CN202953168U

CN202953168U - 一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构

Info

Publication number: CN202953168U
Application number: CN 201220656220
Authority: CN
Inventors: 谢海军; 曹晓明; 何景武; 田云; 刘沛清
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2022-11-09

Abstract

本实用新型公开一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构，对由机翼前梁与机翼后梁构成的双梁结构机翼翼梁进行了布局结构的改进，将机翼前梁与机翼后梁均由机翼腹板、上缘条与下缘条构成，腹板上缘与下缘处同向设计有上缘条与下缘条；且上缘条与下缘条均与腹板成相等的钝角。同时将机翼后梁在发动机悬挂加强肋处设计弯折机构，使折角朝向机翼前缘；且在机翼后梁的折弯处的厚度大于机翼后梁的厚度。由此有效提升机翼整体性能，尤其使机翼能够承受沿气流方向来的机翼载荷，降低了机翼和机身接头处的沿气流方向的横向弯矩；且，工艺简单，成本低。

Description

一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构

技术领域

本实用新型涉及民用航空结构技术领域，具体来说，是一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构。

背景技术

提高民机市场竞争力的两大目标：一是卓越的运行经济性，通常用全寿命成本、载重量和航程来衡量；二是环境性能，其衡量指标则是显著降低燃油消耗、噪声和综合环境影响，同时提高舱内的舒适性。要实现上述两大目标其关键性要求是：结构轻质化、先进气动性能和创新型制造工艺等技术。而降低飞机结构重量的有效手段之一采用大量采用先进的复合材料、钛合金、铝锂合金及其他新材料和整体化结构，其二是采用更加先进的结构设计与分析手段。

机翼是飞机的主升力面，机翼连接在机身上，起主要功用是产生飞机飞行所需的升力。机翼及安装在其上的副翼、襟翼、缝翼、扰流板、减速板等还为飞机提供横侧稳定性、操纵性以及增升、增阻效能；机翼又可以作为发动机、起落架等部件的安装固定基础；机翼内部空间还可以利用来收藏起落架、装载燃料、武器设备、设备仪器等。内部空间小或者不够用时，副油箱和武器装备只好挂在机翼外面，成为机翼的外挂物；因此，机翼结构是飞机的主承力结构，承受多种高载荷，翼面外形复杂，设计分析有许多特点。

翼梁布置在机翼内结构高度较高处，元件受力应符合其传力特性，以便提高构件承载效率，一般传力愈直接愈好，传力路线短通常可减轻结构重量；连接处应尽量避免偏心。

机翼结构上的力主要是靠翼梁传到机翼与机身的接头上，从而将机翼上的载荷转移到机身结构。翼梁对机翼结构设计有着非常大的影响，其结构设计的好坏直接影响到机翼结构的有效性，和先进性。翼梁的结构要求符合CCAR-25的规定：翼梁结构必须能够承受限制载荷而不发生有害的永久变形。在直到限制载荷的任何载荷作用下不允许翼梁腹板发生屈曲失稳。在极限载荷作用下，允许腹板失稳。翼梁布置与设计：梁与单块混合机翼的布局，弯矩主要由蒙皮壁板承受，参考统计数据，初拟梁承受总弯矩的10%，剪力由梁腹板承受，扭矩主要（90%）由两梁与上下壁板形成的封闭翼盒承受。因此对于机翼翼梁结构的合理设计对机翼的结构设计很是重要。

由于翼梁之间的跨度较大，因此比较有利于机翼的内部容积，便于开口，机翼、机身通过几个集中接头连接，所以连接简单、方便。梁式机翼通常分成两个半机翼，即机翼常在机身两侧设计有分离面，并就在此分离面处借助几个对接接头与机身连接。但由于蒙皮未能发挥承弯作用，蒙皮材料利用不充分；蒙皮易失稳，影响气流质量，增大阻力，并易导致早期疲劳损坏，生存性低。双梁式机翼结构特点是梁缘条很强，而长桁比较弱，蒙皮很薄。而一般飞机机翼的双梁都采用近乎平行的布局方式，这从结构承载的直接性和有效性来讲都比较差。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构，具体为：双梁机翼翼为由机翼前梁与机翼后梁构成的双梁结构；机翼前梁末端与尖端均设置在距机翼前缘15%弦长位置上；将机翼后梁末端与尖端均设置在距机翼前缘55%～65%弦长位置上；机翼后梁在发动机悬挂加强肋处具有弯折，折角朝向机翼前缘；且机翼后梁的折弯处的厚度大于机翼后梁的厚度。

本实用新型中机翼前梁与机翼后梁均由机翼腹板、上缘条与下缘条构成，腹板上缘与下缘处同向设计有上缘条与下缘条；且上缘条与下缘条均与腹板成相等的钝角。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型双梁机翼翼梁新型三角布局结构，可有效提升机翼整体性能，尤其使机翼能够承受沿气流方向来的机翼载荷，降低了机翼和机身接头处的沿气流方向的横向弯矩；

