第11講—翼面結(jié)構(gòu)(6)a

1、1 第第 十一十一 講講24.10 機(jī)翼整體油箱的設(shè)計(jì)特點(diǎn)機(jī)翼整體油箱的設(shè)計(jì)特點(diǎn)一、對(duì)整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求一、對(duì)整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求除了對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的一般要求之外，還應(yīng)考慮到以下一些要求除了對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的一般要求之外，還應(yīng)考慮到以下一些要求密封性要求密封性要求一是采取多種密封措施，以確定各一是采取多種密封措施，以確定各構(gòu)件接縫處、緊固件結(jié)合處等在使構(gòu)件接縫處、緊固件結(jié)合處等在使用中不漏油；二是從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面用中不漏油；二是從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面采取相應(yīng)措施。采取相應(yīng)措施。剛度要求剛度要求便于檢查、維修、拆裝和清洗便于檢查、維修、拆裝和清洗強(qiáng)度要求強(qiáng)度要求強(qiáng)度規(guī)范要求強(qiáng)度規(guī)范要求“整體油箱應(yīng)能承受整體油

2、箱應(yīng)能承受工作中可能有的各種震動(dòng)、慣性、工作中可能有的各種震動(dòng)、慣性、液壓和結(jié)構(gòu)載荷而不破壞液壓和結(jié)構(gòu)載荷而不破壞”。3二、整體油箱的構(gòu)造形式把油箱板和受力最大的主要構(gòu)件（如翼把油箱板和受力最大的主要構(gòu)件（如翼梁）分開(kāi)，另設(shè)隔板。梁）分開(kāi)，另設(shè)隔板。直接運(yùn)用機(jī)翼原有的主要受力構(gòu)件，如直接運(yùn)用機(jī)翼原有的主要受力構(gòu)件，如翼梁等作為油箱艙的隔板。翼梁等作為油箱艙的隔板。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)元件綜合結(jié)構(gòu)元件綜合利用；重量輕。利用；重量輕。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對(duì)密封措對(duì)密封措施要求很高。施要求很高。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：艙板結(jié)合處不漏艙板結(jié)合處不漏油；便于拆洗更換油；便于拆洗更換。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：增加結(jié)構(gòu)增加結(jié)構(gòu)重量重量。4三、

3、整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)為了保證油箱密封，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有以下特點(diǎn)為了保證油箱密封，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有以下特點(diǎn)整體油箱結(jié)整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)盡量減少油箱表面的連接縫和結(jié)合孔盡量減少油箱表面的連接縫和結(jié)合孔構(gòu)件間的連接與布置：如在油箱的密封端構(gòu)件間的連接與布置：如在油箱的密封端肋處將長(zhǎng)桁斷開(kāi)；在箱角處用角盒在肋處將長(zhǎng)桁斷開(kāi)；在箱角處用角盒在三面與蒙皮、梁、密封肋連接。三面與蒙皮、梁、密封肋連接。采用剛性較好的元件：如在油箱四周采用采用剛性較好的元件：如在油箱四周采用剛度較好的整體鍛件加強(qiáng)，以形成密封剛度較好的整體鍛件加強(qiáng)，以形成密封艙。艙。采用便于修理、維護(hù)的結(jié)構(gòu)措施采用便于修理、維護(hù)的結(jié)構(gòu)措施

4、保證整體油箱的局部強(qiáng)度保證整體油箱的局部強(qiáng)度54.11 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求與氣動(dòng)彈性問(wèn)題飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求與氣動(dòng)彈性問(wèn)題一、飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求1、結(jié)構(gòu)的剛度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求1）飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求，一飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求，一般以在使用載荷下，結(jié)構(gòu)變般以在使用載荷下，結(jié)構(gòu)變形小于許可變形表示。即形小于許可變形表示。即 i i i 結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)在 i 節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)或 i 剖面處剖面處的線位移或角位移的線位移或角位移； i 結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)在 i 處的許可位移處的許可位移。結(jié)構(gòu)的剛度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求剛度要求的根據(jù)剛度要求的根據(jù)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)62、剛度要求提出的根據(jù)剛度要求提出的根據(jù)（1 1）為了

