飞机结构分析与设计飞机结构分析与设计第第 八八 讲讲彬享桅施久牛事碾腰悬赤涕较爱刻募知桃钳栗拓腹褥傍蝇湾已孤丁霉惨挑第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）1上一讲回顾上一讲回顾S梁式、单块式、多腹板式平直机翼的传力分析梁式、单块式、多腹板式平直机翼的传力分析S 后掠机翼与平直机翼的主要区别后掠机翼与平直机翼的主要区别S有侧边加强肋的单梁式后掠翼的受力分析有侧边加强肋的单梁式后掠翼的受力分析S翼梁在机身侧边弯折的双梁式后掠翼的受力分析翼梁在机身侧边弯折的双梁式后掠翼的受力分析S纵向构件在机身侧边转折的单块式后掠翼的受力分析纵向构件在机身侧边转折的单块式后掠翼的受力分析S有中央加强肋的单块式后掠翼的受力分析有中央加强肋的单块式后掠翼的受力分析昏或坎猫崔浩勤子梯盼崇凌影易烟鹤蚌昌情淫镇昏要涣葬无谐釉家状荐馆第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）2六、梁架式后掠翼的受力分析六、梁架式后掠翼的受力分析有些后掠机翼为了解决受力和布置之间的矛盾，往往在某些部有些后掠机翼为了解决受力和布置之间的矛盾，往往在某些部位（如根部）采用梁架式结构。位（如根部）采用梁架式结构。梁架式结构是由主梁（内撑梁）、前梁、后梁等若干个梁和根部加强肋、侧肋等组成一个受力构架，即梁架。由它来承受并向机身传递外段机翼传来的由它来承受并向机身传递外段机翼传来的弯矩、剪力和扭矩，以及作用在根部区的各种载荷。弯矩、剪力和扭矩，以及作用在根部区的各种载荷。这里以某型这里以某型强击机为例，介绍梁架式后掠翼的一种较为简单的设计计算方强击机为例，介绍梁架式后掠翼的一种较为简单的设计计算方法。法。镇诺窿掌捂恕柑切感络猜厄貉瞧冯绍柯库臭宝版芜捧意颂值字巫诉狰烙庚第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）3歼六立体剖视结构图歼六立体剖视结构图揉麻巨冯藕都酥升秽每纬捂昼牌距鸽擒闻比稽痛影然儒门假诌乔糟雄挫榴第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）4简化分析简化分析模型模型两脾守筐拔珍紫宵磊困尊釜暮桅黍谩圆虏粉撰丁限均兜观趟吩朴乘闷欣矾第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）5六、梁架式后掠翼的受力分析六、梁架式后掠翼的受力分析 该机翼根肋以外为单块式结构，受力情况与一般平直机翼相同。该机翼根肋以外为单块式结构，受力情况与一般平直机翼相同。机翼根部为了收置主起落架，在前梁、主梁之间的下翼面布置机翼根部为了收置主起落架，在前梁、主梁之间的下翼面布置了大开口，大开口，破坏了原单块式结构的传力路线，因此在根肋（破坏了原单块式结构的传力路线，因此在根肋（1414肋）之内采用了梁架式肋）之内采用了梁架式结构。结构。 此处只讨论机翼外段传来的剪力、弯矩和扭矩的传递过程，其它此处只讨论机翼外段传来的剪力、弯矩和扭矩的传递过程，其它载荷（如局部气动力、惯性力、起落架传来的载荷等）传递分析类载荷（如局部气动力、惯性力、起落架传来的载荷等）传递分析类同。同。1）结构的简化假设：）结构的简化假设：（1 1）认为全部载荷均由根部梁架来承受。除侧边肋和根肋之外的）认为全部载荷均由根部梁架来承受。除侧边肋和根肋之外的其它翼肋均不参加总体传力。其它翼肋均不参加总体传力。（2 2）因为前梁与主梁间下翼面为大开口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，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，故近似假设上壁板蒙皮仅受剪切，整个三角区力的，故近似假设上壁板蒙皮仅受剪切，整个三角区ABCABC的下翼面的下翼面壁板不受力。壁板不受力。己源嚏喧元帽奴产诅姻绝酗随欢替茎吗棉赃什掉村养泅干暴鼠信篓狞沦拱第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）6（3 3）根肋在外翼传来的载荷作用下，其变形近似符合平剖面假设。）根肋在外翼传来的载荷作用下，其变形近似符合平剖面假设。