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時間:2011-02-10 15:42來源:藍(lán)天飛行翻譯 作者:admin
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從現(xiàn)代飛機(jī)的翼面結(jié)構(gòu)來看,薄蒙皮梁式結(jié)構(gòu)已很少采用;大型高亞音速的現(xiàn)代運輸機(jī)和有些超音速戰(zhàn)斗機(jī)采用多梁單塊式翼面結(jié)構(gòu);而 )*較大的超音速戰(zhàn)斗機(jī),很多采用多墻(或多梁)式機(jī)翼結(jié)構(gòu),間或采用混合式結(jié)構(gòu)型式。
三、翼面典型結(jié)構(gòu)傳力分析要點
+,典型元件的受力功用
(+)蒙皮 "蒙皮起承受氣動載荷和維持機(jī)翼外形的作用。在總體受力時,它主要是用來承受扭矩引起的剪流。在現(xiàn)代高速飛機(jī)中由于蒙皮較厚,因此它還不同程度地以受軸力的型式參與承受機(jī)翼的彎矩,此時蒙皮將在其自身平面內(nèi)同時受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力,處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。上翼面蒙皮設(shè)計要防止壓、剪應(yīng)力聯(lián)合作用下的失穩(wěn)破壞,下翼面蒙皮的主要破壞形式是拉伸時的拉壞和鉚釘連接處疲勞裂紋的發(fā)生與發(fā)展。
(%)翼肋 "普通肋不參加機(jī)翼的總體受力,它的主要功能是承受局部氣動載荷和維持剖面形狀。翼肋作為長桁的支點還承受長桁傳來的局部氣動載荷,還為防止長桁以及蒙皮受壓總體失穩(wěn)提供橫向支持。
除此之外,加強(qiáng)肋還有以下兩個功用:一是用來承受其他部件傳來的集中載荷,將它擴(kuò)散成分布剪流傳到由梁和蒙皮組成的翼盒上;二是可以將某種形式的分布剪流轉(zhuǎn)換成另一種形式的分布剪流(如大開口處的端肋、梁式機(jī)翼的根肋就屬此類)。它一般有較強(qiáng)的腹板和緣條,應(yīng)根據(jù)其受載后翼肋的內(nèi)力(彎矩、剪力)的大小,對腹板和緣條的尺、廣做出合理的設(shè)計。
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從前面分析可知,在機(jī)翼傳力中翼肋通常是個很關(guān)鍵的元件,它經(jīng)常能用來轉(zhuǎn)換載荷形式、方向,使之成為適宜翼盒主要受力元件(蒙皮、梁、墻)受力特性的載荷,然后通過這些元件把載荷傳往機(jī)身。
()翼梁和墻 "翼梁的主要外載是由各肋傳來的剪力 。翼梁固支在機(jī)身上,由機(jī)身提供支反力和支反彎矩(如果梁左、右貫通,則當(dāng)機(jī)翼處于對稱載荷狀態(tài)時,彎矩在梁上自身平衡,不傳到機(jī)身上)。所以翼梁的主要功用是承受(或叫傳遞)機(jī)翼的剪力 和彎矩 %。梁的緣條(凸緣)承受彎矩引起的軸力,腹板承受剪力 。翼梁緣條受軸向壓力時,由于在蒙皮平面內(nèi)有蒙皮支持,在翼梁平面內(nèi)有腹板支持,因此一般不會產(chǎn)生總體失穩(wěn),但須考慮其局部失穩(wěn)問題。
縱墻和翼梁腹板的作用類似,因墻本身不能承受彎矩,而只能以受剪板形式受載,所以在梁式機(jī)翼中(又假設(shè)蒙皮不受正應(yīng)力),它和翼梁腹板、蒙皮一起,作為翼盒的一部分,只能用以承受扭矩引起的剪流。但在多腹板式機(jī)翼中因蒙皮能承受正應(yīng)力,可直接向腹板(墻)提供軸向支反剪流,此時腹板將承受由蒙皮直接傳來的氣動載荷(其合力為 )。
(&)長桁 "長桁承受局部氣動載荷,并對蒙皮起支持作用。在現(xiàn)代機(jī)翼中,長桁一般都參加總體受力,此時它的主要功用是承受機(jī)翼彎矩引起的軸向力。長桁作為桿元,受壓后可能產(chǎn)生總體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)現(xiàn)象,在考慮總體失穩(wěn)時,由蒙皮和翼肋分別在各自平面內(nèi)對長桁提供支持。
’(各典型型式受力特點的比較
