中起来传给机身。
我们还可以进一步分析如下:如果取出一块腹板和它所带的一条厚蒙皮为一个单元组合体,该单元体就类似于一根梁。显然每个单元体承受载荷的能力是不同的,这与它们本身的结构刚度(受剖面尺寸、材料及长度等因素影响)以及支持刚度等有关。假设各单元体上的气动载荷相同时,由于各单元体的刚度不同,受载后其弯曲变形也将不同,有的挠度大,有的挠度小,这样实际上整个机翼将发生翘曲变形,蒙皮将会因此受附加的剪切。我们也可以从传力观点来分析,为讨论问题简便起见,假设蒙皮厚度不变,且支承情况完全相同,则由于靠近翼剖面中间部分的单元组合体的结构高度高,结构效率必定也高。现取出靠近前、后缘的一个单元来看,当它承载后,除了由内侧(根部)的蒙皮提供支反力外,相邻结构高度较大、刚度较大的单元体的蒙皮也会向它提供轴向支反剪流。因而可以认为对于有的单元体,除了直接加在上面的分布气动载荷外,还将附加作用有其他单元体传来的轴向剪流。也就是说通过蒙皮受剪,蒙皮上的附加剪流将对某些单元体起加载或卸载的作用。
综上所述,可知多腹板式机翼中蒙皮是主要受力元件,它除了承受扭矩引起的剪切外,还承受绝大部分弯矩引起的正应力(一般占总弯矩的 " %",连接蒙皮与腹板的加强条约承受 &"),因此它处于复杂应力状态。而腹板主要受剪,同时还向蒙皮提供垂直方向的支持。
五、机翼各典型元件的受力功用
最后将各典型元件的受力功用总结如下。
&’蒙皮
蒙皮起承受气动载荷和维持机翼外形的作用。在总体受力时,它主要是用来承受扭矩引起的剪流;现代高速飞机由于蒙皮较厚,因此它还不同程度地以受轴力的形式参与承受机翼的弯矩,此时蒙皮将在其自身平面内同时受有较大的正应力和剪应力,处于复杂应力状态。
(’翼肋
普通肋不参与机翼的总体受力,它的主要功用是承受局部气动载荷和维持剖面形状。翼肋作为长桁的支点还承受长桁传来的局部气动载荷,还为防止长桁以及蒙皮受压总体失稳提供横向支持。除此之外,加强肋还有以下两个功用:一是用来承受其他部件传来的集中载荷 ’将它扩散成分布剪流传到由梁和蒙皮组成的翼盒上;二是可以将某种形式的分布剪流转换成另一种形式的分布剪流(如大开口处的端肋、梁式机翼的根肋就属此类)。
从前面分析可知,在机翼传力中翼肋通常是个很关键的元件,它经常用来转换载荷形式、方向,使之成为适宜翼盒主要受力元件(蒙皮、梁、墙)受力特性的载荷,然后 •&")•
通过这些元件将载荷传往机身。
"翼梁和墙
翼梁的主要外载是由各肋传来的剪力 。翼梁固支在机身上,由机身提供支反力和支反弯矩(如果梁左、右贯通,则当机翼处于对称载荷状态时,弯矩在梁上自身平衡,不传到机身上)。所以翼梁的主要功用是承受(或叫传递)机翼的剪力 和弯矩 %。梁的缘条(凸缘)承受弯矩引起的轴力,腹板承受剪力 。梁缘条受轴向压力时,由于在蒙皮平面内有蒙皮支持,在翼梁平面内有腹板支持,因此一般不会产生总体失稳,但须考虑其局部失稳问题。
纵墙和翼梁腹板的作用类似。因墙本身不能承受弯矩,而只能以受剪板形式受载,所以在梁式机翼中(又假设蒙皮不受正应力),它和翼梁腹板、蒙皮一起,作为翼盒的一部分,只能用以承受扭矩引起的剪流。但在多腹板式机翼中,因蒙皮能承受正应力,可直接向腹板(墙)提供轴向支反剪流,此时腹板将承受由蒙皮直接传来的气动载荷(其合力为 )。
&"长桁
长桁承受局部气动载荷,并对蒙皮起支持作用。在现代机翼中,长桁一般都参加总体受力,此时它的主要功用是承受机翼弯矩引起的轴向力。长桁作为杆元,受压后可能产生总体失稳和局部失稳。在考虑总体失稳时,由蒙皮和翼肋分别在各自平面内对长桁提供支持。
六、各典型受力型式结构受力特点的比较
不同的受力型式,其结构元件的受力功用有所不同。机翼结构受力型式的发展主要与飞行速度的增长有关。速度的增加促使了机翼外形改变并提高了对结构强度、刚度、外形(气动外形和表面质量)的要求。比较梁式、单块式和多腹板式的受力特点可以发现,单纯的梁式机翼,薄蒙皮和弱长桁均不参加机翼总体弯矩的传递,只有梁的缘条承受弯矩引起的轴力。高速飞机的气动载荷增大,而相对厚度减小又导致了机翼结构高度变小,只靠梁来承弯将使承弯构件的有效高度减小,加之对蒙皮局部刚度和机翼扭转刚度要求的提高,促使蒙皮增厚,长桁增多、增强。因此,在单块式、多腹板式机翼中,蒙皮、长桁乃至主要是蒙皮发展成为主要的承弯陶件。由于蒙皮、长桁等受轴力的面积较之梁缘条更为分散、更靠近外表面,故承弯构件有效高度较大,因此厚蒙皮翼盒不仅承扭能力较高,抗弯特性也较好,此种机翼结构一般说来材料利用率较高。在承受总体力中的剪力和扭矩时,几种型式中各元件的作用基本相同。
梁式机翼中翼梁是主要受力构件。由于翼梁之间的跨度较大,因此便于利用机翼的内部容积;与其他结构受力型式相比梁式机翼便于开口(如收藏起落架等)而不致破坏原来的主要传力路线;机翼、机身通过几个集中接头连接,所以连接简单、方
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便。梁式机翼主要是依靠翼梁承受弯矩。 中国航空网 www.aero.cn 航空翻译 www.aviation.cn 本文链接地址:飞机检测与维修实用手册 1(37)