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根部结构的简化假设:()认为全部载荷均由根部梁架来承受。除侧边肋(肋)和根肋((肋)之外的其他翼肋均不参加总体传力。
(")因为前梁与主梁间下翼面为大开口,且机翼与机身只有两个集中接头相连接,因而上翼面壁板自根部向外是逐渐参加承受正应力的,故近似假设 %)*区的上壁板蒙皮仅受剪切,整个三角形区的下翼面不受力。
(+)根肋((肋)在外翼传来的载荷作用下,其变形近似符合平剖面假设。
(()各构件的支持情况简化如下:
前梁 ,两端铰支梁,分别支持在机身 -框和主梁端头月点上。
主梁 +,固支在机身 "(框和侧肋上的悬臂梁。
•..•
后梁 "固支在主梁和侧肋上的悬壁梁根肋 可看作为一双支点梁。它的一端与后梁铰接。另一端与前梁和主梁的交点 相连,因为有加强蒙皮把前梁、主梁和根肋的缘条间接连接在一起,且腹板也相连,所以前支点可看做弱固支,在传递扭矩时,起固支作用。
侧肋 %"接受由前、主、后梁传来的分弯矩,并认为它最后铰支前、主梁接头处,以双支点梁形式受弯,然后把弯矩转成剪力的形式传给两个接头。
号前肋固支在前梁上。
根部梁架式传力分析:
剪力 &" &根据刚度分配分别加在前梁月点和后梁 点上为 &’,&。因前梁与机身铰接,因而 &’全部改由主梁承受并一直传到机身接头上。 &则由后梁传往根部,加到主梁的 (点上。
"弯矩 )这里是指外段传来的前、后梁弯矩。它按刚度分配由主、前梁承担 )’,后梁仅承担 )*,另有 )+作用在 肋平面内。前梁以双支点梁形式受弯,然后把一个力传给机身,另一个力加到主梁端点 上, )*,沿后梁向根部传递,但因后梁与机身不直接相连,且在根部与主梁有一夹角,所以 )*,传到根部 (点后,一个分量传给主梁,另一个分量由侧肋承受。由于主梁与机身轴线不垂直,主梁上的所有弯矩在根部接头处,分成两个分量,分别给 %框和侧肋。
扭矩 ),),包含了外段传来的扭矩以及 点的弯矩分量 )+。到 ’%肋处按扭转刚度分配给前缘闭室和中闭室,分别为 ),’,),。),’传到根部 号前肋处,因与机身无周缘连接,因此将通过 号前肋将 ),’化成正点的两个集中力矩, )-,’传给前梁, ),’ *传给侧肋,再分别传到机身。 ),以闭合剪流形式传到 ’%肋处,由 ’%肋转成两种形式的力矩往根部传。其中 )*,以主、后梁腹板各受一个垂直剪力形式传往根部; )+,则由前、主梁及侧肋构成的构架共同对 ’%肋的 点提供固支点,然后以前、主梁共同承弯的形式来传递扭矩 )+,。
二、三角机翼的特点和传力分析
随着飞机速度的提高,机翼后掠角增大,当 .大于 //0之后,对机翼的强度、刚度的要求与后掠翼在结构上实际的可能性之间的矛盾愈来愈尖锐。因此在飞行 )1大于 ’2 /以上的飞机,很多采用了各种形式的三角机翼。它保持了后掠翼气动方面的优越性,然而由于它后掠角大( . 3//0 45/0)、根梢比 大(可达十几),且展弦比久小(’2/ 42/),因此机翼大部分面积靠近根部,故压力中心内移,使根部弯矩减少了;而且压力中心相对于根部剖面刚心的力臂也减小,扭矩也就相应减小。三角机翼的根弦很长,在相对厚度;相等的条件下可得到比后掠翼大得多的结构高度,因而其根部结构的弯曲刚度和扭转刚度都有可能较大,大大改善了机翼的强度、刚度特性。但
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第二篇 )现代飞机结构综合设计
根弦很长和其他某些因素给三角翼的结构设计带来了另一些新问题。
首先,很长的翼肋在载荷作用下容易产生横向弯曲,机翼垂直于翼弦的刚度较差。
其次,当机翼为中单翼时,不易做到使整个机翼贯通机身(特别是在机身容积利用紧张的情况下),此时应注意合理设计机翼与机身的连接接头。为此,从现有的一些飞机看,三角机翼通常采用多梁式结构,一方面可提高翼肋的承弯能力,同时也解决了与机身的连接问题。
再者,三角机翼由于根梢比 大,以致翼尖比较薄,前后缘一般也很薄。然而对三角机翼,这些部位的气动载荷都比较大,因此要注意提高这些局部区域的刚度。例如可在翼尖部分采用刚度较大的多梁单块式结构或与前、后缘一起采用蜂窝结构、整体结构等。鉴于以上情况,三角机翼大多采用多梁、多肋加壁板或把墙的数量增多,形成多腹板式结构,其厚蒙皮常为带加强筋的整体壁板。根部则多由几个集中接头与机身相连。一般三角机翼与机身的连接点比后掠翼与机身的连接点要多。但连接点也不宜布置太多,不然机身就要相应地布置很多加强框,给机身的结构设计带来困难。然而若交点太少,梁之间的宽度增大,则当机翼壁板参加受弯时,壁板在根部的参与区(*(" "%)&)将占机翼相当大的一部分面积,势必降低估构的材料利用率,使结构重量增加。
多梁式三角翼按其梁的布置形式有正交梁(指翼梁与机身轴线垂直)形式、汇交梁形式和混合式等。
多梁式结构是一个多次静不定结构。以正交梁形式为例,当机翼受载后,假设各梁独立工作,那么在同一切面处靠后面的那些梁因其外段的气动载荷引起的弯矩比较大,在其他条件相同的情况下,它们的挠度比较大,在同一切面处各梁的挠度将不同。然而实际上机翼是个整体,因盒段蒙皮有一定的刚度,当梁和梁之间因上述因素产生相对转动时,蒙皮内会有剪流产生,并对各梁的变形有所影响,我们可把机翼近似简化成由几个阶梯形盒段组成的系统,上述蒙皮内的剪流将使各盒段的长梁卸载、短梁加载。
三角机翼这类静不定结构因展长比弦长小,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。但在某些特殊情况下,利用机翼本身构造特点,经合理简化后,有时也可利用工程梁理论进行定性分析。
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第六节 机身结构的设计要求和受载特点
一、机身的功用
机身是飞机的一个重要部件,它的主要功用为:
(")安置空勤组人员、旅客,装载燃油、武器、设备和货物等。
()把机翼、尾翼、起落架及发动机连接在一起,形成一架完整的飞机。这些部件通过固定在机身上的接头,把作用在各部件上的载荷都传到机身上,和机身上的其他载荷一起达到全机受力平衡,因此可以说机身是整架飞机的受力基础。
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