飞机结构—第三章 翼面结构分析.ppt

1、一些力学基本概念，理论力学：研究刚体，研究力与运动的关系。 材料力学：研究变形体，研究力与变形的关系。 组件：工程结构或机械的各个组成部分。 分为杆、板、壳、主体。 组件的三个基本要求：强度：组件抵抗破坏的能力刚度：组件抵抗变形的能力稳定性：组件保持原来平衡状态的能力。 对于几个力学基本概念、材料力学中的变形固体的三个基本假设：1.连续性假设：物体整体所占的空间内无缝地充满了物质。 2 .均匀性假说：人为物体的任何部分，在任何方向力学性能相同，分布均匀。 3 .小变形假说：部件受到的力的变形比自身的尺寸小，可以忽略。 一些力学基本概念，外力及其分类：外力是外部物体施加在部件上的作用力，包括施加

2、载荷和约束反作用力。 根据外力的作用方式，分为表面力和体积力。 表面力：作用于物体表面的力分为分布力和集中力体积力：在物体内部各点连续分布的力。 物体的重力和惯性力等，几个力学基本概念根据外力是否随时间变化，分为静负荷和动负荷。 静载荷：当载荷从零缓慢增加到某一定值时，变化不明显或变动不明显，称为静载荷。 动负荷：负荷随时变化，分为交变负荷和冲击负荷。 一些力学基本概念、内力、截面法和应力的概念1 .内力：变形对物体内部的附加力。 当外力作用于物体时，由于变形，其内部的各点相对位移，产生相互作用力。 一些力学基本概念、内力、截面法和应力的概念2 .截面法：采用截面法求内力。 变形体内力的特征：

3、 (1)连续分布系统；(2)组合外力和平衡系统。某些力学基本概念、内力、截面法和应力的概念2 .截面法：内力的主矢量和主力矩：某些力学基本概念、内力、截面法和应力的概念2 .截面法：内力的成分： n轴力t扭矩Qy、Qz剪力My、Mz弯矩、某些力学基本、某些力学基本概念、 剖面法和应力的概念2 .剖面法：主要步骤：2)取代废弃部分，剖面上的内力作用于剩馀部分3 )对于剩馀部分，从列平衡方程式求内力。 一些力学基本概念、内力、截面法和应力的概念3 .应力：为了表现内力一点的强度，引入内力集度，即应力的概念。 一些力学基本概念，杆基本变形形式1 .拉伸或压缩，一些力学基本概念，杆基本变形形式2 .剪

4、切，一些力学基本概念，杆基本变形形式3 .扭曲，一些力学基本概念，杆基本变形形式4 .弯曲，同时若发生一些基本变形，则进行组合、飞机结构、第三章翼面结构分析、第三章翼面结构分析、一翼和尾翼的工作用、设置要求和外载特征、一翼的工作用：1)主要的工作用是产生升力，保证飞机的飞行性能和机动性能的挡板，配置扰流板等横向操作的挡板，配置狭缝翼的上升装置2 )装载起落架、发动机等其他部件的燃料等。 机翼结构重量占总机构重量的30P%，占总机质量的8%，机翼阻力为总机阻力的30 % 50%。 一、翼的功能和构造设定要求，第三章翼面构造分析1翼和尾翼的功能，设定要求和外负荷特征，一、翼的功能和构造设定要求，现

5、代客机的翼1-翼梁2-侧梁3-翼板4-扰流板5-翼板6-外皮7-前缘缝制翼8-架9-翼肋。第三章翼面结构分析1翼和尾翼的功能，设置修正要求和外负荷特征，一、翼的功能和结构设置修正要求，第三章翼面结构分析1翼和尾翼的功能，设置修正要求和外负荷特征，2 .翼结构设置修正要求：1)满足飞机结构设置修正基本要求。 2 )由于各结构部件的工作用途不同，设定要求的侧重点不同：主要的工作用途是产生升力的气动性要求：保证翼能够产生充分的升力，并且要求阻力尽可能小的最小重量要求是主要的要求：解决强度、刚性、最小重量之间的矛盾， 提速矛盾突出的使用、维护要求：保证燃料系统可靠性的工艺性和经济性要求，与一般飞机结构

