内部教材飞机结构与修理 第三章 副翼及尾翼结课件.ppt
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1、第三章 副翼及尾翼结构和受力分析,31 副翼的结构和受力分析一、副翼的功用 使机翼产生滚转力矩,以保证飞机具有横侧操纵性。 位置:机翼后缘外侧、机翼后缘内侧的。,对副翼的要求: (1)结构具有足够的抗扭刚度; (2)副翼偏转时产生的枢轴力矩较小。 (副翼上的空气动力对转轴的力矩) 这样,可使飞行员操纵省力,而且还可以减小副翼结构所承受的扭矩。,二、副翼的构造 1.副翼的构造 副翼通常由翼梁、翼肋、蒙皮和后缘型材组成,图31(a)。 副翼一般都做成没有桁条的单梁式结构(图3-1)。 翼梁腹板式梁、管形梁 翼肋开有减轻孔 蒙皮 现代高速飞机采用金属蒙皮 低速飞机采用金属和布质蒙皮(图31(b) )
2、。 后缘型材 通常在接头开口部位装有斜翼肋 (图31(c),用斜翼肋、加强板和翼梁组成的盒形结构来承受开口部位的扭矩。,2副翼与机翼连接 通常采用两个以上的副翼接头与机翼相连。连接的副翼接头中,至少应有一个接头是沿展向固定的,其余的接头沿展向应是可移动的。 用多接头固定的副翼,在飞行中会由于机翼变形,使副翼转轴的轴线变弯,而影响操纵的灵活性,甚至发生卡滞现象。 为了解决这一矛盾,有些飞机采用了分段的副翼,它的每一段都独立地连接在机翼后缘的支架上,而各段的翼梁则用可以传递扭矩的万向接头或铰接接头连接起来。,图3-2所示为副翼与机翼的典型的连接型式。 在机翼加强肋的后部与机翼后梁(或墙)的连接处,
3、安装有若干个支臂,每个支臂上装有一个过渡接头。 在副翼的大梁上装有相应个数的双耳片接头。副翼通过这些耳片接头将其悬挂到机翼的支臂上。 注意:每个操纵面除一个接头完全固定外,其余接头都有设计补偿,以便于安装和保证运动协调。操纵副翼偏转的作动筒,其作动杆与副翼耳片接头的下耳片连接固定。当副翼操纵作动筒动作时就使副翼绕轴心N偏转。,图3-2 副翼连接形式,三、作用在副翼上的外载荷 在飞行中,副翼象一根固定在机翼上的多支点梁一样承受外部载荷。 作用在副翼上的外载荷有(图33): (1)空气动力q (2)操纵力T (3)支点反作用力R (本例为:R1、R2、R3)注:由于副翼的质量力很小,在受力分析中可
4、以忽略不计。,3,3,副翼空气动力载荷的大小与副翼面积、副翼偏转角度和飞行速度有关(成正比)。 副翼面积越大、副翼偏转角度越大和飞行速度越快,则副翼上所受空气动力载荷就越大。 空气动力载荷沿弦向按梯形分布,沿展向与副翼弦长成正比,如图34所示。,4,副翼在装有支点的横截面上承受的剪力最大、 弯矩最大; 在操纵摇臂部位 扭矩最大。 这些部位的结构虽然有所加强,但由于副翼的截面积沿展向变化不大,难以按等强度原则来进行加强,所以,上述部位的强度仍然比其他部位富裕得少些,维护时必须注意检查。,四、副翼结构中力的传递 空气动力在副翼结构中的传递情况与在机翼结构中的传递情况相似: 空气动力蒙皮翼肋翼梁腹板
