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二、復合材料機翼結(jié)構(gòu)特點
復合材料機翼結(jié)構(gòu)形式，大體可以分成 /種情況：
（(）復合材料蒙皮壁板機械連接在由金屬梁和翼肋等構(gòu)成的骨架上，形成翼盒；
（&）復合材料蒙皮壁板、復合材料輔梁和翼肋與金屬主翼梁機械連接在一起形成翼盒； •.(•
 
（）下翼面復合材料蒙皮與輔梁共固化成形，上翼面復合材料蒙皮單獨成形，再
與金屬主翼梁機械連接組成翼盒。
采用機械連接的目的在于拆卸方便，易檢查維修。
復合材料機翼結(jié)構(gòu)與金屬機翼結(jié)構(gòu)相比，主要特點如下：
（"）多墻（梁）結(jié)構(gòu)傳力布局
先進戰(zhàn)斗機的高機動性要求，帶來載荷指數(shù)增大，蒙皮厚度增加的新特點，采用
中厚度蒙皮多墻結(jié)構(gòu)的傳力布局較之梁式多肋加筋板結(jié)構(gòu)具有高的結(jié)構(gòu)效率。同
時，對復合材料機翼可緩解沖擊損傷的影響，而且更適合于氣動彈性剪裁設(shè)計，也有
利于主要接頭連接設(shè)計。因此，目前復合材料機翼結(jié)構(gòu)的傳力路線布局主要采用多
墻結(jié)構(gòu)布局。
（）機翼蒙皮壁板可進行氣動彈性剪裁設(shè)計翼面氣動彈性剪裁設(shè)計是復合材料機翼獨特的設(shè)計技術(shù)，現(xiàn)已實現(xiàn)工程化應(yīng)用。美國 —%前掠翼先進技術(shù)驗證機（"%&’( &）和俄羅斯 )—*“金雕”前掠翼戰(zhàn)斗機（"%%*( %）的機翼就是按復合材料氣動彈性剪裁設(shè)計制造的。這項技術(shù)在其他復合材料機翼蒙皮設(shè)計中都不同程度地得到應(yīng)用。（）設(shè)計 +制造一體化、共固化整體成形
纖維增強樹脂基復合材料結(jié)構(gòu)件成形與材料形成同時完成的工藝特點，要求復
合材料更加強調(diào)設(shè)計 +制造一體化，共固化整體成形。對復合材料機翼大型部件更強
調(diào)這一點。
復合材料機翼翼盒，下翼面蒙皮與輔梁（墻或長桁）共固化成形、上翼面蒙皮單獨
固化成形，兩者采用機械連接便于維護檢查。例如：日本 ,)—機翼翼盒， -,...機
翼翼盒等采用了這種結(jié)構(gòu)形式。共固化成形下半個翼盒有利于隱身和對燃油密封。
-,...復合材料機翼為多梁結(jié)構(gòu)復合材料占機翼結(jié)構(gòu)重量 /.0。復合材料機
翼重 "..12，比鋁機翼輕 /.12，減重 .0，其中，共固化整體成形結(jié)構(gòu)減少連接件重
量 .12，占減重份額 ""0。
（’）正弦波腹板 3形剖面翼梁得到采用
正弦波腹板 3形剖面梁，比傳統(tǒng)的平腹板工字梁剛度大，穩(wěn)定性好，而且加強件
少，重量輕。 ,—機翼正弦波輔梁采用樹脂轉(zhuǎn)移成形（ 456）方法制造，零件數(shù)減少
7.0，制造成本降低 .0，重量也大為減輕。
（7）主接頭一般為復合材料蒙皮壁板與鈦合金翼梁接頭機械緊固件連接
機翼主要接頭高應(yīng)力區(qū)內(nèi)復合材料蒙皮壁板和鈦合金翼梁接頭兩種不同性質(zhì)材料機械緊固件連接，出現(xiàn)不同許用應(yīng)變、不同破壞機理材料多釘連接設(shè)計、不同性質(zhì)材料制孔等難題。對戰(zhàn)斗機，復合材料機翼蒙皮壁板、翼梁、肋等零構(gòu)件采用機械緊固件連接，大約需要加工 7...個或數(shù)量更多的孔。一個 ,—機翼組裝用緊固件達
•’%•
 