5、保證飛機(jī)各部件具有設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)期的氣動(dòng)性能（如）為了保證飛機(jī)各部件具有設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)期的氣動(dòng)性能（如升力特性、阻力特性、力矩特性）。其中包括升力特性、阻力特性、力矩特性）。其中包括總體剛度總體剛度要求和局部剛度要求；要求和局部剛度要求；（2 2）對(duì)于某些附件的支撐點(diǎn)，有時(shí)會(huì)提出支撐剛度要求；對(duì)于某些附件的支撐點(diǎn)，有時(shí)會(huì)提出支撐剛度要求；（3 3）因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度（如振動(dòng)、氣彈問(wèn)題等）要求的需要；因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度（如振動(dòng)、氣彈問(wèn)題等）要求的需要；（4 4）有時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)因剛度不足，在疲勞載荷作用下反復(fù)變形過(guò)有時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)因剛度不足，在疲勞載荷作用下反復(fù)變形過(guò)大，而導(dǎo)致疲勞破壞，因此提出剛度要求。大，而導(dǎo)致疲勞破壞

6、，因此提出剛度要求。（2）在某些情況下（如為了防止機(jī)翼顫振），對(duì)結(jié)構(gòu)的剛在某些情況下（如為了防止機(jī)翼顫振），對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度分布以及翼剖面剛心位置提出一定要求。度分布以及翼剖面剛心位置提出一定要求。2、剛度要求提出的根據(jù)、剛度要求提出的根據(jù)73、結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)（1 1）查閱有關(guān)的規(guī)范、手冊(cè)、適航性條例等文件；查閱有關(guān)的規(guī)范、手冊(cè)、適航性條例等文件；（2 2）根據(jù)應(yīng)力分析，結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出剛度要求與剛度根據(jù)應(yīng)力分析，結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出剛度要求與剛度分布要求；分布要求；（3 3）根據(jù)飛行試驗(yàn)和地面試驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合使用經(jīng)驗(yàn)和設(shè)根據(jù)飛行試驗(yàn)和地面試驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合使用經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，給出一

7、定的剛度要求。計(jì)經(jīng)驗(yàn)，給出一定的剛度要求。3、結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)8剛度要求與氣剛度要求與氣動(dòng)彈性問(wèn)題動(dòng)彈性問(wèn)題飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求剛度要求的根據(jù)剛度要求的根據(jù)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)機(jī)翼彎?rùn)C(jī)翼彎扭顫振扭顫振副翼彎副翼彎曲顫振曲顫振氣動(dòng)彈性問(wèn)題氣動(dòng)彈性問(wèn)題概述概述機(jī)翼變形對(duì)氣動(dòng)力機(jī)翼變形對(duì)氣動(dòng)力的影響的影響機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大顫顫 振振副翼反效副翼反效二、氣動(dòng)彈性問(wèn)題概述二、氣動(dòng)彈性問(wèn)題概述9 彎曲時(shí)，攻角不變；彎曲時(shí)，攻角不變； 扭轉(zhuǎn)時(shí)，攻角發(fā)生變化。所以平直機(jī)翼主要由于扭轉(zhuǎn)變扭轉(zhuǎn)時(shí)，攻角發(fā)生變化。所以平直機(jī)翼主要由于扭轉(zhuǎn)變形

