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机翼（机身）的刚心是一个由机翼（机身）截
面几何特性确定位置的点。沿纵向将各截面的刚心连
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肘扫
图1.1- 20扭转变形产生的剪
切变形和剪应力
图1.1 - 21扭转剪应力
接起来叫做机翼（机身）的刚轴。在结构受力和变形中，刚轴的特点是：通过刚轴的外载
荷只能使机翼（机身）产生弯曲变形，而不发生扭转；不通过刚轴的载荷会对机翼（机身）
产生扭矩，使机翼（机身）扭转变形，扭矩的大小等于载荷乘以载荷到刚轴的距离；机翼
（机身）扭转变形时绕刚轴转动，刚轴不发生位移。
由于起落架与地面接触点到机翼刚轴的距离比较远，飞机的地面载荷将对机翼产生比较
大的扭矩，使机翼的结构强度受到考验。由于垂直尾翼侧向载荷作用点到机身刚轴的距离比
较远，垂直尾翼的侧向载荷也会使飞机的后机身承受到比较大的扭矩。
20涡轮发动机飞机结构与系统
机翼刚轴
／机身刚轴
图1.1 - 22机翼和机身承受的扭矩
(a)起落架载荷在机翼结构中引起的扭矩；(b)垂直尾翼气动力在后机身结构中引起的扭矩
1.1.4飞机结构基本元件、结构件及受力特点
1．结构基本元件及受力特点
(1)杆件
与横截面尺寸相比长度尺寸比较大的元件称为杆件。在飞机结构中，起落架受力构架中
的撑杆、阻力杆（见图1.1 - 23）、机翼机身的桁条、翼梁的缘条和腹板上的支柱（见图
1.1 - 24和图1.1- 27）等都属于杆件。因为杆件的抗弯能力很弱，所以认为此类元件承受
的载荷主要是沿杆件轴线作用的力，并在力的作用下产生拉伸或压缩变形和拉应力或压
应力。
(2)梁元件
飞机结构中的梁元件基本上有两种类型：一种梁元件的外形与杆件相似，但它具有比较
强的弯曲或扭转强度（闭合剖面的杆件），可以承受垂直梁轴线方向载荷的作用。图1.1 -
23中所示的起落架减震支柱就是这类元件。在载荷的作用下，梁元件会产生剪切弯曲和扭
转变形，同时产生剪应力、弯曲正应力和扭转剪应力。另一种梁元件是由上下缘条和腹板组
成的，具有比较强的剪切弯曲强度，承受腹板平面内载荷的作用，产生剪切和弯曲变形。梁
缘条承受弯曲产生昀拉压正应力的作用，腹板则承受剪切产生的剪应力的作用。图1.1 - 24
中所示的缘条和腹板组成的机翼大梁、翼肋就属于这种梁元件。
(3)板件
上篇 飞机结构与机械系统21
图1.1 - 23组成起落架的基本元件
图1.1 - 24组成机翼结构的基本元件
厚度远小于平面内另外两个尺寸的元件称为板件。在飞机结构中，蒙皮、翼梁和翼肋的
腹板等都属于板件（见图1.1 - 24）。板件承受板平面内分布载荷的能力较强，厚度比较小
的薄板承受拉压的能力比较弱，可以忽略不计，但承受剪切的能力比较强，在载荷作用下只
承受剪应力(见图1.1 -25 (a))；厚度比较大的板件，承受拉压和剪切的能力都比较强，
在载荷作用下，承受正应力和剪应力(见图1.1 -25 (b》。
在局部的气动载荷作用下，飞机蒙皮也要承受垂直板平面的分布气动载荷的作用，此
时，蒙皮会产生拉应力（对较薄、曲率较大的蒙皮）或剪切弯曲应力（对较厚、曲率较小
22涡轮发动机飞机结构与系统
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(a)(b)
图1.1 - 25板元件的受力情况
(a)薄板；(b)厚板
的蒙皮），如图1.1 - 26所示。分布的气动载荷并不是蒙皮承受的主要载荷，但如果由于飞
行速度过快，蒙皮上的分布气动载荷过大，也会造成蒙皮与桁条连接的铆钉被拉坏、蒙皮被
撕裂等局部破坏现象的发生。
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蒙皮凸起
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本文链接地址：
涡轮发动机飞机结构与系统(ME-TA)上册(21)
