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确定长桁数量以及蒙皮与长桁的面积比:长桁的数量与长桁间距有关,还与长桁的总剖面面积和蒙皮的总剖面面积比有关。该面积比视飞机的速度、机翼的相对厚度和载荷等因素而定。一般高亚音速 较大的运输机较大,壁板采用以长桁面积为主的强长桁—弱蒙皮配置形式较多,如波音 * )&);而在高速、 +较小的飞机中一般希望受正应力面积的分散度更高些,则蒙皮所占比例更大些。对按损伤容限设计的飞
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机,该面积比还与两桁条间蒙皮出现裂纹并被止裂后所要求的剩余强度有关,应通盘
考虑。
长桁间距与蒙皮失稳临界应力直接相关。有时可用增厚蒙皮、同时减少长桁数(也即长桁间距增大)的办法减小重量。某机翼用此方法减少了 """"个紧固件、
"""个桁条—翼肋连接角片和大量油箱密封材料,最终使机翼重量减少约 "%&。
此外还能降低制造成本,同时与相应的蒙皮较薄、长桁较多的壁板相比,由于蒙皮增
厚,不但使扭转刚度增大,而且降低了应力,使疲劳寿命延长。由此可知长桁数量的
确定实际上与多方面因素相互关联,必须视具体情况具体分析,综合权衡。
长桁走向:一般说长桁布置有两种类型。一是按等百比线布置(聚交式布置),此
时桁条本身无扭曲,制造方便。二是平行于前梁或后梁布置(图 ’( ),会使长桁扭
曲,影响装配,但当机翼蒙皮较厚时影响不严重。为了尽量满足等强度设计,长桁可
沿展向采用改变规格或经机械加工修削剖面面积的办法;也可以用改变展向各剖面
处长桁数量的办法来达到。平行于梁布置会自动切断某些长桁,但长桁终止处要精
心进行细节设计,以免在与梁相邻处产生疲劳裂纹。
())整体壁板。整体壁板的蒙皮与筋条(相当于长桁)是一个整体,大大减少了
铆钉,有利于整体油箱密封,且机翼表面更光滑。它可由机械加工成不同厚度,较易
实现等强度。总的来说是重量轻、强度高的结构形式。
(*)蒙皮厚度与分块。蒙皮一般要分块,因为在不同部位根据应力大小需要不同
厚度的蒙皮;或因加工条件限制,只能加工出一定长、宽的蒙皮。实际上每一个蒙皮
展向接缝处还相当于一个“撕裂抑制器”,蒙皮上的弦向裂纹在弯矩引起的拉应力作
用下扩展时,可利用蒙皮分块的自然边界以及对接缝处的加强桁条止裂,以保证结构
的剩余强度。
很多现代旅客机,如波音 + ,*,,-+ ",./ +",0 + *""等采用由厚板经机械加
工的整体加强板蒙皮和机械加工的长桁铆接组合而成的壁板。蒙皮藉此获得不同部
位的所需厚度,例如向翼尖渐薄;在开口周围或某些连接部位加厚等,此时可省去铆
接局部衬垫或加强板。实践表明这种壁板是减轻结构重量的很有效的结构。
)(梁与墙的布置
梁承受机翼的弯、剪,是机翼的主要受力构件,即使在单块式结构中也是如此。
现代飞机的机翼至少应有两根梁,有的为 *梁或 梁。一些小展弦比三角翼常有 *
根以上的梁。梁和壁板(有时还有墙)构成单闭室或多闭室抗扭翼盒,翼盒密封后常
用作整体结构油箱。采用多根梁不仅可使结构中载荷分配比较均衡,且有助于提高
机翼结构的破损安全特性,特别对于无中央翼、在机身侧边与机身相连接的机翼更是
如此。
有些机翼布置有墙,它的结构特点是缘条比梁弱,且根部一般与机身铰接,它可
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与梁、壁板一起构成闭室,在厚蒙皮—多墙式结构中它承受机翼的剪力。除这种型式
的结构外,对采用薄蒙皮的单梁式小型低速飞机机翼,墙则是构成闭室不可缺少的构
件(如图 " 的英国“喷气校长”式飞机)。
梁应尽可能布置在剖面高度较大的部位,同时轴线尽量不要转折,以使传力直
接、连续,这样对结构的强度、刚度有利,可减轻结构重量。一旦有转折,必须布置另
一构件(如另一梁或加强肋)来承受由此出现的弯矩分量。其次梁沿展向最好按弦长
的等百分比线布置,否则缘条表面可能为双曲面,给工艺带来困难。但实际情况,梁
的布置很大程度上受机翼的平面布局和内部装载的影响。如前、后梁(墙)一般应照
顾前、后缘的襟翼、缝翼、副翼等增升装置、操纵面的位置。另由于内部空间的需要,
例如为了安置主起落架,为扩大翼盒空间以增大整体油箱容积或增大扭转刚度,一般
难以将梁布置在翼剖面的最大高度处,有时还可能须向前、向后转折
纤机翼其前梁和主梁位置狼大程度上取决于起落架转轴的位置,在前、主梁之间
为收藏起落架还留出二个三角形空间,它的下翼面为开口(带不受力舱门)。前梁前
面和主梁后面各设置了整体油箱。后墙主要用以与副翼、襟翼连接。在后墙之前另
安排了油箱隔板梁,在两者之间留出空间供安排襟翼作动筒和液压管道之用,同时这
也有利于减小后盒段因单块式转为多梁式时根部壁板的参与区。为了加强前盒段并
承受三角翼前缘较大的气动载荷,布置了一根纵贯整个前盒的前墙,它也作为前油箱
的隔板。由此例可见,实际上梁、墙的布置与很多因素有关,是综合平衡各种因素影
响后的结果。
翼肋包括普通翼肋和加强翼肋。后掠机翼上翼肋有顺气流布置和正交(指垂直于某一梁)布置两种形式。顺气流翼肋对维持机翼剖面形状较好,为传递根部扭矩只需一个加强肋,在肋距相同时,顺气流肋比正交肋数量要少。但翼肋作为长桁和蒙皮的支持主要与距离 %有关,在 %相同的情况下,顺气流肋的总长度将增加 &’(左右(具体值与后掠角大小有关),结构重量会有所增加。此外此种肋的弯边角度沿弦向变化,肋与长桁、梁不垂直相交,制造和装配成本将有所提高;蒙皮被分成平行四边形
格子后对角线较长,蒙皮受剪稳定性较差。正交肋的优、缺点恰好与顺气流肋相反,
在现代飞机上采用较多。
肋距与蒙皮、壁板的失稳临界应力有关。肋距小可使临界应力提高,壁板重量会
有所降低;但肋的总重量将会有所增加。最佳肋距应是翼肋、壁板重量之和最小时的
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飞机检测与维修实用手册 1(88)