8、引起載荷變化。形引起載荷變化。 后掠機(jī)翼的攻角規(guī)定按平行于機(jī)身軸線的剖面計(jì)算；后掠機(jī)翼的攻角規(guī)定按平行于機(jī)身軸線的剖面計(jì)算；機(jī)翼的變形通常按剛心線以及垂直于剛心線的剖面計(jì)算。機(jī)翼的變形通常按剛心線以及垂直于剛心線的剖面計(jì)算。 彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)，都會(huì)引起攻角變化。彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)，都會(huì)引起攻角變化。1、機(jī)翼變形對(duì)氣動(dòng)載荷的影響機(jī)翼變形對(duì)氣動(dòng)載荷的影響機(jī)翼變形機(jī)翼變形的形式的形式局部變形局部變形總體變形總體變形彎曲變形彎曲變形扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)變形10（1）扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大是機(jī)翼變形與空氣動(dòng)力交互作扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大是機(jī)翼變形與空氣動(dòng)力交互作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形發(fā)散而破壞的現(xiàn)象。用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形發(fā)散而破壞的現(xiàn)象。2、機(jī)翼扭轉(zhuǎn)變形擴(kuò)大、機(jī)

9、翼扭轉(zhuǎn)變形擴(kuò)大如果如果彈性恢復(fù)力矩彈性恢復(fù)力矩 氣動(dòng)扭轉(zhuǎn)力矩氣動(dòng)扭轉(zhuǎn)力矩，扭轉(zhuǎn)變形減少（，扭轉(zhuǎn)變形減少（最大飛最大飛行速度行速度 扭轉(zhuǎn)發(fā)散臨界速度扭轉(zhuǎn)發(fā)散臨界速度）；）；如果如果彈性恢復(fù)力矩彈性恢復(fù)力矩 氣動(dòng)扭轉(zhuǎn)力矩氣動(dòng)扭轉(zhuǎn)力矩，扭轉(zhuǎn)變形不斷擴(kuò)大。，扭轉(zhuǎn)變形不斷擴(kuò)大。（2）剛心前移；或增大抗扭剛度。剛心前移；或增大抗扭剛度。11（1）機(jī)翼總體剛度不足，會(huì)使副翼的操縱效率降低。機(jī)翼總體剛度不足，會(huì)使副翼的操縱效率降低。以平直機(jī)翼為例，存在一副翼反效臨界速度以平直機(jī)翼為例，存在一副翼反效臨界速度VR。如果如果飛行速度飛行速度V 副翼反效臨界速度副翼反效臨界速度V VR R，出現(xiàn)副翼反效。出現(xiàn)副翼反

10、效。3、副翼（操縱）反效、副翼（操縱）反效（2）為了防止副翼反效，就要提高為了防止副翼反效，就要提高VR。具體措施有：對(duì)于平直機(jī)翼，增大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)剛度；具體措施有：對(duì)于平直機(jī)翼，增大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)剛度；12（2）防止副翼反效的措施）防止副翼反效的措施（2） 對(duì)于后掠機(jī)翼，除了增加扭轉(zhuǎn)剛度外，還對(duì)于后掠機(jī)翼，除了增加扭轉(zhuǎn)剛度外，還 要保證一定的彎曲剛度；要保證一定的彎曲剛度； 對(duì)于三角機(jī)翼，副翼反效的問(wèn)題不嚴(yán)重。對(duì)于三角機(jī)翼，副翼反效的問(wèn)題不嚴(yán)重。（1）與扭轉(zhuǎn)變形擴(kuò)大和副翼反效不同，顫振時(shí)除了氣動(dòng)力和與扭轉(zhuǎn)變形擴(kuò)大和副翼反效不同，顫振時(shí)除了氣動(dòng)力和彈性力外，還伴有慣性力。顫振是氣動(dòng)力、彈性力、慣性力

11、彈性力外，還伴有慣性力。顫振是氣動(dòng)力、彈性力、慣性力三者相互作用的結(jié)果三者相互作用的結(jié)果。機(jī)翼顫振有多種形態(tài)，例如機(jī)翼顫振有多種形態(tài)，例如 彎扭顫振彎扭顫振、彎曲彎曲- -副翼顫振、副翼顫振、扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)- -副翼顫振、彎扭副翼顫振、彎扭- -副翼顫振副翼顫振 等等。等等。4、機(jī)翼的顫振、機(jī)翼的顫振13q 定義：定義：機(jī)翼彎曲振動(dòng)的同時(shí)伴隨有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的顫振，叫機(jī)翼彎曲振動(dòng)的同時(shí)伴隨有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的顫振，叫彎扭顫振彎扭顫振。q 邊界條件：邊界條件：1）認(rèn)為機(jī)翼是一端固定的彈性懸臂梁；認(rèn)為機(jī)翼是一端固定的彈性懸臂梁；2）振動(dòng)時(shí)副翼相對(duì)機(jī)翼主體不發(fā)生偏轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)副翼相對(duì)機(jī)翼主體不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。q 彎扭顫振產(chǎn)生的機(jī)

