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根部結構的簡化假設:()認為全部載荷均由根部梁架來承受。除側邊肋(肋)和根肋((肋)之外的其他翼肋均不參加總體傳力。
(")因為前梁與主梁間下翼面為大開口,且機翼與機身只有兩個集中接頭相連接,因而上翼面壁板自根部向外是逐漸參加承受正應力的,故近似假設 %)*區的上壁板蒙皮僅受剪切,整個三角形區的下翼面不受力。
(+)根肋((肋)在外翼傳來的載荷作用下,其變形近似符合平剖面假設。
(()各構件的支持情況簡化如下:
前梁 ,兩端鉸支梁,分別支持在機身 -框和主梁端頭月點上。
主梁 +,固支在機身 "(框和側肋上的懸臂梁。
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后梁 "固支在主梁和側肋上的懸壁梁根肋 可看作為一雙支點梁。它的一端與后梁鉸接。另一端與前梁和主梁的交點 相連,因為有加強蒙皮把前梁、主梁和根肋的緣條間接連接在一起,且腹板也相連,所以前支點可看做弱固支,在傳遞扭矩時,起固支作用。
側肋 %"接受由前、主、后梁傳來的分彎矩,并認為它最后鉸支前、主梁接頭處,以雙支點梁形式受彎,然后把彎矩轉成剪力的形式傳給兩個接頭。
號前肋固支在前梁上。
根部梁架式傳力分析:
剪力 &" &根據剛度分配分別加在前梁月點和后梁 點上為 &’,&。因前梁與機身鉸接,因而 &’全部改由主梁承受并一直傳到機身接頭上。 &則由后梁傳往根部,加到主梁的 (點上。
"彎矩 )這里是指外段傳來的前、后梁彎矩。它按剛度分配由主、前梁承擔 )’,后梁僅承擔 )*,另有 )+作用在 肋平面內。前梁以雙支點梁形式受彎,然后把一個力傳給機身,另一個力加到主梁端點 上, )*,沿后梁向根部傳遞,但因后梁與機身不直接相連,且在根部與主梁有一夾角,所以 )*,傳到根部 (點后,一個分量傳給主梁,另一個分量由側肋承受。由于主梁與機身軸線不垂直,主梁上的所有彎矩在根部接頭處,分成兩個分量,分別給 %框和側肋。
扭矩 ),),包含了外段傳來的扭矩以及 點的彎矩分量 )+。到 ’%肋處按扭轉剛度分配給前緣閉室和中閉室,分別為 ),’,),。),’傳到根部 號前肋處,因與機身無周緣連接,因此將通過 號前肋將 ),’化成正點的兩個集中力矩, )-,’傳給前梁, ),’ *傳給側肋,再分別傳到機身。 ),以閉合剪流形式傳到 ’%肋處,由 ’%肋轉成兩種形式的力矩往根部傳。其中 )*,以主、后梁腹板各受一個垂直剪力形式傳往根部; )+,則由前、主梁及側肋構成的構架共同對 ’%肋的 點提供固支點,然后以前、主梁共同承彎的形式來傳遞扭矩 )+,。
二、三角機翼的特點和傳力分析
隨著飛機速度的提高,機翼后掠角增大,當 .大于 //0之后,對機翼的強度、剛度的要求與后掠翼在結構上實際的可能性之間的矛盾愈來愈尖銳。因此在飛行 )1大于 ’2 /以上的飛機,很多采用了各種形式的三角機翼。它保持了后掠翼氣動方面的優越性,然而由于它后掠角大( . 3//0 45/0)、根梢比 大(可達十幾),且展弦比久小(’2/ 42/),因此機翼大部分面積靠近根部,故壓力中心內移,使根部彎矩減少了;而且壓力中心相對于根部剖面剛心的力臂也減小,扭矩也就相應減小。三角機翼的根弦很長,在相對厚度;相等的條件下可得到比后掠翼大得多的結構高度,因而其根部結構的彎曲剛度和扭轉剛度都有可能較大,大大改善了機翼的強度、剛度特性。但
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第二篇 )現代飛機結構綜合設計
根弦很長和其他某些因素給三角翼的結構設計帶來了另一些新問題。
首先,很長的翼肋在載荷作用下容易產生橫向彎曲,機翼垂直于翼弦的剛度較差。
其次,當機翼為中單翼時,不易做到使整個機翼貫通機身(特別是在機身容積利用緊張的情況下),此時應注意合理設計機翼與機身的連接接頭。為此,從現有的一些飛機看,三角機翼通常采用多梁式結構,一方面可提高翼肋的承彎能力,同時也解決了與機身的連接問題。
再者,三角機翼由于根梢比 大,以致翼尖比較薄,前后緣一般也很薄。然而對三角機翼,這些部位的氣動載荷都比較大,因此要注意提高這些局部區域的剛度。例如可在翼尖部分采用剛度較大的多梁單塊式結構或與前、后緣一起采用蜂窩結構、整體結構等。鑒于以上情況,三角機翼大多采用多梁、多肋加壁板或把墻的數量增多,形成多腹板式結構,其厚蒙皮常為帶加強筋的整體壁板。根部則多由幾個集中接頭與機身相連。一般三角機翼與機身的連接點比后掠翼與機身的連接點要多。但連接點也不宜布置太多,不然機身就要相應地布置很多加強框,給機身的結構設計帶來困難。然而若交點太少,梁之間的寬度增大,則當機翼壁板參加受彎時,壁板在根部的參與區(*(" "%)&)將占機翼相當大的一部分面積,勢必降低估構的材料利用率,使結構重量增加。
多梁式三角翼按其梁的布置形式有正交梁(指翼梁與機身軸線垂直)形式、匯交梁形式和混合式等。
多梁式結構是一個多次靜不定結構。以正交梁形式為例,當機翼受載后,假設各梁獨立工作,那么在同一切面處靠后面的那些梁因其外段的氣動載荷引起的彎矩比較大,在其他條件相同的情況下,它們的撓度比較大,在同一切面處各梁的撓度將不同。然而實際上機翼是個整體,因盒段蒙皮有一定的剛度,當梁和梁之間因上述因素產生相對轉動時,蒙皮內會有剪流產生,并對各梁的變形有所影響,我們可把機翼近似簡化成由幾個階梯形盒段組成的系統,上述蒙皮內的剪流將使各盒段的長梁卸載、短梁加載。
三角機翼這類靜不定結構因展長比弦長小,平剖面假設在機翼大部分部位不能滿足,故三角機翼基本上不能用工程梁理論進行應力分析,而須用有限元素法進行數值計算。但在某些特殊情況下,利用機翼本身構造特點,經合理簡化后,有時也可利用工程梁理論進行定性分析。
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第六節 機身結構的設計要求和受載特點
一、機身的功用
機身是飛機的一個重要部件,它的主要功用為:
(")安置空勤組人員、旅客,裝載燃油、武器、設備和貨物等。
()把機翼、尾翼、起落架及發動機連接在一起,形成一架完整的飛機。這些部件通過固定在機身上的接頭,把作用在各部件上的載荷都傳到機身上,和機身上的其他載荷一起達到全機受力平衡,因此可以說機身是整架飛機的受力基礎。
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