基本介紹
- 中文名：飛機翼面
- 外文名：wing
- 所屬領域：航空航天
- 組成：機翼、尾翼、操縱面等
- 定義：飛行器的各種空氣動力面
- 外載荷：空氣動力等
外載荷,翼面結構,蒙皮,桁條,翼粱,縱牆,
外載荷
翼面的外載荷有如下所述的三種類型。
空氣動力
空氣動力載荷q是分布載荷，以吸力和壓力的形式直接作用在翼面的蒙皮上，形成翼面的升力和阻力，其中升力是翼面最主要的外載荷。翼面的氣動載荷在各科I設計情況下，數值和分布情況不同，因此，其合力的大小、方向和作用點也不相同，並將影響翼面的受力情況。
翼面結構質量力
翼面本身結構的質量力q，作用在翼面整個容積上，其大小與分布情況取決於翼面結構質量的大小分布規律。它的數值比氣動載荷要小得多。在工程計算中，它的分布規律可近似地認為與弦長成正比。
其他部件集中載荷
固定在翼面上的部件(發動機和起落架等)、副翼和襟翼等各類附翼，以及內部裝載(燃油設備)和外掛物(副油箱)等，一般都是以有限的連線點與機翼主體結構相連。因此，不論是起落架傳來的地面撞擊力或副翼等的氣動載荷以及翼面上各部件、外掛物本身的質量力(包括重力和慣性力)，都是通過各自的連線接頭以集中載荷的形式傳給翼面。整體油箱的燃油載荷(包括燃油的質量力和油箱增壓載荷等)則為分布載荷。
上述三類載荷按分布形式又可分為兩種類型。一種是分布載荷，包括氣動載荷、翼面本身結構的質量力和燃油載荷，按一定規律分散作用在翼而結構上，是翼而的主要載荷形式；另一種是由各接頭傳來的其他部件和外掛的集中載荷(力和力矩)。翼面結構質量力、其他部件和外掛物的質量力，其大小還與載荷係數有關，方向都與升力相反，對翼面起卸載作用。
翼面與機身相連，並相互支持。翼面的各種外載由翼面結構經連線接頭傳向機身，由機身提供支持力來平衡。作為簡化受力模型，當翼面分成兩半與機身在其左右相連時，可把每半個翼面看作支持在機身的懸臂樑；當左右翼面連成一個整體時，可把它看作支持在機身上的雙支點外伸梁。這兩種情況雖然在支持形式上有所不同，但對於外翼結構來說，都可以看作懸臂樑。在載荷作用下，翼面承受彎曲和扭轉。精確計算中，要考慮結構支承的彈性效應，將機身視為彈性支撐。
翼面結構
翼面結構屬薄壁型結構形式，構造上主要分成蒙皮和骨架結構兩大部分。骨架結構中，縱向構件有翼梁、長桁和牆(腹板)；橫向構件有普通肋和加強肋。翼面結構在根部與其他翼段或機身相連。翼面元件的基本功用是形成和保持翼面外形，以產生氣動力，同時承受和傳遞外載荷。
蒙皮
蒙皮形成機翼表面，其功用為維持機翼外形，直接承受氣動載荷並把它傳遞到機翼的縱向和橫向受力構件上。一般情況下，蒙皮和翼梁或牆的腹板組合在一起，形成封閉的盒式薄壁結構並承受翼面扭矩；與長桁組合在一起形成壁板，承受翼面彎矩引起的軸向力。
蒙皮的質量占機翼質量的25%～40%，厚度從小於1毫米到十幾毫米不等。最常用的蒙皮是硬鋁合金蒙皮，對於高超聲速飛機，可採用鋼或鈦合金，也開始採用碳纖維和硼纖維複合材料來製作蒙皮。蒙皮和桁條組成的壁板有組合式和整體式兩種，組合式蒙皮壁板上使用埋頭鉚釘連線、膠接、焊接或搭接；從空氣動力學觀點來看，對接更好些，對接通常在骨架構件上進行。為了降低翼面結構質量，提高翼面剛度和表面品質(沒有鉚縫)，並滿足有良好的隔熱、隔音、防震、抵抗裂紋及其他損傷的要求，常採用夾芯蒙皮，夾芯蒙皮由兩層薄金屬板或複合材料層板，與輕質疏鬆或蜂窩結構夾芯互相連線起來而成。
桁條
桁條是翼面結構中沿縱向布置的細長桿件，通常固定在翼肋上，並與蒙皮連線在一起，對蒙皮起支撐作用。桁條是縱向骨架中的重要受力構件之一，承受翼面彎矩引起的軸向力和蒙皮上氣動力引起的剪力。這些力的大小取決於翼面結構的形式，並對桁條截面形狀和面積起著決定作用。桁條質量與機翼質量之比與機翼結構受力形式有關，梁式機翼為4%～8%，單塊式機翼為25%～30%。
按截面形狀來分，桁條有開式和閉式兩種類型；按製造方法分，可分為板彎型材桁條和擠壓型材桁條[圖20—8b)]。圖20-8e)給出了保證機翼後緣剛度的尾緣桁條的剖面形狀。板彎開式型材由板材製造，容易彎曲，與蒙皮貼合好，得到的翼面光滑，容易與蒙皮及其他構件固接。板彎閉式型材可提高型材和蒙皮壁板壓縮臨界應力，但與蒙皮(特別是彎度大的蒙皮)難以固接。
在受壓情況下，桁條因失穩而破壞(腹板鼓起使桁條局部失穩，軸線彎曲造成桁條總體失穩)。為使機翼結構從翼根到翼稍為等強度，可以採用逐漸減小桁條的橫截面面積(或桁條數目)，或變換桁條規格，或者將桁條尖部銑切掉的方法來實現。
翼粱
翼梁由腹板和緣條組成，剖面呈工字形或槽形(圖20—9)，在根部與中翼段或機身固接。翼梁是單純的受力件，緣條承受由彎矩引起的拉壓軸力，由支柱加強的腹板承受剪力(加強支柱能夠提高腹板的剪下穩定性)，梁腹板和機翼蒙皮形成的閉室承受由扭矩引起的剪流。在有的結構形式中，翼梁是翼面的主要縱向受力件，承受翼面全部或大部分彎矩。翼梁質量與機翼質量之比取決於機翼的結構受力形式，單塊式機翼為7%～1l%，梁式機翼為23%～28%。
縱牆
縱牆也是機翼的主要縱向受力構件，從結構上看，縱牆與翼梁相似，但縱牆的緣條較弱，並且，它與機身是鉸接連線。縱牆一般都不能承受彎矩，腹板主要用來承受剪力並傳遞到連線接頭，並與蒙皮和其他腹板(如梁腹板)組成封閉盒段以承受翼面的扭矩。縱牆把機翼翼盒與前後增升裝置分開，同時對蒙皮起到支持作用，以提高蒙皮的屈曲承載能力。通常，縱牆腹板上沒有減輕孔。為了提高失穩臨界應力，腹板用型材支柱加強。
