飞机结构设计 机翼、尾翼的结构设计(修改).pdf

第5章 机翼、尾翼的结构设计

南京航空航天大学
飞机设计技术研究所
本章介绍的结构设计中的基本理论与方法
特点：定性，粗略。
结构方案、结构元件的布置和结构件的型
式主要还依赖于设计人员的经验。
趋势：计算机辅助设计与计算机辅助分析。
机翼结构设计的原始依据
机翼结构设计的任务与内容
任务：
合理地选择机翼结构的受力型式
布置机翼结构的主要受力构件
确定结构元件的数量及尺寸
内容
(1) 熟悉机翼结构设计的原始条件、基本要
求、设计规范等；
(2) 结构方案设计(选择结构受力型式、主要
元件的布置、材料的选用等)；
(3) 机翼结构的打样设计，根据结构设计方
案，确定主要元件的尺寸、连接，并对
结构主要性能进行评估；
(4) 详细设计
结构设计的原始依据
一、总体性能参数
翼载荷p=Y/S或G/S
机翼面积S
机翼最大设计过载系数ny
……
二、机翼外形参数
机翼主要外形参数包括：机翼展弦比λ 、机翼展
长l、机翼相对厚度c、机翼后掠角χ、梯形比η（根梢
比）。（翼载荷、面积不变下，其中一个几何参数变化时进行讨论）
(1) 机翼展弦比λ或机翼展长l
S相同时， λ↑→l↑,b ↓ （机翼细长、变薄）；
，根部M 增大，设计难度增加，结构质量
增大。
η减小与λ增大效果类似。
(2) 机翼相对厚度c
相对厚度由速度决定。当 b不变时，c越小，结构
高度越小。因此，增加c 有利于减轻机翼结构的重量。
(3) 机翼后掠角χ（与直机翼相比，后掠翼结构的３特点）
刚度特点：
刚心轴方向的长度增加，当截面的尺寸相同时，机翼的结构
弯曲刚度减小。
机翼垂直于刚心轴的剖面的弦长减小，这使机翼的扭转刚度
也降低了。
高速飞机为了减小波阻，往往采用薄翼型，剖面的结构高度
较小，则为了达到同样的刚度要求，结构的重量将更增加。
变形特点
刚心线后掠，顺气流剖面A-B上，后缘点
B的挠度比前缘点A的挠度大，即各顺气流剖
面将因弯曲而产生附加的低头扭转变形。这一
变形特点可能会产生副翼反效、颤振等现象。
三角翼（大后掠）连接特点
大后掠机翼结构的设计难度增大导致出现了三角
翼。与后掠翼相比，三角翼的根梢比要大得多，而展
弦比小得多。机翼上压力中心内移、上移，机翼根部
弯矩和扭矩减小。
三角机翼的根弦很长，在相对厚度相同条件下，
比后掠翼的结构高度大得多，刚度强度特性大大改善。
很长的翼肋在载荷作用下容易产生弦向弯曲，机
翼的弦向刚度较差。
需要采用多点连接，给机身－机翼的连接设计带
来了困难。
三、机翼与飞机其它部件的相互关系
上单翼或下单翼通常有中央翼，与机身框多为
铰接或以铰接为主。
中单翼如果可以由中央翼贯通机身，则机身－
机翼的连接也多为铰接或以铰接为主，但中单翼如
果没有中央翼，则机翼与机身框固接。