机翼的结构分析——毕业论文Word文件下载.docx

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指导教师:

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摘要

机翼是飞机的一个重要部件，其主要功用是产生升力。

当它具有上反角时，可为飞机提供一定的横侧安定性。

除后缘布置有横向操纵用的副翼、扰流片、等附翼外，目前在机翼的前、后缘越来越多地装有各种形式的襟翼、缝翼、等增升装置，以提高飞机的起降或机动性能。

机翼上常安装有起落架、发动机等其它部件。

现代歼击机和歼击轰炸机往往在机翼下布置多种外挂，如副油箱和导弹、炸弹等军械设备。

机翼的内部空间常用来收藏起落架或其部分结构和储放燃油。

特别是旅客机，为了保证旅客的安全，很多飞机不在机身内贮存燃油，而全部贮存在机翼内。

为了最大限度地利用机翼容积，同时减轻重量，现代飞机的机翼油箱大多采用利用机翼结构构成的整体油箱。

此外机翼内常安装有操纵系统和一些小型设备和附件。

本文阐述的是飞机机翼的类型、机翼的受力、机翼的结构组成部分、机翼常见的破坏形式和机翼翼梁的修理方法。

关键词：

机翼类型、机翼受力、结构组成、损伤形式及修理方法。

ABSTRACT

Wingisanimportantcomponentoftheaircraft,itsmainpurposeistoproducelift.WhenitisonanAngle,butforaircraftprovideacertainamountoflateralstability.Inadditiontothetrailingedgeisdecoratedwithhorizontalmaneuveringflap,disturbedflowsheets,annex,suchasinthefrontandrearofthewingincreasinglyequippedwithvariousformsoftheflapsandslats,devicesuchasarising,inordertoimprovethetake-offandlandingofaircraftormotorperformance.Thewingsareinstalledonlandinggear,engineandotherparts.Modernfightersandlayoutofthefighter-bomberareoftenunderthewingofavarietyofplugins,suchasdroptankandmissile,bombingordnanceequipment.Wingoftheinternalspaceisusedtocollectgearorsomeofitsstructureandstorefuel.Especiallypassengeraircraft,inordertoguaranteethesafetyofthepassengers,manyoftheplanewasnotinthefuselagefuelstorage,andallthestorageinthewings.Inordertomaximizethewingsvolume,weightatthesametime,mostofthemodernaircraftwingtankusewingstructureisadoptedtoformthewholetank.Inadditionthewingsareinstalledinsidecontrolsystem,andsomesmallequipmentandaccessories.

Inthispaperisthetypeofairplanewings,thestressofthewing,anintegralpartofthestructureofthewing,Commonfailureformsandairplanewingbeamthewingoftherepairmethods.

KeyWords:

Wingtype,stressofthewing,structure,damageformsandrepairmethods.

目录

第1章飞机机翼的类型 1

第2章翼面结构设计要求 4

2.1气动要求 4

2.2质量要求 4

2.3刚度要求 4

2.4气动加热要求 4

2.5使用维修要求 5

第3章机翼的结构组成部分 6

4.1空气动力载荷 8

4.2其它部件、装载传来的集中载荷 8

4.3机翼结构的质量力 9

4.4机翼的总体受力 9

第五章机翼典型结构的传力分析 11

5.1空气动力的传递 11

5.1.1蒙皮将局部空气动力传给桁条和翼肋 11

5.1.2翼肋将载荷传给翼梁腹板和蒙皮 11

5.1.3蒙皮将翼肋传来的载荷传给机身 11

5.1.4翼梁将载荷传给机身隔框和缘条 12

5.1.5翼梁缘条传递腹板传来的载荷 12

5.3机翼结构中力的传递过程 13

第六章常见的破坏形式 14

6.1凹坑的特性 14

6.2划伤的特性 15

6.3雷击的特性 16

第七章机翼翼梁的修理 18

7.1缘条的贴补修理 18

7.2翼梁腹板的修理 19

7.2.1腹板裂纹的修理 19

7.2.2腹板孔洞的修理 20

7.2.3腹板切割修理 20

第八章展望 22

参考文献 23

致谢 24

第1章飞机机翼的类型

飞机的机翼一般是按机翼平面形状和按尾翼布局形式分的。

按机翼平面形状，飞机可分为平直翼飞机，梯形翼飞机，后掠翼飞机，三角翼飞机，变后掠翼飞机，前掠翼飞机，飞翼式飞机。

按尾翼布局形式，飞机可分为正常尾翼飞机和鸭式飞机。

平直翼:

机翼的1/4弦线后掠角大约在20°

以下。

平直翼多用在亚音速飞机和部分超音速歼击机上。

在亚音速飞机上，展弦比为8～12左右,相对厚度为0.15～0.18。

在超音速飞机上,展弦比为3～4,相对厚度为0.03～0.04左右。

后掠翼:

机翼1/4弦线后掠角多在25°

以上。

用于高亚音速飞机和超音速飞机。

高亚音速飞机后掠翼的常用参数范围是：

后掠角30°

～35°

，展弦比6～8，相对厚度约0.10，梢根比0.25～0.3。

对于超音速飞机，后掠角超过35°

，展弦比3～4，相对厚度0.06～0.08，梢根比小于0.3。

三角翼:

