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时间:2011-02-10 15:42来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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此外机翼后掠后,由于半翼面的压力中心显然比直机翼后移,在根部剖面刚心位置变化不大的情况下会对根部剖面处的载荷(主要是扭矩)有较大的增加。
上述这些问题均随着后掠角的增大而更趋严重。为此在结构设计中,对后掠翼的刚度提出了更高的要求。然而实际情况是后掠翼的弯曲、扭转刚度(尤其是扭转刚度)比直机翼要小。所以对后掠翼来说,保证强度、刚度的要求与减轻重量要求之间的矛盾更为突出。可是结构型式的选择不可能仅由结构受力要求来确定,由于需要开口或其他原因,有些部位不能采用上述型式,因此在后掠翼上,有不少就采用了混合式结构。如歼 /0,歼 /1飞机的外段单块式、根部梁架式结构;23 /4采用的大部分为多腹板式、近根部为多梁式的结构,等等。
(5)后掠机翼的受力特点—
—后掠效应。后掠机翼可看做由直机翼向后转动一个角度而得。它左、右两侧的机翼不是彼此连续的直梁,而是一个有转折的梁。其外段实质上就是一个直机翼,关于直机翼的受力分析仍可沿用。其主要特点是反映在根部三角区内。为了分析该三角区的存在对后掠翼根部受力的影响,现以一双梁单块式后掠机翼为例,取出一段机翼来进行分析。
当机翼受垂直气动载荷作用时,上、下壁板上的各纵向构件(长桁、梁的缘条等)均受轴向拉、压。现先假定根肋外的机翼是绝对刚硬的,则根部剖面  /5在弯矩 6作用下将绕剖面的中性轴旋转一个角度。而该剖面是支持在根部剖面内侧的纵向构
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件上,因此内侧各纵向构件应产生相同的位移 。然而,由于根部三角区各纵向构件的长度不同,靠近前缘的长,靠近后缘的短,因此它们的轴向拉、压刚度不同(拉、压刚度 " % &)。在满足变形()一致条件下,各纵向元件所承担的轴力将按它们的刚度分配。前梁附近的纵向构件刚度小,分配到的载荷小,应力较低;后梁附近的纵向构件刚度大,分配到的载荷较大,应力就较高。这种应力向后缘集中的现象,通常称之为后掠效应。后掠角愈大,后掠效应愈严重。
理论研究证明,根部剖面 ’ ()处此时的应力 "*沿剖面的 +轴呈双曲线分布。需要指出的是:上面这一分析是在假设机翼外段是绝对刚硬、根部剖面变形后仍然是平面的条件下得出的。实际上,机翼外段是弹性的,因此外段机翼在附加应力 "作用下要发生变形,剖面在变形后也不是一个平面,要产生翘曲,因此外段弹性的影响会使应力向后缘集中的现象有所缓和,但后掠效应仍是存在的。
如以 " ,表示基本应力, " , -&./0,它等于机翼不后掠时该剖面处的应力( .为机翼有效高度,月为翼箱宽度, 0为壁板厚度)。另有一组附加应力为 ",则根部的实际应力 " * " ,1 "。附加应力 "应是一组自身平衡的应力,称之为“次应力”,这组次应力的作用使前梁卸载、后梁加载,其数值可达基本应力的 )23 4 523。
由弹性力学的圣维南原理可导出如下结论:如果在一个弹性体的任一部分 6上作用一自身平衡力系,那么该自身平衡力系在此物体内所引起的应力,随着离开部分 6的距离加大而很快地减小,这个影响区大致和载荷作用区域的大小相当。因此当根部剖面上作用一自身平衡力系 )",后,根据上述结论可知,该次应力的作用还将延伸到三角区外侧的直机翼段上。但它沿展向很快衰减,衰减区的长度 7近似等于翼箱宽度(’ 4’89)/,因此在距根部剖面 7以外的机翼外段,基本上可以不必考虑次应力)",的影响。
:8后掠机翼的传力分析
后掠机翼也有各种结构型式,如多梁单块式、多墙式以及根部梁架式等。本节仅以一两种典型情况进行分析,主要目的是掌握后掠机翼根部结构的受力特点以及分析方法,为读者自行分析其他型式的受力打下基础,起到举一反三的作用。
双梁单块式后掠机翼的传力。单块式后掠机翼的具体结构情况有很多种,现仅以纵向构件在机身侧边转折的双梁单块式后掠翼为例讨论之。
这种机翼的外段和双梁单块式直机翼相似,其根部由以下主要受力构件组成:上、下壁板 6(/(;(由梁缘条、长桁、蒙皮组成或为整体加筋板,宜受沿长桁方向的正应力)、侧边加强肋 6/、根部加强肋 6;、前梁 /;。
为研究方便起见,将根部三角区以外的机翼切除,并在根部剖面上加上剪力 <、弯矩 -、扭矩 -0来代替机翼外段对根部的作用。扭矩 -&在根部剖面处继续由三角形上、下壁板和前梁腹板向中翼和机身传递,
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第二篇 ,现代飞机结构综合设计
 
后梁上的剪流直接由对接接头传给机身。
剪力 分为两部分。作用在后梁与机身对接点处的剪力 "直接传给机身。作用在前梁与根肋交点上的剪力 分两路传递:一路 由前梁传给机身;另一路 。由根肋向 %点传递,在 %点传给机身。
在剪力 、扭矩 &’的传递过程中,三角形壁板和侧边翼肋均需受载。
由以上分析可知,对于双梁单块后掠机翼,若纵向构件在机身侧边转折,则侧边加强肋在受力上成为必不可少的受力构件,它在传递弯矩、剪力、扭矩时都起重要作用。在传力时,侧边肋上、下缘条上的剪流(外载荷)的方向总是相反的,这一对剪流形成一个力矩,并由前、后梁的腹板提供一对大小相等、方向相反的垂直方向剪流来平衡。因此侧边翼肋基本上是受剪,弯矩很小,因而缘条不需十分强。但腹板要强,而且为了提高侧边腹板的剪切稳定性,腹板上一般铆有较密的加强型材。
梁架式后掠机翼根部的传力分析。有些后掠机翼为了解决受力和布置之间的矛盾,在根部采用梁架式结构。如某强击机在 (肋以外为单块式结构,在根部为收藏主起落架在下翼面布置了大开口,破坏了单块式结构的传力路线;又由于机身中无法通过中央翼;此外还考虑到双梁式后掠机翼上出现的后掠效应将使后梁受载严重,为减轻后梁载荷,故此在 (肋以内的根部采用了增加一根主梁的梁架式结构。
梁架式结构一般是指由主梁(也称内撑梁)、前梁、后梁等若干个翼梁和根部加强肋(即 (肋)、侧边加强肋等组成一个受力构架,即谓之“梁架”。(肋以外的情况类同一般单块式直机翼;到“根”部(指到 (肋剖面处)要转成梁架式受力。因此在 (肋外将通过结构参与把弯矩集中到前、后梁上;到 (肋以内将由梁架结构来承受并向机身传递外侧机翼传来的弯矩、剪力和扭矩。实际上,根部所受载荷除外段传来的 &,,&’外,还有根部区内的局部气动载荷、质量力以及起落架传来的载荷等。下面我们只讨论外段传来的弯矩、剪力和扭矩向梁架结构传递的情况,对于其他载荷,读者可自行分析。
 
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