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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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值。
)"机翼—机身连接形式的确定
机翼—机身连接设计是飞机结构设计中最重要的环节之一,连接接头是损伤容
限和耐久性设计最重要的关键件之一。机翼—机身连接大多为固定连接;变后掠机
翼则通过枢轴与中央翼相连,为可动连接。
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当有中央翼穿过机身时,机翼一般主要用几个铰接接头(如销子或角盒)与机身相连,并配合有其他一些辅助连接。大多数战斗机为中单翼,往往因空间限制不能布置中央翼,此时机翼通过几个集中接头与机身在其侧边相连。连接至少要有一个固接接头和一个铰接接头,这样虽然可以把机翼载荷传给机身,但传弯为单传力途径,于破损安全不利,因此交点数不宜太少。交点多,传力路线多,有利于实现破损安全设计。但如果不适当地增多,则将会给结构协调、结构重量和装配工艺带来不利。连接的具体设计将在第六章详述。
二、集中载荷作用处加强构件的布置
下面将以几个实际例子,分析当机翼上作用有各种方向的集中力 ",,以及由此引起的各种力矩时应如何布置。总的说肋平面内的载荷须布置加强肋来承受; %平面内的 向载荷由原有的梁、墙或另布置辅助梁承受;主受力盒段外的集中载荷布置必要的构件传给主受力盒段。
&’“喷气校长”式教练机机翼结构布置
该机机翼为单梁式平直翼,主梁布置在 ()*弦长的翼剖面最大高度处。主起落架沿展向向内收藏,连接点在主梁之后。为此在连接处布置了加强肋 +,,它可承受 ,"力。在(-) .-/)*弦长处布置了一后辅助梁,因它与机身铰接,因此由 +,肋加到它上面的垂直载荷所引起的弯矩只能向机翼外侧倒传,通过有一定长度的 +01 2,盒段受扭传给主梁,因此该盒段要适当加强。
起落架支承处还受有侧向力 和由它引起的 3"的作用。为此沿展向布置一辅助短梁,同时由于内侧要收藏起落架,只得往 +,肋外侧布置,由 +02,盒段的蒙皮传到两个梁上。
4’波音 5 -)-飞机主起落架附近构件布置该机翼为双梁单块式结构。主起落架的转轴支座在受力盒段之后,因此此处受力构件布置的要点是要将起落架载荷向前传到主受力盒段上。
当转轴上受有起落架传来的力 时,分别传给前、后模锻件。前模锻件因与上、下蒙皮不连,故受 &后以双支点外伸梁形式由构件 6和后梁(于 “-”所在处)提供支反力。后模锻件上的 4向构件 6传递,其偏心距由后模锻件传给抗扭盒,再向前传给主盒段。力 ",的传递读者可自行分析。
(’变后掠机翼转轴附近区域的构件布置
转轴处中央翼盒有上、下两组耳片接头,可传递可动段传来的 7",7,弯矩 3"和扭矩 38。阻力引起的水平面内弯矩 3必须由转轴和操纵作动筒(机翼不动时它处于锁住状态,可受轴力)一起承受。机翼结构布置的特点是,必须在可动外翼根部把载荷通过转轴(传 3还需作动筒)传给中央翼。因此首先在根部必须布置加强肋,
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同时应将与转轴直接相连的纵向构件在根部加强;在根部壁板上可再布置一手掌形加强板,把弯矩引起的轴力通过参与,集中到与转轴连接的纵向构件上,然后通过转轴传给中央翼。
三、受力构件布置的若干原则
综上所述,受力构件布置作为设计工作中的一环也必须处处以综合设计的思想权衡各方面的影响。对内部布置以及与机翼连接的其他部件— ——如机身、起落架以及发动机和其他外挂的协调和使用要求;强度、刚度、损伤容限—最小结构重量要求;工艺性要求等做统盘考虑。为此往往要修改、调整构件布置情况,甚至改变局部区域的结构型式。以下归纳几点具有普遍意义的原则作为综合设计时受力构件布置考虑的重点。
"受力、传力合理
构件布置、构件构造和构件间的连接设计合理,能保证机翼上的载荷顺利、可靠地传给机身。
"在保证强度、刚度的前提下结构重量最轻
这可以从以下几方面考虑。
()加强件综合利用。承受、传递气动载荷和集中力以及不同集中力所需的构件尽量综合利用。因为有些载荷不是在同一状态中同时出现(如起落架载荷主要在着陆时出现,而机动襟翼只有在机动飞行中才有载荷);即使是同时出现的载荷,在一个构件上引起的重量增加也往往比用两个构件分别承载增加的重量一般要少。
()一般说传力路线越短、越直接,结构重量越轻。利用静不定结构中载荷按刚度分配的规律,精心调整各构件的刚度比、支持刚度和连接关系,使结构中的载荷分配更为合理,让传力路线最短的构件传递更多的载荷,从而减轻结构重量。
"布置受力构件时要有全局观点
布置机翼的受力构件时要同时考虑由其引起机身重量特性的变化,还有如长桁间距和蒙皮厚度,壁板承载能力和肋距之间的有机联系等。上述因素必须通盘考虑,使机翼、机身的总结构重量最轻。
%"损伤容限设计受力构件布置可从以下几方面采取损伤容限设计措施:多传力途径;蒙皮分块和布置长桁时结合止裂考虑;增加结构的可检查度。
增加可检度的措施之一,是在关键构件上或其附近布置必要的检查、维修口盖,这对改善结构的使用、维护也是必要的。口盖附近的结构设计将在第六章中详述。措施之二是在设计构件的连接时提高裂纹的可检度。
&"改善结构工艺性
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构件布置除尽量有利于构件本身的制造外,还应有良好的工艺通路,便于装配。
第四节 机翼结构元件设计
一般先通过机翼剖面的初步设计计算确定出典型元件初步的主要尺寸,如梁、长桁的截面尺寸、蒙皮厚度等。它可以以统计数据、经验或粗略的估算值为基础,根据所确定的结构型式和受力构件布置情况,取较为简单的简化模型,以静强度作为基本要求通过有限元计算得出。继之将进行构件的详细设计。
详细设计首先要合理选材,材料应选择比强度 "高的材料。但对一些承受拉伸或弯曲作用的关键构件,宁肯牺牲一些静强度指标,也要选取裂纹扩展速率低、断裂韧性高的材料,以改善结构的损伤容限特性。详细设计还包括选择最佳的构造形式和剖面形状,通过设计计算确定全部尺寸并完成其内部的构造设计,包括构件间的连接设计(如梁的缘条与其腹板、蒙皮的连接;梁、肋与副翼、襟翼的连接设计等),确定构件毛坯的制造和零件的加工要求等等。其时,既要使构件承载效率高,关键件还要有良好的损伤容限特性,应精心完成良好的细节设计。总之应从受力合理,结构安全可靠,结构重量轻,有良好的工艺性和使用性,便于维护修理以及全寿命周期成本低等各个方面,根据各个飞机的具体条件综合考虑。
 
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