航空结构技术的发北航讲课第09讲翼面结构

飞行器结构分析与设计第九讲崔德刚、程小全、何经武2009年2月讲课材料2机翼形状及发展RectangularStraightWingTaperedStraightWingRoundedorEllipticalStraightWingSlightSweepbackWingModerateSweepbackWingGreatSweepbackWingForwardSweepWingSimpleDeltaWingandComplexDeltaWing33.7三角机翼的结构特点和受力分析一、三角机翼的结构分析三角机翼的功用：超音速飞机为了减小波阻，要求进一步增大后掠角，减小相对厚度，现代飞机常采用小展弦比的三角机翼或小展弦比平直薄机翼。单独三角翼的升力线斜率小，最大升力底，造成机动性差。在第三代战斗机中增加了鸭翼。三角机翼的外形特征和优点：1）三角机翼可以看成在后掠机翼的后缘填补一块三角面积演变而来；2）大后掠角（χ前=55º~75º），小展弦比（λ=1.5~2.5），大梯形比（可达无限），小相对厚度（C=3%~5%）；43）三角机翼相对厚度虽小，但是由于根弦很长，所以根部结构的绝对高度仍然较大，承弯的结构效率高；4）闭室面积大，承扭能力强；5）三角翼翼展小，根部面积大，气动载荷压力中心靠近翼根，产生的弯矩小；压心到根部刚心的距离近，扭矩也小。但翼尖的压力值高。52）三角翼翼尖部分结构高度小，抗扭抗弯刚度差，而且尖部载荷较大，因此在翼尖段采用单块式的结构形式。三角机翼的结构特征：1）三角翼根部附近翼弦长，翼肋容易发生弯曲，通过安排较多的翼梁或纵墙来增加翼肋的支点，因此该机翼大多采用多梁或多墙式结构；6三角机翼结构的分类:三角翼的两种结构形式多梁式结构多腹板式结构平行梁形式会交梁形式梁架式指翼梁与机身轴线垂直7二、平行梁式三角机翼的受力特点机翼受载时，假设各梁独立工作。三角机翼略去蒙皮作用时,各梁的变形8各梁独立工作的弯矩各梁实际承受的弯矩正交梁形式机翼的受力分析图qw9正交梁形式机翼的受力分析图qi=(Pj+qwL-PJ+1)/LLqiPJPJ+1qwA-AAAqi＋1梁腹板梁突缘边肋突缘边肋腹板10三、梁架式三角翼的受力分析1、歼七机翼的结构布置该机翼为中单翼布局，机翼无法穿过机身，因此机翼左、右两半通过几个集中接头与机身加强框连接。翼尖采用刚度较好的单块式机翼。在机翼根部结构高度最大处的小三角区内开口，用于收藏主起落架支柱和起落架，（见图4-49）。机翼与机身的连接边界（见图4.20）。为了充分利用机翼内部容积储存燃油，在结构高度较大处的根部区域布置了两个整体油箱。112、机翼的传力分析传力分析模型：歼七机翼结构可简化为外翼前盒后盒三部分组成。12前后盒间未知内力的计算歼七三角机翼是静不定结构，因为展弦比小，平剖面假设在机翼大部分部位不能满足，故三角机翼须用有限元素法进行数值计算。根据歼七机翼的结构特点，可以进行简化设计计算，可将它分成两部分：一是内侧前盒段，另一部分是包含外段和后盒段（见图4-54）。即将一个小展弦比的三角翼分成一个中展弦比的后掠翼和一个中展弦比的直机翼。然后采用“工程梁理论”进行计算。在切断处有三个静不定带来的未知力：剪力X1、弯矩X2、扭矩X3（见图4-54）。13边界条件（见图4-54）前盒段边界：一个固支，一个铰支；后盒段边界：二个固支，一个铰支。变形协调条件：前后盒在切断处挠度相等fa前=fa后后盒弯曲转角和前盒变形角在机翼横轴与立轴构成平面内的投影角相等14变形协调条件θa后=θa前·cosα-φa前·sinα3)后盒扭转角和前盒变形角在机翼纵轴与立轴构成平面内的投影角相等φa后=θa前·sinα+φa前·cosα前盒变形角后盒变形角15补充：平直、后掠、三角机翼小结1.对机翼结构进行简化时，必须既使分析易于进行，又能抓住本质和主流。其中包括形状简化、结构简化、构件受力特性简化，以及构件间连接关系简化等。2.通过双梁式平直机翼的传力分析，着重掌握机翼中各种结构元件的作用和受力原理，这具有一定的普遍意义，也有助于对其它结构形式的分析。3.当结构为静不定时，它有多条传力路线，各传力路线分担多少，取决于多种因素，包括构件的布置情况、构件本身的受力特性、各构件本身的结构刚度和支持刚度的相对比值，以及各构件间的连接关系等。16总结三角机翼的结构特性及分类平行梁式三角翼的受力特点梁架式三角翼的受力分析要点17谢谢第九讲结束18EAP(EF-2000原型机)机翼结构图19带平行翼梁的三角翼结构图20带有内支撑梁的三角翼结构图21三角机翼与机身的连接图22歼七机翼简单的设计计算模型23歼七机翼前后盒设计计算模型