（4 4）各构件的支持情况简化为：）各构件的支持情况简化为： 前梁前梁 两端铰支梁，分别支持在机身两端铰支梁，分别支持在机身1717框和主梁端头框和主梁端头B B点上；点上； 主梁主梁 固支在机身固支在机身2424框和侧肋框和侧肋( (铰支铰支) )上的悬臂梁；上的悬臂梁； 后梁后梁 固支在主梁和侧肋固支在主梁和侧肋( (铰支铰支) )上的悬臂梁；上的悬臂梁； 触闰掺晾缕涂刃矫鼠替亚申琼着宅赏砰莆箕呻避呜沂撞阶河烟垛鲤环英坷第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）71）结构的简化假设：）结构的简化假设：根肋根肋 看作为一双支点梁。它的一端与后梁铰接，另一端与前梁看作为一双支点梁。它的一端与后梁铰接，另一端与前梁和主梁的交点和主梁的交点B B相连，因为有加强蒙皮把前梁、主梁和根肋相连，因为有加强蒙皮把前梁、主梁和根肋的缘条连接在一起，且腹板也相连，所以，前支点可看作的缘条连接在一起，且腹板也相连，所以，前支点可看作弱固支，在传递扭矩时，起固支作用；弱固支，在传递扭矩时，起固支作用；侧肋侧肋 接受由前、主、后梁传来的分力矩，并认为它最后铰支在接受由前、主、后梁传来的分力矩，并认为它最后铰支在前、主梁上，以双支点梁形式受弯，然后把弯矩转化成剪前、主梁上，以双支点梁形式受弯，然后把弯矩转化成剪力的形式传给两梁；力的形式传给两梁；2 2号前肋号前肋 固支在前梁上。固支在前梁上。嗡提绕崩脆贤楔卒的盎斯控豹佛垛鸵竖酌铬豁裤铸忱悄宠效曲孪铂梢覆飞第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）8简化后的简化后的简化后的简化后的梁架布置梁架布置梁架布置梁架布置如下如下如下如下傍嘘藏详燃渣持沃痴绚钉新慎冲醋碱衍嗜的盾养恤韶烈锁脊茂胞此懂摩胜第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）9 Mt = -105 kNm（相对于前缘的低头力矩）（相对于前缘的低头力矩） Mt = -105 + 2080.31 = -40.5 kNm（转为相对于前梁轴线）（转为相对于前梁轴线） 几何尺寸和刚度数据几何尺寸和刚度数据 l1 = 302.6 cm , J1 = 5862.9 cm4 （前梁）（前梁） l2 = 122.0 cm , J2 = 4908.4 cm4 （后梁）（后梁） l3 = 180.4 cm , J3 = 7799.0 cm4 （主梁）（主梁）载荷载荷 已知在已知在A 情况下传到根肋情况下传到根肋(14肋肋)切面上的载荷分别为切面上的载荷分别为 Q = 208 kN M = 387 kNm 2) 原始数据原始数据崭旭迟鸥创育磺勉撵闻肄这梦姜鸿谴乓别腻晃缸帜蚕忿渗捌岭苹棘沮簧卓第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）103 3）传力分析的定量计算：）传力分析的定量计算：）传力分析的定量计算：）传力分析的定量计算： B 剪力剪力Q 如果我们给出的载荷如果我们给出的载荷 Q 作用在刚心上，作用在刚心上，Mt 是相对是相对刚心的，那么我们可以根据变形一致条件，认为刚心的，那么我们可以根据变形一致条件，认为B点和点和D点的点的挠挠度度应相等：应相等：fB = fD 并根据力的平衡条件并根据力的平衡条件 Q= Q1 + Q2 分别计算出分别计算出前梁前梁前梁前梁承担的剪力承担的剪力 Q1 和和后梁后梁后梁后梁承担的剪力承担的剪力 Q2 。 前缘闭室扭转刚度前缘闭室扭转刚度式中式中 Jp 扭转剖面系数扭转剖面系数 材料材料 超硬铝超硬铝 LC4，E = 7104 MPa； G = 2.2104 MPa2）原始数据钉檄严帖邦豁吃绎各箭忙事栋蒜鞠嵌撵胯濒卞比羹法扛乌曳创烯臼粥孝纫第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）11但是本例中给出的但是本例中给出的 Mt 是相对于前梁的，故是相对于前梁的，故 Q 作用在前梁作用在前梁上，上，并可近似认为全部剪力均由主梁端头（并可近似认为全部剪力均由主梁端头（并可近似认为全部剪力均由主梁端头（并可近似认为全部剪力均由主梁端头（B B点）来承受点）来承受点）来承受点）来承受，再向，再向机身传递。机身传递。 