12、理：彎扭顫振產(chǎn)生的機(jī)理： A、彎扭振動(dòng)（彎扭振動(dòng)（只考慮彈性力和慣性力的作用只考慮彈性力和慣性力的作用） （2）B、彎扭顫振彎扭顫振飛機(jī)在飛行中，機(jī)翼彎扭變形必然要引起附加的空氣動(dòng)飛機(jī)在飛行中，機(jī)翼彎扭變形必然要引起附加的空氣動(dòng)力力 P， P作用在剖面的焦點(diǎn)上作用在剖面的焦點(diǎn)上。14B、彎扭顫振彎扭顫振 減振力減振力 P （彎曲引起的）（彎曲引起的）002200202121VPVKbVVuCbVCPyy 202012021VPVKbVCPy 激振力激振力 P （扭轉(zhuǎn)引起的）（扭轉(zhuǎn)引起的） 阻尼力阻尼力內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力 PF，與速度與速度V0 無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。15由由 P P 、 P 、 PF隨飛隨

13、飛行速度行速度V0變化的曲線可以看變化的曲線可以看出：出：V0 Vcr,F 時(shí)，時(shí)， P P Vcr,F 時(shí)，時(shí)， P P = = P + + PF ，是增幅振動(dòng)；，是增幅振動(dòng)；PPPF16q 防止彎扭顫振的措施防止彎扭顫振的措施原則：原則：一般建議一般建議 Vcr,F 1.1Vmax max 。其中其中Vcr,F=f(結(jié)構(gòu)剛度、剛心和重心的相對(duì)位置、機(jī)翼的幾何結(jié)構(gòu)剛度、剛心和重心的相對(duì)位置、機(jī)翼的幾何參數(shù)、飛行高度等參數(shù)、飛行高度等)。防止彎扭顫振的措施防止彎扭顫振的措施（a a）合理配置載重、設(shè)備等，使剖面重心移近剛心，以減合理配置載重、設(shè)備等，使剖面重心移近剛心，以減小扭矩。最有效的辦法

14、是在翼尖前緣加配重；小扭矩。最有效的辦法是在翼尖前緣加配重；（b）加厚蒙皮和梁（或墻）的腹板，提高抗扭剛度；加厚蒙皮和梁（或墻）的腹板，提高抗扭剛度；（c）運(yùn)用主動(dòng)控制技術(shù)。運(yùn)用主動(dòng)控制技術(shù)。17q 定義：定義：機(jī)翼彎曲振動(dòng)的同時(shí)，因副翼反復(fù)偏轉(zhuǎn)引起的顫?rùn)C(jī)翼彎曲振動(dòng)的同時(shí)，因副翼反復(fù)偏轉(zhuǎn)引起的顫振，叫做彎曲偏轉(zhuǎn)顫振。振，叫做彎曲偏轉(zhuǎn)顫振。q 假設(shè)：假設(shè)： 1）機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度極大，只能彎曲不能扭轉(zhuǎn)；）機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度極大，只能彎曲不能扭轉(zhuǎn)；2）副翼可以隨意偏轉(zhuǎn)。副翼可以隨意偏轉(zhuǎn)。（3）彎曲副翼顫振q 發(fā)生彎曲副翼顫振的機(jī)理發(fā)生彎曲副翼顫振的機(jī)理 一般情況下，副翼結(jié)構(gòu)的剖面重心位于轉(zhuǎn)軸之后。當(dāng)機(jī)一般情況