机翼前缘后掠角约60°

，后缘基本无后掠，俯视投影呈三角形状。

展弦比约为2，相对厚度0.03～0.05。

多用于超音速飞机，尤以无尾飞机采用最多。

改善机翼气动特性的措施超音速飞机常用的后掠和三角形薄机翼存在低速大迎角特性不好的缺点。

在机翼设计中，除适当选择外形参数外，还经常采用以下附加措施。

前掠翼:

前掠翼的结构受力形式后掠翼相同、并同后掠翼一样机翼根部区域的结构和承载方式与直机翼不同。

除单梁式机翼以外，与后掠翼结构受力形式比较，前掠翼结构受力形式中的前梁根部和靠近前梁根部壁板承受的载荷较大。

身前梁的加载是由于较长（刚度较小）后梁的卸载造成的。

鸭翼:

当然鸭翼只是指鸭式布局中座舱两侧有两个较小的三角（后掠翼）鸭式布局，是一种十分适合于超音速空战的气动布局。

早在二战前，前苏联已经发现如果将水平尾翼移到主翼之前的机头两侧，就可以用较小的翼面来达到同样的操纵效能，而且前翼和机翼可以同时产生升力，而不像水平尾翼那样，平衡俯仰力矩多数情况下会产生负升力。

1.1平直翼示意图

最简单的机翼是平直翼，机翼前后缘和机身垂直，机翼从里到外一样宽。

这样的机翼结构简单，制造容易，产生升力的效率较高，但阻力也较大。

升力的力臂使得翼根的受力很是不利。

为了均衡升力的分布，并改善机翼的受力设计和降低重量，平直翼可以带一点锥度，从里到外逐渐变窄，改善升力分布，是更多的升力产生在靠近翼根的部位，缩短力臂，降低翼根应力。

低速、简单的小飞机可以用简单平直翼以降低制造成本，但稍微有点追求的平直翼飞机大多带一定的锥度。

1.2鸭翼飞机示意图

鸭翼布局的主要优点是配平阻力比较小，具有较大的升阻比。

通常飞机增大迎角、增大升力时会产生低头力矩。

鸭翼处于飞机重心之前，增大机翼迎角和升力时，鸭翼出现正偏转，产生正升力（正常布局飞机平尾出现负偏转，产生负升力），用抬头力矩加以平衡，使全机升力增大。

为了获得预定的升力，飞机迎角就要小于正常布局飞机的迎角。

这使鸭翼布局飞机的配平阻力明显小于正常布局飞机而具有较大的升阻比。

另外，鸭翼布局可以用较小的机翼升力获得较大的全机升力，有利于减轻飞机的结构重量。

此外，由于鸭翼距飞机重心的距离较短，大迎角飞行时，鸭翼的迎角一般大于机翼的迎角，鸭翼首先出现气流分离，可产生低头力矩（称为卸载控制面），导致飞机低头，从而有效保证大迎角下抑制过度抬头的可控性，使鸭翼布局飞机不易失速，有利于飞行安全。

　　但是鸭翼布局使作为飞机主升力面的机翼承载能力得不到充分使用，使飞机的最大升力不及正常布局飞机大。

由于机翼后缘离飞机重心较远，当后缘襟翼放下较大的角度产生较大的低头力矩时会使鸭翼负担过重。

鸭翼布局飞机的起飞、着陆性能不如常规传统布局。

第2章翼面结构设计要求

2.1气动要求

翼面是产生升力主要部件，对飞行性能有很大的影响，因此，满足空气动力方面的要求是首要的。

翼面除保证升力外，还要求阻力尽量小﹙少数特殊机动情况除外﹚。

翼面的气动特性主要取决于其外行参数﹙如展弦比、相对厚度、后掠角和翼型等﹚，这些参数在总体设计时确定；

结构设计则应强度、刚度及表面光滑度等方面来保证机翼气动外形要求的实现。

2.2质量要求

在外形、装载和连接情况一定的条件下，质量要求时翼面结构设计的主要要求。

具体地说，就是在保证结构完整性的前提下，设计出尽可能请的结构。

结构完整性包含了强度、刚度、耐久性和损伤容限等多方面内容。

2.3刚度要求

随着飞机速度的提高，翼面所受载荷增大，特别对于高机动性能歼击机和高速飞行的导弹；

由于减小阻力等空气动力的要求，翼面的相对厚度越来越小，再加上后掠角的影响，导致翼面结构的扭转刚度、弯曲度将越来越难保证，这些均将引起翼面在飞行中的变形增加。

高速飞行时，很小的变形就可能严重的恶化翼面的空气动力性能；

刚度不足还会引起震颤和操纵面反效等严重问题。

因此，对高速飞机和导弹，为满足翼面的气动要求，保证足够的刚度十分重要。

2.4气动加热要求

一般亚音速飞行器，所选用的结构材料是常用金属及非金属材料，不必考虑温度对材料的影响。

高速飞行时，翼面将受到气动加热的影响，尤其是翼面前缘的起动加热问题尤为严重。

因此当以大马赫数的速度飞行时，还要考虑气动加热对结构强度和刚度的影响。

2.5使用维修要求

翼面结构应便于检查、维护和修理。

翼面内部通常铺设有相当数量的