3）传力分析的定量计算）传力分析的定量计算假设外翼传来的弯矩在假设外翼传来的弯矩在14肋（根肋）处分配给前、后梁的弯肋（根肋）处分配给前、后梁的弯矩分别为矩分别为 M1、M2，则可根据，则可根据14肋切面上转角变形一致假设来求肋切面上转角变形一致假设来求 M1、M2 。分别写出前后梁在根肋分别写出前后梁在根肋(14肋肋)切面处的转角计算公式：切面处的转角计算公式：B 弯矩弯矩M 前梁在前梁在B点处的转角。它为前、主梁综合变形而得，把前点处的转角。它为前、主梁综合变形而得，把前梁看作双支点简支梁时，前梁梁看作双支点简支梁时，前梁B点处在点处在 M1 作用下的转角为作用下的转角为材衰懈阵啃窃假瘁奠喳举痒甭吕绒银危捶窃辗潦甘长辰谦镁游锰砰笆馅规第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）12主梁作为悬臂梁在剪力主梁作为悬臂梁在剪力 M1 /l1 的作用下，在的作用下，在B点将产生的挠度为点将产生的挠度为由于主梁在由于主梁在B点有挠度，而引起前梁在点有挠度，而引起前梁在B点的转角为点的转角为K1 称为由前、主梁所组成三角架的弯曲刚度称为由前、主梁所组成三角架的弯曲刚度弯矩弯矩M所以在所以在 M1 作用下作用下 B 点的总转角为点的总转角为瘦霞皿簇亦镊科选喊脱酚被泡遂畔嘛诽仙弘秀绑恋种伯铡囤益偏认务肪蹦第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）13 后梁后梁 D 点的转角点的转角: 将后梁看作悬臂梁，在将后梁看作悬臂梁，在 M2 作用下得作用下得弯矩弯矩MK2 即即为后梁的弯曲刚度为后梁的弯曲刚度 根据转角变形一致假设有根据转角变形一致假设有又因为又因为 M = M1 + M2羔网绕屯荆慕愁见窃矣拣炙脏谚柄拟学盎循庞恒桂构瓣缝卉列裁秃傍泣疗第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）14代入各原始数据，即可求得代入各原始数据，即可求得K1 = 502 E Ncm, K2 = 402 E NcmM1 = 0.557 M, M2 = 0.443 M = 215.56 kNm; = 171.44 kNm但因为后梁与机身不直接相连，而且在根部与主梁有一夹角，但因为后梁与机身不直接相连，而且在根部与主梁有一夹角，所以弯矩所以弯矩 M2传到根部后，一部分传给主梁，另一部分则由侧肋传到根部后，一部分传给主梁，另一部分则由侧肋（1 1肋肋）承受。）承受。由于主梁与机身轴线不垂直，主梁因剪力由于主梁与机身轴线不垂直，主梁因剪力M1/l1 引起的弯矩分引起的弯矩分成两分量，分别传给成两分量，分别传给2424框和侧肋。框和侧肋。弯矩弯矩M喂项震侈棍坛丧援鸯趁勋扫闰呈唐寓股掩石刮蜜祸嘻甭袁扩眨密茹辅无震第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）15B扭矩扭矩 Mt扭矩分成两部分扭矩分成两部分 Mt1 和和 Mt2 进行传递（进行传递（图图4-42），它们的传递），它们的传递过程分别为过程分别为扭扭矩矩Mt1前梁弯矩前梁弯矩侧肋弯矩侧肋弯矩机身机身2号号前前肋肋扭矩扭矩M扭扭矩矩Mt2前后梁弯矩的剪力力偶前后梁弯矩的剪力力偶前梁集中弯矩、主梁集中弯矩前梁集中弯矩、主梁集中弯矩14肋肋捻拢肖词翱悔全馆圣堑唆箍败浦蹿只吼角晓之孙全故乌蹦灰康挖飘安迷狡第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）16为了求得各部分扭矩所占总扭矩的比例，仍可像求弯矩一样，认为了求得各部分扭矩所占总扭矩的比例，仍可像求弯矩一样，认为为14肋切面受扭后，变形符合平剖面假设。肋切面受扭后，变形符合平剖面假设。运用运用B点扭角变形一致条件，解决静不定问题。点扭角变形一致条件，解决静不定问题。 前缘闭室的扭角前缘闭室的扭角式中式中Kt1 前缘闭室的扭转刚度，前缘闭室的扭转刚度，l 前缘闭室纵向长度，前缘闭室纵向长度，Mt1 扭矩扭矩式中的式中的 fB 和和 fD 分别是主梁分别是主梁B点和后梁点和后梁D点在垂直剪力作用下的挠度。点在垂直剪力作用下的挠度。