不同的受力型式,其結(jié)構(gòu)元件的受力功用有所不同。正如過去曾提到的,機(jī)翼結(jié)構(gòu)受力型式的發(fā)展主要與飛行速度的增長有關(guān)。速度的增加促使了機(jī)翼外形改變并提高了對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、外形(氣動外形和表面質(zhì)量)的要求。比較梁式、單塊式和多墻式的受力特點可以發(fā)現(xiàn),單純的梁式、薄蒙皮和弱長桁均不參加機(jī)翼總體彎矩的傳遞,只有梁的緣條承受彎矩引起的軸力。對高速飛機(jī),由于氣動載荷增大,而相對厚度減小又導(dǎo)致了機(jī)翼結(jié)構(gòu)高度變小,只靠梁來承彎將使承彎構(gòu)件的有效高度減小;加之對蒙皮局部剛度和機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度要求的提高,促使蒙皮增厚,長桁增多、增強(qiáng)。因此,在單塊式、多墻式機(jī)翼中,蒙皮、長桁,乃至主要是蒙皮發(fā)展成為主要的承彎構(gòu)件。由于蒙皮、長桁等受軸力的面積較之梁緣條更為分散、更靠近外表面,故承彎構(gòu)件有效高度較大,因而厚蒙皮翼盒不僅承扭能力較高,抗彎特性也較好,因此,此種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一般說材料利用率較高。在承受總體力中的剪力和扭矩時,幾種形式中各元件的作用基本相同。
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第四節(jié) 機(jī)翼、機(jī)身連接區(qū)和結(jié)構(gòu)布置變化區(qū)的傳力分析
一、機(jī)翼、機(jī)身對接接頭處的傳力分析
機(jī)翼上的總體內(nèi)力— ——彎、剪、扭將由機(jī)身提供支反力來平衡。應(yīng)該指出:機(jī)翼在其主要載荷— ——左、右機(jī)翼對稱氣動力作用下,不論何種結(jié)構(gòu)形式,左、右機(jī)翼上最主要的總體內(nèi)力— ——彎矩總是對稱的(大小相等、兩側(cè)機(jī)翼均向上彎、或均向下彎)。因此,應(yīng)力求使機(jī)翼有中央翼將左、右機(jī)翼連成一體,以保持機(jī)翼結(jié)構(gòu)的完整性。中央翼是指位于機(jī)身內(nèi)的機(jī)翼中段,對單塊式機(jī)翼為中央翼段受力翼箱,對梁式機(jī)翼主要是翼梁。這樣對稱彎矩就可在機(jī)翼結(jié)構(gòu)上完全或大部分(對后掠翼)自身平衡而不傳到機(jī)身上去,這對飛機(jī)結(jié)構(gòu)(包括機(jī)身和機(jī)翼)重量的減輕將十分有利。至于機(jī)翼上能自身平衡的載荷以及當(dāng)機(jī)翼不帶中央翼時的對稱彎矩,則將由機(jī)翼一機(jī)身對接接頭傳給機(jī)身。
"翼根集中對接接頭的構(gòu)造形式與傳力分析
薄蒙皮梁式機(jī)翼常常由于總體布置上的原因不能做成整機(jī)翼貫通機(jī)身,此時應(yīng)盡可能使中翼翼梁穿過機(jī)身,例如可以把它們做成加強(qiáng)框的一個組成部分。若不可能時,則機(jī)翼只能在機(jī)身側(cè)邊與加強(qiáng)框相連,這時框的受力比較大,薄蒙皮梁式機(jī)翼或機(jī)翼根部段為梁式結(jié)構(gòu)時,一般只需少數(shù)幾個機(jī)翼一機(jī)身對接接頭,稱之為集中連接形式。
后梁接頭由上、下兩組耳片和梁的上、下緣條分別連接,此時接頭可傳遞梁平面內(nèi)的彎矩和力,可簡化為固接。而前墻腹板與機(jī)身只有一組耳片連接,該接頭在墻平面內(nèi)可簡化為鉸接,可傳 向剪力和沿墻軸線方向作用的 %向力。為了保證機(jī)翼上所有的彎、剪、扭都能傳到機(jī)身上,最少需要一個固接接頭和一個鉸接接頭。
彎矩以緣條上軸力的形式直接從耳片接頭傳給機(jī)身,連接螺栓受剪。薄蒙皮單梁式機(jī)翼彎矩由固接接頭傳遞。薄蒙皮雙梁式機(jī)翼則可由前、后梁的固接接頭共同傳遞。
因梁腹板一般與機(jī)身無直接連接,所以為傳遞集中在腹板根部的機(jī)翼剪力( &向),應(yīng)在梁腹板的根部布置一加強(qiáng)構(gòu)件(如加強(qiáng)墊板、加強(qiáng)支柱或角盒等構(gòu)件)與耳片接頭相連,以便把全部剪力集中到耳片接頭上再傳給機(jī)身。
扭矩是由組成翼盒的蒙皮、腹板受剪向根部傳遞的,必須在機(jī)翼根部布置一加強(qiáng)翼肋,它把沿盒段周緣作用的閉合剪流轉(zhuǎn)換成由兩個垂直剪力組成的力偶,這時剪力由對接接頭傳給機(jī)身。
 
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本文鏈接地址:飛機(jī)檢測與維修實用手冊 1(63)
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