5、 机翼 剪力由梁腹板承受; 弯矩由梁缘条和有效宽度的蒙皮承受; 扭矩由闭周缘蒙皮承受。,5,五、副翼的剪力、弯矩和扭矩图 图36给出了三支点情况下副翼结构的剪力、弯矩和扭矩图。 副翼在装有支点的横截面上承受的剪力、弯矩最大;在操纵摇臂部位扭矩最大。,6,六、副翼结构的总体应力 如前所述,扭矩由闭周缘蒙皮承受。因此,蒙皮内的剪应力为 Mk/(2F1) (31) 式中 Mk 扭矩 F 周缘蒙皮所围闭室面积; 1 蒙皮厚度。 梁腹板的剪应力为 (32) 式中 H 梁的高度 2 梁腹板的厚度。,梁缘条的正应力为 (33) 式中 F 考虑附加蒙皮在内的缘条横截面积。,32 襟翼、缝翼和减速板的结构 襟翼
6、和缝翼是附于机翼的增升装置; 减速板和扰流板为附于机翼的阻力装置。 它们主要用于改善飞机的起飞和着陆性能。,一、襟翼 普通襟翼 襟翼 开缝襟翼 克鲁格襟翼下面介绍典型的开缝襟翼的构造。 如图37所示为带有导流板的开缝式襟翼的结构。其主要构件包括襟翼、导流板、滑板和收放机构。导流板是固定在襟翼前面,并在此形成特形缝隙。 当襟翼偏转时,在机翼后部、导流板和襟翼之间可形成特形双缝隙,从而能获得较大的升力。,图3-7 开缝式普通襟翼结构,该型襟翼大梁剖面一般为工字形,其上安装了用以固定滑板和收放机构的支臂。 滑轨是钢制弧形工字型材,它通过支臂和撑杆连接到机翼的后梁和加强肋上。 滑轨缘条的表面进行了磨削
7、和镀铬处理。这种滑板和滑轨结构最简单、也最可靠,因而得到了广泛应用。 导流板由隔板、蒙皮和尾部桁条组成。 隔板由带缘条的腹板组成。 导流板通过安装支座固定在襟翼上。,滚珠螺杆式收放机构由传动装置驱动,并通过襟翼大梁上的支臂与襟翼相连,来完成对襟翼的收放。 收放机构的第2个支座是机翼加强肋和后梁连接处的接头,由液压来驱动传动轴的旋转。 最简单的结构是将襟翼和导流板悬挂在外置支臂上,但附加的阻力会降低飞机在巡航状态的经济性。,二、前缘缝翼 前缘缝翼是位于机翼前部且有特殊形状的机翼活动部分。 当飞行中放下时,在前缘缝翼和机翼前部之间形成特殊形状的缝隙,它使得在大迎角下有稳定的绕流。前缘缝翼的偏转角为
8、200300。 每个机翼上的前缘缝翼均由与机翼骨架相连的几段组成。 连接方式或是利用与传动装置相连的导轨和螺杆机构,或是利用前缘缝翼上的支臂和机翼前部的摇臂机构,如图38(a)所示。,图3-8(a),前缘缝翼的结构由大梁、桁条、肋和隔板、蒙皮、导轨和带滑轮的滑板、固定螺杆收放装置、支臂等组成,如图38(b)。 当收放装置工作时,螺旋收放装置使前缘缝翼沿滑板的导轨移动。在收起和放下状态时,用传动机构的制动装置使前缘缝翼固定。,图3-8(b),在某些飞机上,前缘缝翼可以是整体结构或由蒙皮、桁条和翼肋、导轨滑板系统、作动筒拉杆等组成的结构,如图38(c)所示。,图3-8(c),三、减速板和扰流板 减
9、速板和扰流板位于机翼上表面襟翼之前。 减速板在左、右机翼上对称地布置且同时张开或合上。 扰流板在左、右机翼上通常也是对称布置的,但只在往其倾斜的那一侧机翼上张开。 当减速板或扰流板张开时,引起气流分离,使升力下降,阻力增加,缩短飞机着陆滑跑距离 当它们在收起位置时,嵌入机翼中,对飞机的升阻力无影响。,扰流板是飞机横向的操纵机构。 为了提高飞机相对于其纵轴的操纵效率,扰流板应远离该轴布置,通常放在外侧襟翼的前面,以增大力矩的力臂;,减速板则布置在内侧襟翼前面,在减速板不对称偏转时可减小力矩的力臂。 着陆时使用减速板可使飞机增大下滑斜率,因为它们使机翼的升力减小、阻力增大(升阻比降低)。 在着陆滑
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