歼六飞机机翼分析与设计_毕业设计(编辑修改稿)

歼六飞机机翼分析与设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

蒙皮单元体上传来的阴影面积abcd 上的气动载荷。 由于蒙皮较薄 ,在气动力作用下 ,会发生如图 41 (c)所示的局部挠起变形 . 及载荷传递 图 42 图 43 如图 42 所示，在歼六飞机中，长桁用角片和翼肋连接。 长桁上垂直于长桁轴线的气动载荷通过角片传给翼肋 ,（图 43）。 此时长桁可以看作支持在一排翼肋上的多支点连续梁。 及载荷传递 图 44 翼肋的外载有蒙皮直接传来的部分初始气动载荷（分布载荷）和由长桁传来的气动载荷（小集中力） ,（图 44）。 它们的合力Δ Q 即作用在该翼剖面的压力中心上，并近似认为它垂直于翼弦线。 由于翼肋和蒙皮，长桁，梁缘及梁腹板相连，所以翼肋被支持在一个这些元件组成的多闭室盒式梁上，这些元件提供了翼肋承载的支反力。 将翼肋平面上的气动载荷合力Δ Q 平移至翼盒在该肋剖面处的刚心上，使原Δ Q 的作用等效为作用在刚心上的Δ Q’和一个绕刚心的力矩Δ。 Δ Q’有使翼肋作上下平移的趋势，从而使翼盒产生弯曲变形，力矩Δ 使翼肋有绕刚心转动的趋势，使翼盒产生扭转变形。 用Δ Q’和Δ 替代原来作用在翼肋上的分布气动力，并分析在歼六普通翼肋中Δ Q’和Δ 的传递。 歼六机翼外端为单梁单块式，在Δ Q’的作用下，梁腹板和后墙提供支反剪力，梁缘条和翼肋提供 支反轴力，由于翼肋上支反轴力的存在，使得蒙皮上产生平衡剪流Δ q，实际上是翼肋提供的支反剪流，因此该剪流反过来也作用在翼肋上。 这样取出翼肋作为分离体，平衡Δ Q’的内力实际上由蒙皮提供的支反剪流和腹板提供的支反剪力所构成（图 45 上的内圈剪流）。 图 45 在扭矩Δ 的作用下，由蒙皮及腹板组成的单闭室以一圈剪流的方式提供对Δ 的平衡（图 45 上的外圈剪流） 总结来说，翼肋在分布气动载荷下，有腹板提供支反剪力，由蒙皮提供支反剪流，该力系共同作用使翼肋受力平衡，并且翼肋内产生剪切和弯曲内力（图46）。 图 46 翼梁将翼肋传来的剪力和轴力传入“基础”。 翼肋把收集的气动载荷传递到翼盒上，其中一部分传给了翼梁，即以剪流形式传给腹板剪力，以轴力形式传给梁上下缘条一对大小相等，方向向反的轴力。 由于腹板受弯能力极差，所以腹板以受剪形式平衡，由此将肋传来的剪力传往翼根。 由于腹板和许多翼肋相连，从 翼尖到翼根，一个个剪力加到梁腹板上，最终由翼根上的连接接头提供 y 向的支反力 R2 来平衡（图 47）。 图 47 腹板上沿展向的支反剪流由梁的上下缘条提供，反过来该剪流又作用到梁缘条上，是梁缘条以杆的形式受载并向根部传递，最后由根部提供一对水平支反力R1 来平衡（图 47）。 略去机翼的锥度，近似认为腹板是矩形的，并且不计梁本身的气动载荷，则翼梁上的剪力 Q 沿展向向根部呈阶梯形增加（每增加一个翼肋， Q 值有一定突变），对于弯矩，表现为缘条上的一对轴力呈折线规律分布，其斜率从翼尖到翼根阶段性增加。 武器挂架及后段的分布力传递分析 由于 J6 飞机的机翼上有挂架的存在，使得机翼的部分力在机翼上的传递有部分变化。 