它不仅能更好地承受机翼的扭矩，而且能同桁条一起承受机翼的大部分弯矩。由于这种机翼结构，是由蒙皮、桁条和缘条组成一个整块构件来承受弯矩所引起的轴向力，所以叫做单块式机翼。 单块式机翼的受力特点是：弯曲引起的轴向力由蒙皮、桁条和缘条组成的整体壁板承受。剪力由翼梁腹板承受。扭矩由蒙皮与翼梁腹板形成的闭室承受。 单块式机翼的优点是：① 通较好地保持翼型。② 抗弯、扭刚度较大。③ 受力构件分散。 缺点是：①不便于开大舱口。②不便于承受集中载荷。③接头联接复杂。 说明单块式机翼蒙皮在机翼受力、传力中的作用？ 1、形成机翼的气动外形，承受机翼表面的气动载荷； 2、与翼梁腹板或墙腹板组成闭室，受剪传递扭矩； 3、与长桁、梁缘条组成壁板，受拉压传递弯矩。 梁式机翼和单块式机翼在构造和受力上有什么不同？ 答案要点：梁式机翼的蒙皮较薄，桁条较弱且较少