扭矩扭矩M 垂直力偶垂直力偶垂直力偶垂直力偶 作用下前后梁间的扭角计算作用下前后梁间的扭角计算作用下前后梁间的扭角计算作用下前后梁间的扭角计算峻捐享肄呈棚涵痴淫腻缴婴翠演祖十牡头场讯炮蔓唆绞菜荚辟铲淳搔壮思第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）17 水平力偶水平力偶 作用下的扭角计算作用下的扭角计算 水平力偶引起的扭角变形，水平力偶引起的扭角变形，将由前、主梁的弯曲变形来决定。将由前、主梁的弯曲变形来决定。 建立静力平衡和变形一致协调方程建立静力平衡和变形一致协调方程q 静力平衡方程：静力平衡方程：q 变形协调方程：变形协调方程：主梁在主梁在 作用下的扭转变形作用下的扭转变形+前梁在前梁在 作用下的扭转变形作用下的扭转变形恭换丢暇幼枝燕订问甄陕淳凹口樟浴嗅维汐尺言接轰光候悦仇泽铸后瘫吭第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）18求解上面各方程组，可得求解上面各方程组，可得扭矩扭矩M戍汞豫嫁竞乍白步贬溅猎拯象峨页洲鹅揖茅隙乒绊燥夷怔眩牙船肮骏友习第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）19最终扭矩的分配结果为最终扭矩的分配结果为传给前梁传给前梁传给主梁传给主梁践肉胁辟叭券骨丙叮赋程皱亮舆眨雕夷憋篓照蔗勇腕煞凳漳阔抿煮禾悸它第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）20B侧肋在传递剪力、弯矩和扭矩时，都要受到主梁、后梁和侧肋在传递剪力、弯矩和扭矩时，都要受到主梁、后梁和2 2号号前肋等传来的弯矩前肋等传来的弯矩。侧肋本身是以双支点简支梁形式支持在前、侧肋本身是以双支点简支梁形式支持在前、主梁上的，故又将上述各弯矩转成一对垂直剪力，分别由前主梁主梁上的，故又将上述各弯矩转成一对垂直剪力，分别由前主梁与机身的连接接头传给机身。与机身的连接接头传给机身。扭矩扭矩M踩稚辈任诌蒜罚恬窄脂酱戊冰吸赌界澄赣锌涤貌至围湘忘霍厦斌石廓儡钾第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）21退 出第八讲结束扳值妇冕瀑叶墟竭袖馁组炒沾谤瞻田怂应帮囤射爬豆序坑亥道页孺弧荚团第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）22梁 架 式 后 掠 翼 图婴怕押数砌趾虹侧凯魄赃塘肉凉漂绩桩连掏矮雍枚矩镇速缺拙玫匠委衅寥第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）23简化后的梁架布置图若滑践嘱此跑吠注巫曲怒尺硕弦舔晃薛晌检歧输灿叙膀告糠形油羡璃度犯第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）24简化后的梁架布置图迅仓绳羔坯寡率队猫汗剃朗衣局拾殉永烂褪货鸳氟诲藻样锡凰鼎眼碳奢芭第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）25简化后的梁架布置图M1 -在根肋截面处作用在前梁上力矩在根肋截面处作用在前梁上力矩M2 -在根肋截面处作用在后梁上力矩在根肋截面处作用在后梁上力矩长色标啸狭巨忍懂淋替狂陨堵奴妄汉搽曳畴甩典辐骋履抡摇院状闯粥横检第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）26扭矩 Mt 的传递图吓溅筐买椿蜂著径科且芦戴奠店鹃嚎寨都萍钡兹羚柯直制俗券朽磺宰题美第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）27垂直力偶作用垂直力偶作用下主梁与前梁下主梁与前梁的变形的变形（1414肋）肋）砖邓岳龄看范给胎轮背护监舍坚耿店宏佑窿让米壹株伪酞束疤晰瓮卸版媚第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）28扭矩 Mt 的传递图畅琼区鞭辙冗漱捷盈时倒疥陷呆眩惺滥选蛰弦某彻世努揖溪碑薯晚苞邪婿第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）29扭矩 Mt 的传递图爷杭悼谈井戍法刺楚耙广拦踏含娠搪勘姥哺籽且汪面赊陶翼祷十汀谦藏扔第8讲翼面结构第四章 机翼、尾翼结构分析与设计（三）30