6、相同。 一、机翼的工作用和结构设定要求；第三章机翼面结构分析1机翼和尾翼的工作用；设定要求和外负荷特征；1 .尾翼的主要工作用：一般由水平尾翼(平尾)和垂直尾翼(垂尾)组成。 1 )平尾保证飞机的纵向(俯仰)稳定性，实施飞机的纵向操纵；2 )垂尾保证飞机的航向稳定性，实施飞机的航向操纵。 二、尾翼的功能和结构设置要求；第三章翼面结构分析一翼和尾翼的功能；设置要求和外载特征；二.尾翼结构设置要求：尾翼也是升力面，设置要求和结构类似于翼：保证气动性的足够强度、刚性、损伤馀量、寿命、最小重量；二、尾翼的功能和结构设置要求；第三章翼面结构分析一翼和尾翼的功能2 )其他零部件、来自装载的负荷，如起落架、

7、发动机、油箱等。 (集中负荷，分布负荷)3)翼构造的质量力，三，翼的外负荷特征，第三章翼面构造分析1翼和尾翼的功能，设置要求和外负荷特征，2 .翼整体承受的力：1)两种简化形式：将一半的翼看作支撑在机体上的悬臂梁看作支撑在机体上的双支点out garger。 三、机翼外负荷特点；二)与一般工程梁相比特殊性：机翼高度(厚度)虽小，但弦向尺寸(相对于梁宽度)与翼展有相同等级(特别是三角翼)的机翼固定形式复杂，必须考虑结构支撑的弹性效应。 第三章翼面结构分析1翼和尾翼的工作用、设定要求和外负荷特征；3 )翼整体内力：剪切力Q:Qn，Qh弯矩M:Mn，Mh； 扭矩Mt； 三、机翼外负荷特征，第三章机翼

8、面结构分析一机翼和尾翼的功能，设置要求和外负荷特征，三)机翼整体内力：阻力相对升力小，由此产生的剪切力、弯矩常常可忽略不计。 三、机翼外负荷特征，第三章机翼面结构分析了一机翼和尾翼的功能，设置要求和外负荷特征；4 )机翼扭矩机翼截面的三个特点：刚心：机翼截面不产生结构扭曲变形的外力和机翼弦的交点。 剪切力作用于该点时，翼不会扭转或翼扭转时旋转。 压心(压力中心):翼截面的气压负荷的合力和翼弦的交点也称为焦点。 q气压的大小在这里与翼弦的成长成比例，沿着压力中心线扩展近似线性地分布作用，方向近似垂直翼弦。 三、机翼外负荷特征，第三章机翼面结构分析1机翼和尾翼的功能，设置要求和外负荷特征，4 )机

9、翼扭矩机翼截面的三个特点：重心：机翼结构质量力和机翼弦的交点。 亚音速飞行时：通常弦长的28%有压心；刚心处于弦长的38%重心处于弦长的42E%。扭矩产生原因：三心(压心、刚心、重心)不重叠，三，翼外负荷特征，第三章翼面结构分析一翼和尾翼的功能，设置要求和外负荷特征，翼在外负荷下的变形，三，翼外负荷特征，翼和外负荷平衡的内力3 .内力分布特征和结构特征：分布力的作用下： (从翼尖内力逐渐增大，叶片外形逐渐变宽，内部构件变强2 .集中力的作用下：剪切力、扭矩图骤变，转角图在此应增强3 .卸载作用：装载可以减小叶片的最大内力(剪切力、力，四)，尾翼的外负荷特征，稳定面：空舵面：气动力，质量力，第三

10、章翼面结构分析1翼和尾翼的工作用，设定要求和外负荷特征，尾翼上的气动力外负荷：1)平衡负荷：保证飞机纵向气动力矩平衡的平尾上的负荷。 此时水平稳定面上的负荷多与升降舵的负荷方向相反，平尾承受较大的扭矩。 2 )动负荷：由于不稳定的气流和动飞行时的升降舵和方向舵的偏向产生的负荷，是尾翼的主要受力状况。 3 )非对称负荷：平尾：侧滑和侧滚产生的负荷本身比动负荷小很多，但力矩大。 垂尾：和平尾一样，加上侧翻的影响，多发飞机非对称的发动机推力也会引起作用在垂尾上的负荷。 四、尾翼的外载特征，第三章翼面结构分析1翼和尾翼的功能，设置要求和外载特征，3 )非对称载荷：四，尾翼的外载特征，第三章翼面结构分析