挂架如下图所示，由于挂架的存在，机翼下表面有部分长桁被打断。 在机翼的传力过程中，长桁主要是承受由于机翼弯矩引起的轴向力。 因此在弯矩传递的过程中，长桁所受的轴向力会转移到梁缘条上。 长桁上所承受的轴力的转移过程是通过自根部向外的一段长度为 L 的蒙皮逐渐完成的。 通过蒙皮受剪，长桁才在参与段逐渐退出承受正应力，转由梁缘条承受，如下图所示： 由于轴力的转移在挂架前的翼肋上会产生部分剪流，如下图所示： 由于挂架只是打断了下表面的长桁，上表面的长桁没有被打断，因此上表面长桁的受力没有变化，弯矩在长桁上引起的轴力通过长桁传到 13 肋处。 q2 q2 q1 q1 上部分 下 部分 翼肋所受部分剪流示意图： 歼六飞机机翼外段为单梁单块式，内段为梁架式。 由于挂架的存在，机翼下表面的长桁被打断，传力路径被破坏，因此在此处传力与机翼后段稍有不同。 由图可知：在主梁处长桁同样是被打断的，因此其传力路径也是不同于前面所述。 记 13 肋与主梁之间段为一区，则在一区受力基本上为气动力，也就是说此处受力为分布力，由于此处机翼蒙皮为薄蒙皮，因此可假设此处蒙皮不承受正应力，初始载荷作用于蒙皮，其简化同前述完全相同，即可以把这块蒙皮看成四边支撑在长桁和翼肋上的四边简支板，如图所示： 气动载荷直接作用在蒙皮上，长桁和翼肋通过铆钉受拉对蒙皮提供支反力，使蒙皮平衡。 长 桁 ac 直接受相邻两个蒙皮单元体上传来的阴影面积 abcd 上的气动载荷。 也就是说，蒙皮将力传给了与之连接的长桁和翼肋，其剪力主要是通过各肋与梁腹板的连接以剪流的形式作用到梁腹板上，由主梁 腹板和后墙腹板来承受，最后由梁缘条提供展向支反剪流。 总体弯矩由上、下壁板提供的一对大小相等、方向相反的轴向力 (在蒙皮上是分布正应力，在梁缘条及长桁上是集中轴 力 )来平衡。 与前述不同的是，此处的轴向力（即上压下拉）主要是由主梁缘条和后墙缘条来平衡。 由于主梁内段是一个大开口区，因此在与主梁相连的蒙皮是加强蒙皮，因此轴力通过层层传递最终到梁缘条上。 其力的传递与前述相同，即壁板上的轴力的转移过程是通过自 13 肋向内到主梁的一段长度变化的蒙皮逐渐完成的。 通过蒙皮受剪，长桁和蒙皮才在参与段内逐渐退出正应力，转向由梁缘条承受。 而主梁缘条与轴力方向之间存在一个夹角，因此梁缘条上实际的轴向力要比传递的大。 而总体扭矩是通过各肋与蒙皮、腹板的连接，以一圈圈的剪流的形式作用到由蒙皮、腹板做成的闭室上，再由粱缘条提供支反剪流。 在机翼根部，由于起落架的存在，机翼在此处有开口存在，且开口位于机翼下表面，因此机翼下表面的所有长桁在此处均被打断，即在三角区中下表面是没有长桁存在的。 而在上表面，长桁没有被打断，其蒙皮还属于加强蒙皮。 对于上表面，其弯矩和剪力的传递与前述没有任何区别，对于下表面，其可简化为由主梁、前梁、纵梁和加强蒙皮所组成的三角形杆 板结构。 一般来说，因三角形骨架本身是能够承受外载荷而保持其几何外形不变的几何不变系统，这样，外力就主要由板周围的三角形骨架负担，而传到板上的力是很小的，故认为三角形板不受力。 