基本介紹
- 中文名：剛性機翼
- 外文名：rigid wing
- 定義：機身為剛性結構的機翼
- 發展趨勢：向柔性機翼發展
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：航空器
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剛性機翼結構
剛性機翼目前仍是大多數飛行器的機翼構造。現代飛機的機翼普遍使用鋁合金和鎂合金材料製成。機翼內部沿翼展方向有翼梁和桁條，沿翼弦方向有翼肋或隔板，其中翼梁是主要承力構件。蒙皮通過鉚接固定在內部結構上，並承受機翼的部分載荷。在飛行中，作用在機翼上的空氣動力載荷首先作用在蒙皮和桁條上，通過鉚釘及連線角片傳遞給翼肋，再由翼肋傳遞到翼梁，並通過翼梁最終傳遞給機身。在機翼下表面適當位置設定有檢查口、放油口和飛機頂升座。為了更好地排除積水，在機翼下表面還設有排泄口。
小型飛機機翼的結構長採用兩種類型，即單梁式機翼和雙梁式機翼。不同製造廠或不同機型，也可能採用這些基本結構的改進型式，如單梁單牆式結構、單梁雙牆式結構等。翼梁通過連線接頭與機身加強隔框或中央翼連線。
飛行中機翼要受到空氣動力、結構質量力和部件集中質量力作用，產生彎曲、扭轉和剪下變形。機翼結構相應地產生彎矩、扭矩和剪力與之抗衡。這些內力分別由機翼各結構件承受。
單梁式機翼
單梁式機翼內部結構中只有一個主要的展向構件（圖1），即機翼的大梁。機翼的絕大部分彎矩均由大梁承受並傳遞，大梁的腹板承擔了幾乎全部剪力，機翼的總剪力即為機翼提供給飛機的升力。翼肋用來傳遞載荷並維持機翼剖面形狀。單梁式機翼通常在靠近前、後緣的位置增加輔助梁（又稱假梁或縱牆），該輔助梁承受很小一部分彎矩或者彎曲不承受彎矩，但可承受部分剪力，並與翼梁、端肋和蒙皮構成整體信箱。輔助梁還可為飛行操縱面的支座、滑軌等提供安裝支點。
圖1
圖1雙梁式機翼
雙梁式機翼的主要展向構件為前梁和後梁（圖2），機翼的總體彎矩和總體剪力分別按照梁的彎曲剛度和剪下剛度分配到兩根大樑上，載荷與剛度成正比，即剛度越大的梁分得的彎矩越大。前、後梁，蒙皮和翼肋構成的封閉盒狀結構承受機翼的扭矩。同時，該封閉區域密封處理後也可作為整體信箱使用。
圖2
圖2日常檢查注意部位
飛行中機翼受到各種外載荷作用時，載荷沿展向分布是不均勻的。從翼尖到翼根，各截面的內力逐漸增大，所以翼根部位的內力最大，也是日常檢查維護的重點部位。另外，在維護工作中需要重點檢查的機翼結構還包括大梁的接頭、連線螺栓、高應力區域鉚釘孔等。注意檢查不同材料接觸的區域是否發生了電化學腐蝕現象，高應力部件是否有應力腐蝕現象。
柔性與剛性機翼微飛行器氣動特性研究
研究介紹
微型飛行器(Micro Air Vehicle，MAV)的概念首先由美國科學家布魯諾·W·奧根斯坦於1992年提出。與傳統的飛行器相比，微型飛行器具有尺寸小、重量輕、結構簡單、機動靈活、噪音小，以及具有很強的隱蔽性能等特點，使得它在軍用上和民用上受到極大地關注。國際上對MAV的研究已經取得了一定得進展，佛羅里達大學的Wei Shyy,Yongsheng Lian和Peter Ifju等開展了一些列的實驗和數值模擬工作。國內南京航空航天大學、西北工業大學和中國航天空氣動力技術研究院等有研究者進行了相關的風洞實驗研究和試飛，但我國起步較晚，離國際上還有較大差距。微型飛行器飛行環境處於大氣底層，大氣的流動極不穩定，使機身面積微小的微型飛行器飛行穩定性不足。但是自然界中的鳥類同樣是處於對流層中飛行，特徵長度與微型飛行器的相當，卻具有極高的穩定性。因此，受鳥類的啟發，該研究將微型飛行器的機翼設計成像飛鳥的羽毛那樣的柔性機翼,研究其抵抗不穩定氣流的能力等方面的氣動特性。為了驗證柔性機翼的作用，設計研製了結構和布局相同的柔性機翼和剛性機翼MAV來驗證。
圖3
圖3