2、本实用新型双梁机翼翼梁新型三角布局结构工艺简单，成本低。

附图说明

图1为本实用新型双梁机翼翼梁的结构布局示意图；

图2为本实用新型机翼前梁或机翼后梁尖端截面示意图。

图中：

1-机翼前梁 2-机翼后梁 101-腹板 102-上缘条

103-下缘条 104-弯折

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

本实用新型一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构，如图1所示，为由机翼前梁1与机翼后梁2构成的双梁结构；其中，机翼前梁1与机翼后梁2均由机翼腹板101、上缘条102与下缘条103构成，腹板101上缘与下缘处同向设计有上缘条102与下缘条103，上缘条102与下缘条103均与腹板101成相等的钝角，由此使机翼前梁1与机翼后梁2的剖面均为“C”型结构，且机翼前梁1与机翼后梁2“C”型结构的开口方向相对，如图2所示。

由于机翼前梁1越靠近机翼前缘，机翼后梁2越靠近机翼后缘时，翼盒越大，载油量越大，有利于减轻结构重量；但由于机翼前梁1受限于机翼前缘缝翼和襟翼的位置，机翼后梁2受限于机翼后缘襟翼、副翼和扰流板及起落架大开口的限制，且由于机翼展弦比较大，因此机翼前梁1与机翼后梁2不能按等百分比弦长布置。因此本实用新型通过下述方式实现翼盒截面面积的增大，提高载油量，具体为：将机翼前梁1末端与尖端均设置在距机翼前缘15%弦长位置上；将机翼后梁2末端与尖端均设置在距机翼前缘65%弦长位置上。机翼前梁1与机翼后梁2的高度随机翼翼盒段高度而变化的，根据机翼前梁1与机翼后梁2的剖面所在展位不同，在不同的展位剖面上，机翼前梁1剖面中机翼前梁1与上下两缘条的尺寸也是随着变化，从而保证了机翼结构沿着展向呈现等强度的结构形式，并且减轻了机翼结构重量。

在机翼传力过程中，机翼蒙皮上的气动载荷经过转化，变成了机翼前梁1与机翼后梁2的上、下缘条103的展向拉压应力和机翼前梁1腹板与机翼后梁2腹板上的剪力；由于飞机飞行过程中，机翼上有很大的沿气流方向的阻力，如果机翼翼梁采用传统平行构型，会在翼梁根部和机身连接处产生很大的横向弯矩，导致前梁根部位受拉力，后梁受到压力，容易造成根部损伤失效。因此本实用新型中为了提高机翼翼梁结构的承载效果，使机翼后梁2的腹板101在发动机悬挂加强肋处具有弯折104，折角朝向机翼前缘。由此使机翼后梁2形成三角布局结构。由于机翼后梁2从末端到弯折处相当于一个二力杆，从而能够将原机翼后梁2 末端的横向弯矩转化成机翼后梁2轴向应力，从而保证了机翼后梁2传力的直接性，高效性。且考虑到机翼上位于机翼后梁2的弯折104处悬挂着发动机，发动机推力同样会给机翼结构产生很大的扭矩，因此机翼后梁2采用这种三角布局结构设计增大了翼盒结构内部空间，从而很大程度上缓解了该扭力产生的对机翼末端的作用。机翼后梁2的这种设计还保证了机翼后缘处各个增升装置的安装不受干扰。

为了在机翼后梁2的折弯104处产生应力过大集中效应，需在机翼后梁2的折弯104处对机翼后梁2的结构进行改进，补强。因此本实用新型中在机翼后梁2的弯折104处后表面适当增厚，或者利用外来增强措施，如安装角片进行增厚，使机翼后梁2的弯折104处的厚度大于机翼后梁2其他部分的厚度，从而使得机翼后梁2弯度平稳；而且应保证机翼后梁2的折弯104处前表面平稳凸出，不能形成过于明显的凸角。

Claims

1.一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构，为由机翼前梁与机翼后梁构成的双梁结构；其特征在于：

所述机翼后梁在发动机悬挂加强肋处具有弯折，折角朝向机翼前缘。

2.如权利要求1所述一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构，其特征在于：所述机翼后梁的折弯处的厚度大于机翼后梁的厚度。

3.如权利要求1所述一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构，其特征在于：机翼前梁与机翼后梁均由机翼腹板、上缘条与下缘条构成，腹板上缘与下缘处同向设计有上缘条与下缘条。

4.如权利要求3所述一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构，其特征在于：所述上缘条与下缘条均与腹板成相等的钝角。

5.如权利要求1所述一种双梁机翼翼梁新型三角布局结构，其特征在于：机翼前梁末端与尖端均设置在距机翼前缘15%弦长位置上；将机翼后梁末端与尖端均设置在距机翼前缘55%～65%弦长位置上。