即 321 qqq  =，所以 0321  qqq ，即弯矩、剪力是通过厚蒙皮和前梁、主梁、纵梁共同承担的，且三个梁整体上是按刚度分配的，也就是说主梁上承受绝大部分。 对于扭矩，由于大开口的存在，扭矩的受力闭室被打断，因此扭矩的传递可简化如下： 其中， AB 为上述三角形杆板结构的组合体，而 AC 为后墙， AB 与 AC 中间的是各个肋。 ABC 区域和机翼上表面组成一个闭室来承受总体扭矩。 也就是说：将前梁、主梁、纵梁和其所包围的加强蒙皮看成一个整体，这样就与剩余结构形成可以承扭的闭室。 且总体扭矩在此闭室上按刚度分配，即三角形杆板结构会承受绝大部分的扭矩，显然这与现实是完 全符合的。 也就是说，纵梁存在的一个很重要的意义就是增强三角形区域的刚度，以便其更好地承受扭矩。 当然，纵梁还有其他的作用，但是很显然，纵梁增强了机翼对于总体扭矩的承受。 集中力的传递 在此部分，我们假设在机翼的武器挂架处将导弹挂上，来分析这时候集中力的传递。 歼 6 武器挂架在结构上与三个加强肋连接，如图所示： 因为此处武器武器挂架传给翼肋的为集中力，需要加强肋来扩散集中力，使之转化为分布剪流以适应薄壁结构的受力特性然后传到机翼的主要受力构件，蒙皮和翼梁上去。 为分析方便，将传递给翼肋的力 简化 为作用于一点，于是三根肋有着相同的形式，在集中力 F 作用下有垂直向下和绕剖面钢心转动两种趋势 （如下图所示） ，在这里两种趋势，集中力转化为与肋相连的梁上的剪力和封闭盒段中的剪流。 至此， 加强肋上的载荷传递和前面普通翼肋上受气动载荷时相同。 简要分析如下： 此处三根肋均可分析为，将力 F 平移至翼盒在该肋剖面处的刚心上，同时产生一绕刚心力矩 M，取③号肋为代表分析，如图： F 作为剪力作用在肋平面上，对薄壁梁产生了剪切和弯曲应力效应， 扭矩 M 对肋产生扭转效应。 ● F 产生的剪切内力 由梁（墙）腹板来传递 ,大小分配按刚度分配为原则 ,力向机翼根部传递过程前面已有介绍。 ● F 产生的弯曲内力在翼盒的上下两翼面有关构件中产生大小相等、方向相反的轴向应力，两者组成平衡支反力矩，具体前面已有分析。 ● M 产生的扭转内力 由蒙皮和梁腹板组成的单闭室以一圈的剪流的形式来 平衡 ，且 q=M/Ω（ Ω 为 2 倍闭室面积 ），蒙皮，梁腹板，提供支反剪流，向根部传递过程前面已有详细介绍。 总体力的传递 歼六机翼布置有一根前梁，一根后墙 ，以中央闭室翼盒（除去前后缘盒段）作为主要的受力结构。 长桁多且强，许多地方蒙皮都有加强（大开口区、武器挂架处）。 主要结构特征是梁缘条、长桁、蒙皮组成的上下壁板有很强的面内拉、压及剪切刚度。 ● 总体剪力 在机翼外段，总体剪力通过肋与腹板的连接以剪流形式传递给梁腹板、墙腹板，然后由梁、墙上的上、下缘条中的拉、压来平衡，并且由于前梁和后墙都没有发生转折，因此剪力在传递过程中不会发生转移。 后墙与机身视为固接，前梁跟机身视为铰接，因此两个接头都有传递剪力的能力。 ● 总体弯矩 在机翼外段，总体弯矩由上、下壁板 提供的一对大小相等、方向相反的轴向力（蒙皮表现为正应力、缘条和长桁表现为轴向拉、压）来平衡。 在机翼内段，上表面的轴向力传至接头处，由接头传递给机身。 下边面有大开口，下壁板上蒙皮的正应力传递给主梁，表现为主梁腹板上的剪。