11、2翼面结构的典型构件及其受力特性，2翼面结构的典型构件及其受力特性，1，1翼结构：蒙皮纵骨架：翼梁(缘条，腹板) 加强筋)，第三章翼面结构分析2翼面结构的典型构件及其受力特性，翼结构：蒙皮纵骨架：翼梁(缘条，)第三章翼面结构分析2翼面结构的典型构件及其受力特性，翼结构：表皮纵骨架：翼梁(缘条，腹板)纵壁侧梁横骨格：翼筋(普通筋，加强筋)，一、二翼的典型结构构件截面，第三章翼面结构分析2翼面结构的典型构件及其受力特性，一、翼面结构的典型构件，歼七飞机的翼面结构，第三章翼面结构分析2翼面结构的典型构件及其受力特性，一、翼面结构的典型构件， 1、表皮直接作用：形成流线型叶片外表面的负荷：参与与其表面

12、垂直的部分气压负荷叶片整体受力的厚皮与长侧梁一起构成壁板，受到叶片弯矩的轴向力，金属皮，整体皮(整体壁板)，第三章叶片面结构分析2叶片面结构的典型构件及其受力特性，一、叶片面结构的夹层皮：1)上下面板中间疏松性构造芯层(发泡塑料、轻木等)，第三章翼面构造解析2翼面构造的典型构件及其受力特性，一、翼面构造的典型构件，夹层皮：2)上下面板中间蜂窝芯层(铝、钢、木3 )上下第三章翼面结构分析了双翼面结构的典型构件及其受力特性，一、翼面结构的典型构件、壁板(加强板):1 )薄板式壁板表皮薄，可视为薄板，其受轴压临界压曲应力小于长桁的临界压曲应力。 2 )受力蒙皮和长桁铆接的组合式壁板蒙皮厚，临界压曲应

13、力接近长桁。 第三章翼面结构分析了双翼面结构的典型构件及其受力特性，一、翼面结构的典型构件、壁板(加强板):3 )整体壁板均为材料整体加工而成，重量轻，强度高。 优点：结构整体和局部刚度好，外皮不易压曲翼表面光滑，提高了气压外形精度，减少了钉孔应力集中，壁板截面积衰减。 缺点：组装过程中由于拉伸等原因可能产生的残馀应力，容易引起应力腐蚀的设计当时对裂纹的发展并不敏感。 第三章翼面结构分析了两翼面结构的典型构件及其受力特性，一、翼面结构的典型构件，二长桁：参与翼的整体受力，支撑由翼的弯矩承受部分轴力的外皮，提高外皮的压曲临界应力。 翼结构重量的25% (单翼、承受轴力的主要因素)或4%8% (薄

14、蒙皮梁式机翼、侧梁不承受轴力)，第三章翼面结构分析2翼面结构的典型构件及其受力特性，一、翼面结构的典型构件、3翼肋：1(翼与其他构件连结的固定接头部位、开口部) 第三章翼面结构分析了双翼面结构的典型构件及其受力特性，一、翼面结构的典型构件，三)翼肋的某些特征孔轻量化(通常翼肋的腹板强度丰富)； 孔也可以操作系统的拉杆、电缆、各种管道等。 孔的边缘有弯曲，是为了提高翼肋的稳定性和刚性。 部分腹板有沟槽，相当于弱支柱，具有提高腹板稳定性和侧向刚性的作用。 分段是为了便于翼梁与腹板的连接。 第三章翼面结构分析2翼面结构的典型构件及其受力特性，一、翼面结构的典型构件，3 )翼肋的结构样式(P210 )腹板式、框架式、围框式、一体肋。 3章翼面结构分析2翼面结构的典型构件及其受力特性，1、翼面结构的典型构件，4翼梁1 )腹板式翼梁腹板边缘条简单受力构件：剪切力、弯矩、