.,1,第2章飛機結構基本傳力系統,.,2,當支承在某基礎上的一個結構受有某種外載荷時，分析這些外載如何通過結構的各個構件傳遞給支承它的基礎，稱之為結構的傳力分析。,傳力分析的含義,由于傳力過程的重要性及在傳力中各元件受力的復雜性，所以必須對傳力進行仔細的分析。理解飛機結構中各元件的受力原理和應用，為合理進行飛機結構設計打下基礎。,.,3,機翼結構分析,第2章飛機結構基本傳力系統,機身結構分析,.,4,2.1機翼結構分析,一、機翼構造元件,二、機翼構造型式(受力型式),三、機翼在載荷作用下的承載情況,四、梁式機翼結構上的總體力傳遞,五、單塊式機翼的傳力分析,六、后掠機翼的傳力分析,七、三角機翼的傳力分析,0、引言,.,5,0、引言,機翼是一個薄壁盒段，即當機翼受載時，一般Y不在其剛心上，所以有垂直向上的趨勢，且有彎和轉動的趨勢。其所以沒有動，是因為機身限制了它，也即提供了約束（提供了支反力）。所以可認為機身是機翼的支持，機翼把載荷傳給機身，最后達到總體平衡。總體力Y方向：QyMxMtX方向：QxMyMt,.,6,但MxMy，所以一般只討論Q(Qy)、M(Mx)、Mt，在承受和傳遞Q(Qy)、M(Mx)、Mt中起作用的受力的元件叫做參加總體受力（研究重點）；只承受局部氣動載荷的為非主要構件。,.,7,一、機翼構造元件,.,8,縱向構件：梁，桁條，縱墻,.,9,橫向構件：普通翼肋，加強翼肋,.,10,蒙皮,.,11,接頭,.,12,典型元件總結(1)縱:翼梁、長桁、墻(腹板)(2)橫:翼肋(如加強肋普通肋)(3)蒙皮,.,13,蒙皮:承受局部空氣動力，形成和維持機翼外形，并承受扭矩，有些機翼蒙皮還承受彎矩。長桁:其主要功用是：第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局部空氣動力而產生變形過大；第二是把蒙皮傳來的氣動力傳給翼肋：第三是同蒙皮一起承受由彎矩而產生的拉、壓力。翼肋:翼肋，分為普通翼肋和加強翼肋。普通翼肋用來維持翼剖面形狀，將蒙皮上的空氣動力傳到其它承力構件上去，并支持桁條和蒙皮。加強翼肋除具有普通翼肋的功用外，還作為機翼結構的局部加強件，承受較大的集中載荷或懸掛部件。,.,14,翼梁:翼梁，一般由緣條和腹板等組成。主要功用是承受彎矩和剪力。梁的上下緣條承受由彎矩引起的軸向力N拉、N壓。剪力則主要由腹板承受。縱墻(腹板):縱墻，相當于翼梁，但緣條很弱，甚至沒有緣條因此縱墻能承受剪力，還可和蒙皮組成封閉盒段承受扭矩。接頭:用來連接機翼與機身，把機翼上的力傳遞到機身隔框上。接頭分為固接和鉸接兩種，固接的接頭，接點既不可移動，也不可轉動；因此，它既能傳遞剪力又能傳遞彎矩。鉸接不可移動、但可以旋轉，只傳剪力，不傳彎矩。,.,15,二、機翼構造型式(受力型式)所謂“受力型式”-是指結構中起主要作用的元件的組成形式，不同的受力型式,表征了不同的總體受力特點。1.梁式機翼：梁強，少長桁，薄蒙皮。,特點：結構簡單，抗彎集中在翼梁緣條上，便于蒙皮大開口，接頭連接簡單。但蒙皮未能發揮承彎作用。,.,16,2.單塊式機翼：梁弱，多長桁，厚蒙皮,特點：蒙皮在氣動力作用下變形小，抗彎、抗扭及剛度好，安全可靠性高。但結構復雜，接頭多，大開口許用較強的加強件補償承彎能力。,.,17,3.多墻式機翼：梁弱，多縱墻，厚蒙皮。,特點：有較高的應力水平和結構效率，剛度大，受力分散，破損安全特性好，但不易大開口，連接復雜。,.,18,受力型式總結1.梁式:強梁，薄蒙皮，弱長桁，常分左右機翼-用幾個集中接頭相連。2.單塊式:強桁，弱梁，較厚蒙皮，左右機翼一般連成整體穿過機身，但機翼本身可能分成幾段。3.多墻式:厚蒙皮，多墻，少肋，無長桁，左右翼連成整體,貫穿機身。,.,19,機翼結構:波音飛機結構,.,20,機翼結構:殲7飛機機翼,.,21,機翼結構:U2飛機機翼,.,22,機翼結構:機翼機身接頭,.,23,尾翼結構:殲6平尾,.,24,尾翼結構:RF-101平尾,.,25,機翼剖面的“三心”和一點重心：機翼剖面上，重力與弦線交點。剛心：當剪力作用于該點時，機翼只彎不扭，或機翼受扭時，將繞其旋轉。剛心位置約在3840。焦點：也稱為空氣動力中心，焦點可看為在迎角變化時，升力增量的作用點。約在28處。壓心：空氣動力R與機翼弦線的交點，即空氣動力合力作用點。