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1、1,第 九 讲,飞机结构分析与设计,2,4.6 三角机翼的结构特点和受力分析,为了进一步减小波阻，提高飞行速度，要求进一步增大后掠角，减小相对厚度，对于后掠翼来说，就必将使得翼面的强度刚度特性更加恶化，结构越来越重。解决这一矛盾的有效措施就是采用三角翼。,3,一、三角机翼的结构分析,三角机翼的功用：减小波阻，提高飞行速度，现代飞机常采用小展弦比的薄机翼，其平面形状大多为三角机翼或小展弦比平直机翼。,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；,4,三角机翼的结构特征,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
2、刚心的距离近，扭矩也小。,3）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；,5,6）三角机翼在超音速飞行时阻力小，从亚音速过渡到超音速时翼面压力中心后移量小，这一点对于舵面平衡能力较差的飞机（如无尾飞机或鸭式飞机）尤为重要。 7）由于机翼的根弦较长，机翼与机身对接面大，可增加多个机翼机身的连接部位，以便分散机翼传给机身的载荷。 8）由于根部容积大，便于收置主起落架，装载燃料或放置其他物品，因此使用性能提高。,6,2）三角翼翼尖部分结构高度小，抗扭抗弯刚度很小，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
3、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；,三角机翼结构特征,7,三角机翼的分类:,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,8,二、平行梁式三角机翼的受力分析,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,9,但是机翼是一个整体，翼梁之间的蒙皮有一定的剪切刚度，会使长梁卸载，短梁加载。,带有平行翼梁三角翼的翼梁加载图,二、平行梁式三角机翼的受力分析,10,正交梁形式机翼的受力分析图,各梁独立工作的弯矩,
4、蒙皮绝对刚硬的弯矩,各梁实际承受的弯矩,11,三、梁架式三角翼的受力分析,1、歼七机翼的结构布置 （见图） 该机翼为中单翼布局，机翼对应位置的机身内是进气道和发动机，机翼无法穿过机身，因此机翼分成左、右两半，在机身侧边通过几个集中接头与机身连接。,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，为收藏主起落架支柱和安置起落架，在下翼面上开口（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。,12,2、机翼的传力分析,传力分析模型： 对机翼结构可简化为 翼尖 前盒 后盒 三部分组成。,
5、13,前后盒间未知内力的计算,三角机翼这类静不定结构，因为展弦比小，平剖面假设在机翼大部分部位不能满足，故三角机翼基本上不能用工程梁理论进行应力分析，而须用有限元素法进行数值计算。,根据该机翼的结构特点，对其进行简单的设计计算时，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。 在切断处有三个未知力：剪力X1、弯矩X2 、扭矩X3（见图4-54） 。,14,边界条件（见图4-55）,前盒段是一个固支，一个铰支的静定系统； 后盒段是二个固支，一个铰支，为静不定支持
6、。,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纵轴与立轴构成平面内的投影角相等,15,变形协调条件,a后 = a前 cos - a前 sin 后盒扭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 a后= a前 sin + a前 cos,16,三角机翼各部分的传力过程 （1）翼尖段的传力,结构分析：翼尖段可看作由前墙、前梁和后墙组成的双闭室盒段，展向到6肋止。,到15前肋处结构布置变化，载荷重新分配，再往里分成两部分： 一部分由前盒承担， 一部分由后盒承担。,三角机翼各部件传力过程,17,（2）前盒段的传力,结构分析：前盒段中前梁为主要的纵
7、向受力构件。,三角机翼各部件传力过程,18,在 B点转换成,扭矩的传递过程,19,结构分析：后盒段相当于一个平直机翼，它是由主梁、隔板梁、后墙和上、下整体壁板组成的双闭室盒形结构。,机身22、25框,剪 力,主梁腹板(多),隔板梁腹板(多),后墙腹板(少),机 身,1肋后段,弯 矩,后墙缘条和上、下壁板,主梁、隔板梁缘条,（3）后盒段的传力,20,扭矩的传递过程,21,平直、后掠、三角机翼小结,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。 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
8、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。 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。,22,总 结,三角机翼的结构特性及分类 平行梁式三角翼的受力分析 梁架式三角翼的受力分析,23,练习题,题1: 三角机翼的结构特点是什么？其扭矩的传递与后掠机翼有何不同，为什么？,24,谢 谢,第九讲结束,25,EAP(EF-2000原型机)机翼结构图,26,EF-2000飞机结构图,27,EF-2000战斗机,28,JAS.39A “鹰狮”战斗机立体剖视图,29,JAS.39 “鹰狮” 战斗机,30,带平行翼梁的三角翼结构图,31,带有内支撑梁的三角翼结构图,32,三角机翼与机身的连接图,33,国产歼教七立体剖视图,34,歼七飞机三角机翼的构造图,35,歼七机翼简单的设计计算模型,36,歼七机翼前后盒设计计算模型,