"""個，一副機翼需打孔 """個，工作量極大，而且要求配合精度高，需要專門的自動化制孔設(shè)備。（%）復合材料整體油箱需要特殊的密封、防靜電、防雷擊措施和耐燃油以及油箱可修性要求（）一定程度上可實現(xiàn)隱身要求三、復合材料機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
復合材料機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點如下：
（）機翼結(jié)構(gòu)總體布局，建議優(yōu)先采用多墻結(jié)構(gòu)；
（&）翼面氣動彈性剪裁設(shè)計與綜合優(yōu)化設(shè)計；
（’）大型整體翼面壁板，設(shè)計 (工藝一體化；
（）翼梁設(shè)計—
—梁剖面形式選擇、結(jié)構(gòu)形式、工藝方法；
（)）主承力接頭設(shè)計；
（%）油箱設(shè)計。

四、翼面結(jié)構(gòu)設(shè)計分析程序
目前已經(jīng)開發(fā)并成功應(yīng)用于復合材料翼面結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析程序舉例如下：
翼面結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化系統(tǒng) *+,-.//；
"動力特性分析系統(tǒng) *,.-；
損傷容限分析系統(tǒng) *01.*；
屈曲分析系統(tǒng) 23*45；
%后屈曲分析系統(tǒng) *+,-+//；
第三節(jié)6翼面結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化設(shè)計
復合材料翼面結(jié)構(gòu)設(shè)計與金屬翼面結(jié)構(gòu)設(shè)計最大不同之處，在于充分利用復合材料剛度的方向可設(shè)計性和彎一扭耦合效應(yīng)，在滿足結(jié)構(gòu)強度、制造、裝配等要求的同時，可使翼面結(jié)構(gòu)在氣動載荷作用下，產(chǎn)生有利于空氣動力、總體、結(jié)構(gòu)、操縱等方面的彈性變形，達到提高飛機性能（飛行品質(zhì)）和獲得最小結(jié)構(gòu)重量（大于 &"7減重）的目的。為此，設(shè)計部門研制開發(fā)了復合材料翼面結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。這是充分發(fā)揮復合材料設(shè)計潛力，實現(xiàn)預期設(shè)計目標的一項支撐技術(shù)。它利用結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)和計算機技術(shù)，實現(xiàn)總體、氣動、振動、靜氣動彈性、顫振、主動控制、強度、材料、工藝、重量等多種矛盾的需求在翼面結(jié)構(gòu)上的最佳綜合、折衷、優(yōu)化。
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一、翼面氣動彈性剪裁與結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化設(shè)計技術(shù)
（）翼面氣動彈性剪裁優(yōu)化設(shè)計
翼面、操縱面等彈性體結(jié)構(gòu)在氣動載荷作用下，會產(chǎn)生變形（或振動），而變形（或振動）反過來影響氣動載荷的分布和大小，兩者相互作用構(gòu)成了飛機結(jié)構(gòu)的氣動
彈性特性。復合材料氣動彈性剪裁優(yōu)化設(shè)計是利用復合材料層合板的剛度方向性和
耦合效應(yīng)控制翼面結(jié)構(gòu)氣動彈性變形，以提高靜、動氣動彈性特性的一種以最小重量
為設(shè)計目標的優(yōu)化設(shè)計方法。根據(jù)飛機設(shè)計的具體情況，可以期望改善氣動彈性穩(wěn)
定性（提高發(fā)散速度和顫振速度）、改善操縱安定品質(zhì)、提高升阻比、減緩機動載荷等。
前掠翼飛機 "—和 %—&’是復合材料氣動彈性剪裁優(yōu)化設(shè)計的典型成功范例。
氣動彈性剪裁設(shè)計主要涉及三個方面：復合材料（結(jié)構(gòu)）力學、結(jié)構(gòu)氣動彈性特性
和優(yōu)化設(shè)計。
由復合材料力學得知：
層合板剛度矩陣中，剛度系數(shù) ()*、+)*和 ,)*均是可設(shè)計的，即各方向的剛度和
耦合剛度均是可調(diào)參的。
"層合板剛度矩陣中，(-［ ,］矩
［ (］矩陣的耦合項 (-， 為面內(nèi)載荷 .變形耦合；
　
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