15、下，副翼結(jié)構(gòu)的剖面重心位于轉(zhuǎn)軸之后。當(dāng)機(jī)翼彎曲振動(dòng)時(shí)，副翼的質(zhì)量慣性力翼彎曲振動(dòng)時(shí)，副翼的質(zhì)量慣性力 Na 作用于副翼重心，方作用于副翼重心，方向與加速度向與加速度 a 相反，背離平衡位置，引起副翼偏轉(zhuǎn)。相反，背離平衡位置，引起副翼偏轉(zhuǎn)。18飛行中，因副翼偏轉(zhuǎn)引起的附加氣動(dòng)力飛行中，因副翼偏轉(zhuǎn)引起的附加氣動(dòng)力 P P 為為202022021VPVKbVCPy 彎曲副翼顫振的機(jī)理彎曲副翼顫振的機(jī)理其中其中 C y 副翼單位偏角引起的升力系數(shù)增量副翼單位偏角引起的升力系數(shù)增量19彎曲副翼顫振臨界速度彎曲副翼顫振臨界速度Vcr,F 。 由由 P P 、 P 、 PF 隨隨飛行速度飛行速度V0變化的曲

16、線可變化的曲線可以看出：以看出： V0 Vcr,F 時(shí)，時(shí)， P P Vcr,F 時(shí)，時(shí)， P P = = P + + PF ，是增幅振動(dòng)。，是增幅振動(dòng)。20q 防止彎曲副翼顫振的措施防止彎曲副翼顫振的措施原則：原則：1） 提高臨界速度提高臨界速度 Vcr,F ；2）防止副翼隨便偏轉(zhuǎn)防止副翼隨便偏轉(zhuǎn) 。防止彎曲副翼顫振的措施防止彎曲副翼顫振的措施（a a）副翼采用重量平衡，將其重心前移到轉(zhuǎn)軸上（完全平副翼采用重量平衡，將其重心前移到轉(zhuǎn)軸上（完全平衡），甚至轉(zhuǎn)軸前（過(guò)度平衡）。如加前緣配重等；衡），甚至轉(zhuǎn)軸前（過(guò)度平衡）。如加前緣配重等；（b）裝設(shè)副翼振動(dòng)阻尼器。通過(guò)阻力操縱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；裝設(shè)副翼振

17、動(dòng)阻尼器。通過(guò)阻力操縱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；（c）增大操縱系統(tǒng)的剛性，減少操縱系統(tǒng)的間隙。增大操縱系統(tǒng)的剛性，減少操縱系統(tǒng)的間隙。21總 結(jié) 對(duì)整體油箱設(shè)計(jì)的要求整體油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整體油箱的構(gòu)造形式 整體油箱的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 整體油箱的密封飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度要求剛度要求與氣動(dòng)彈性問(wèn)題氣動(dòng)彈性問(wèn)題結(jié)構(gòu)的剛度要求結(jié)構(gòu)的剛度要求剛度要求的根據(jù)剛度要求的根據(jù)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)擴(kuò)大副翼反效副翼反效顫顫 振振機(jī)翼彎扭顫振機(jī)翼彎扭顫振副翼彎曲顫振副翼彎曲顫振機(jī)翼變形對(duì)氣動(dòng)載荷的影響機(jī)翼變形對(duì)氣動(dòng)載荷的影響22習(xí)題習(xí)題1：舉例說(shuō)明飛機(jī)結(jié)構(gòu)中哪些部件主要考慮剛度舉例說(shuō)明飛機(jī)結(jié)構(gòu)中哪些部件主要考慮剛度設(shè)計(jì)，那些部件主要考慮強(qiáng)度設(shè)計(jì)？設(shè)計(jì)，那些部件主要考慮強(qiáng)度設(shè)計(jì)？習(xí)題習(xí)題2：改善結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性性能的主要設(shè)計(jì)方法有哪改善結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性性能的主要設(shè)計(jì)方法有哪些些？23 24后掠機(jī)翼的變形對(duì)攻角的影響圖 sincos順流剖順流剖面面2-2 的攻角的攻角總變化總變