飞机的结构基础（下）.docxVIP

1.4.6机翼结构型式

一．布质蒙皮机翼

这种机翼的结构特点是采用了布质蒙皮。布质蒙皮在机翼承受弯曲、扭转作用时，很容易变形，因此，它不能承受机翼的弯矩和扭矩，只能承受由于局部空气动力（吸力或压力）所产生的张力。如图1-16所示，为一种布质蒙皮机翼结构图。在这种机翼结构中，弯矩引起的轴向力，全部由翼梁缘条承受；剪力由翼梁腹板承受；扭矩则由翼梁、加强翼肋和张线组成的桁架来承受。

由于机翼前缘的局部空气动力较大，布质蒙皮机翼的前缘常采用薄金属蒙皮制成。这种机翼的扭矩，一部分由加强翼肋、张线等组成的桁架承受，另一部分则由前缘蒙皮和前梁腹板组成的合围框承受。

布质蒙皮机翼的抗扭刚度较差，而且蒙皮容易产生局部变形（鼓胀和下陷），飞行速度较大时，会使机翼的空气动力性能受到很大影响，所以只适用于低速轻型飞机。

二．金属蒙皮机翼

现代飞机广泛应用了金属蒙皮机翼。金属蒙皮机翼不仅能承受局部空气动力，而且能承受机翼的扭矩和弯矩。

翼梁腹板承受剪力，机翼上下蒙皮和腹板组成的合围框承受扭矩，同时蒙皮还参与承受弯矩，是这类机翼结构受力的共同点。然而机翼的具体构造不同，蒙皮参与承受弯矩的程度也有所不同。这样，金属蒙皮的机翼结构，又可分为梁式和单块式两类。

梁式机翼

梁式机翼通常有单梁式和双梁式两种。它们装有一根或两根强有力的翼梁，蒙皮很薄，桁条的数量不多而且较弱，有些机翼的桁条还是分段断开的。梁式机翼的桁条承受轴向力的能力极小，其主要作用是与蒙皮一起承受局部空气动力，并提高蒙皮的抗剪稳定性，使之能够更好地承受扭矩。这种机翼蒙皮的抗压稳定性很差，机翼弯曲时受压部分的蒙皮几乎不能参与受力；而受拉部单块式机翼的受力特点是：弯曲引起的轴向力由蒙皮、桁条和缘条组成的整体壁板承受。剪力由翼梁腹板承受。扭矩由蒙皮与翼梁腹板形成的闭室承受。

单块式机翼的优点是：①通较好地保持翼型。②抗弯、扭刚度较大。③受力构件分散。

缺点是：①不便于开大舱口。②不便于承受集中载荷。③接头联接复杂。

梁式机翼与单块式机翼比较：

表1-1梁式、单块式机翼的结构特点

夹层结构机翼:

夹层结构机翼，在较大的局部空气动力作用下，仍能精确地保持翼型；在翼型较薄的条件下，可以得到必要的强度和刚度。

夹层结构机翼采用了夹层壁板来做蒙皮和其它构件。夹层壁板由内外两层薄金属板和夹芯组成。夹芯层有的是用轻金属箔制成的蜂窝状结构，有的是一层泡沫塑料或轻质金属波形板。夹芯层与内外层金属板胶接或焊接在一起。目前应用较广泛的是蜂窝夹芯壁板。

夹层结构的最大优点是能够承受较大的局部空气动力而不致发生鼓胀、下陷现象；能够更好地承受弯矩引起的轴向压力而不易失去稳定性。因此，蜂窝结构机翼能够在大速度飞行时很好地保持外形，同时结构重量也较轻。

蜂窝结构还有一些缺点，例如：很难在蜂窝壁板上开舱口，不便于承受大的集中载荷，损坏后不容易修补，各部分连接比较复杂。

在飞机上使用蜂窝结构的部位主要是一些承受局部空气动力载荷的非主要受力构件上。如操纵面、调整片、机翼前缘、整流罩等。

1.4.7机翼构件构造

翼梁

在各种形式的机翼结构中，翼梁的主要功用都是承受机翼的弯矩和剪力。主要有三种形式的翼梁：腹板式、整体式和桁架式翼梁。现代飞机机翼，一般都采用腹板式金属翼梁。这种翼梁由缘条和腹板铆接而成。缘条用铝合金或合金钢的厚壁型材制成，用于承受拉、压力。腹板用铝合金板制成，用于承受剪力。薄壁腹板上往往还铆接了许多铝合金支柱，以增强其抗剪稳定性和连接翼肋。为了合理地利用材料和减轻机翼的结构重量，缘条和腹板的截面积，一般都是沿翼展方向改变，即翼根部分的横截面积较大，翼尖部分的横截面积较小。腹板式翼梁的优点是，能够较好地利用机翼结构高度来减轻重量，制造方便。

某些飞机上采用了整体式翼梁。整体式翼梁实际上是一种用高强度的合金钢锻制成的腹板式翼梁，它的优点是：刚度大，截面积寸可以更好地做得符合等强度要求。

在翼型较厚的低速重型飞机上，常采用桁架式翼梁。这种翼梁由上下缘条和许多直支柱、斜支柱连接而成。翼梁受剪力时，缘条之间的支柱承受拉力和压力。缘条和支柱，有的采用铝合金管或钢管制成，有的则用厚壁开口型材制成。

桁条

在金属蒙皮机翼中，桁条的主要功用是：支持蒙皮，防止它在承受局部空气动力时产生过大的局部变形，并与蒙皮一起把局部空气动力传给翼肋；提高蒙皮的抗剪和抗压稳定性，使它能更好地承受机翼的扭矩和弯矩；与蒙皮一起承受由弯矩引起的轴向力。

梁式机翼的桁条，一般都用薄铝板制成，它有开口和闭口两种。开口截面桁条的稳定性很差，而且由于壁很薄，实际上不能参与承受机翼的弯矩。闭口截面的桁条，稳定性较好，可以参与承受机翼的弯矩。但是这种桁条与蒙皮铆接时，具有两道铆缝，对于保持机翼表面光滑不利。

单块式机翼的桁条，是用铝合金挤压而成的，壁较厚，稳定性很好