它的位置隨著角而變化。,三、機翼在載荷作用下的承載情況,.,26,分布氣動力作用在蒙皮上誰支持蒙皮？,.,27,蒙皮：由翼肋和長桁支持。,.,28,分布氣動力作用在翼肋和長桁誰支持翼肋和長桁？,.,29,長桁:由翼肋支持。,.,30,翼肋:由翼肋后方的機翼盒段支持。,.,31,集中力（X向、Y向、Z向）例副翼接頭載荷：由翼肋和加強翼梁承受并擴散。,.,32,總結：分布氣動力作用在蒙皮上（誰支持蒙皮？）分布氣動力作用在翼肋和長桁（誰支持翼肋和長桁？）蒙皮：由翼肋和長桁支持。長桁:由翼肋支持。翼肋:由翼肋后方的機翼盒段支持。集中力（X向、Y向、Z向）例副翼接頭載荷：由翼肋和加強翼梁承受并擴散。,.,33,機翼結構上的總體力傳遞總體力：剪力、彎矩、扭矩。作用在機翼橫剖面上的分布空氣動力可簡化為作用在壓力中心處的一個合力，并且和作用的集中力一起等效為作用在剛心上的一個集中剪力、一個扭矩和一個彎矩。,.,34,彎矩、剪力和扭矩由那些元件承受？如何傳遞？,.,35,剪力:由承剪力元件翼梁承擔。,.,36,扭矩：由承扭矩元件翼盒承擔。,.,37,彎矩：機翼結構不同承載元件不同。,.,38,四、梁式機翼結構上的總體力傳遞,.,39,.,40,1.氣動力在梁式機翼的翼肋上的傳遞（翼肋的力平衡圖）,.,41,.,42,2.總體剪力在梁式機翼的上的傳遞（受力元件的力平衡圖）,.,43,.,44,3.總體彎矩在梁式機翼的上的傳遞由翼梁承擔。,.,45,4.總體扭矩在梁式機翼的上的傳遞由翼盒承擔。,.,46,梁式機翼的總體扭矩由翼盒傳遞到機翼根部由機翼根肋傳給機翼機身接頭。,.,47,5.機翼上集中力的傳遞集中力來源:副翼襟翼機翼掛架等連接接頭傳來。機翼結構:薄壁結構,受集中力的能力極差。解決辦法:集中力作用處布置構件擴散。,.,48,向上集中力P作用下:向上運動由梁腹板提供支反力限制;轉動由梁腹板蒙皮提供支反剪流限制。加強肋內力圖見右圖受力特點:彎矩剪力往往較大結構特點:肋腹板緣條比較強;與翼梁蒙皮的連接也比較強。,.,49,舉例:加強肋傳力分析,前梁,后梁,B,H,P,設:H=1,B=4,前梁剛度為3,后梁剛度為1,問題:1.是否僅后梁腹板提供支反剪力?2.加強肋是否可簡化為雙支點梁?,.,50,解:將P移到剛心得P=PMt=P*3R前=3/4PR后=1/4P,P,qt=,3P,214,=3/8P,Rt前=3/8P1,Rt后=3/8P1,R前=3/4P-3/8P=3/8P,R后=1/4P+3/8P=5/8P,下圖所示兩種受力模型的傳力路線相同嗎?,.,51,結論:1.前梁上有載荷，也即一般不能抵消，而是會使盒段扭!P力不是全部由后梁傳往根部，而是會在盒段上整個加載。2.雙梁式不是雙支點簡支梁!加強肋是由后盒段周緣連接的。3.傳集中力時，要通過某些加強構件把它轉化為適宜于機翼主要受力構件(盒式梁)所宜承受的各種分散力先擴散，再傳給主盒段，最后傳給機身。,.,52,結構特點:梁較弱或只有墻；蒙皮較厚（t3）；長桁多且強。受力特點:由梁緣條、長桁和蒙皮組成的壁板承彎，其它傳力路線同梁式。氣動載荷傳給蒙皮，蒙皮傳給桁條和翼肋，翼肋傳給蒙皮和腹板。,五、單塊式機翼的傳力分析,.,53,.,54,.,55,單塊式機翼的氣動載荷是如何在翼肋上傳遞的？請觀看動畫,.,56,.,57,單塊式機翼的載荷是如何傳遞的？請觀看動畫,.,58,.,59,剪力傳遞：因長桁、蒙皮較強，承軸向正應力能力大，梁腹板受剪時，產生的軸向剪流（將形成彎矩）由梁櫞條，長桁、蒙皮組成的壁板承受。傳遞過程：,櫞條、長桁分擔軸力大小與他們的拉壓剛度成正比例內力N沿展向分布按斜折線規律分布，同梁式。,.,60,各基本元件（指受總體力）可能發生什么破壞形式1.梁緣條拉壞壓壓壞失穩局部:主要與各板的支持情況及b/t有關總體:主要與桿長L與J有關,支持情況(兩個平面支持,一般不易總體失穩)2.桁條:完全同上,只是因沒有腹板支持易總體失穩。3.蒙皮、腹板:剪壞,剪切失穩與a/b有關,與支持情況有關此時翼肋長桁又是它的支持。,.,61,六、后掠機翼的傳力分析剛度特點：因為v、c，更細、長、薄，所以彎剛、扭剛均比直機翼差。變形特點：彎曲附加的扭轉變形副翼反效加劇v，要求總剛和局部剛度更高，所以剛度強度與重量的矛