机翼结构

机翼结构设计方案及强度计算模型一设计思路：根据设计要求，机翼全长4m,翼弦长1m，前后两根梁。

于是利用abaqus软件的壳单元建立了一个基本的机翼模型。

图1 单只机翼模型然后参考《实用飞机复合材料结构设计与制造》、《复合材料设计手册》、《复合材料力学》等资料，初步设计机翼采用蒙皮夹心结构，上下表面分别铺3层复合材料，考虑到机翼的工况采用[45/0/-45]铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图2所示。

中间夹心材料采用PMI泡沫，该材料具有突出的比强度和良好的耐蠕变性，可以很好的克服屈曲。

夹心材料厚度初步拟定为5mm，进行计算模拟，如果屈曲明显则可加厚。

表1 机翼的材料参数图2 机翼的蒙皮夹心铺层结构考虑到梁是主要的承力部件，采用[-45/0/45/90]s铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图3所示。

图3 梁的铺层结构利用abaqus模拟计算时将工况环境简化，采用一端固定，在机翼下表面加载Y方向的升力，分布如图5所示。

图4 机翼的固定端约束图5 机翼的载荷分布模型一的计算结果：梁每层复合材料的应力云图图6 梁每层复合材料的应力云图梁的计算结果分析：从计算结果中不难发现，机翼前缘的梁承受的力要比尾部的梁大很多，可以考虑适当加厚。

对比各层复合材料的受力情况，0°的复合材料层受力明显，可以适当增加0°的复合材料层数。

靠机身段的梁应力集中明显，可以在该部位适当增加梁的厚度，也可考虑用工字梁强化该部位。

机翼每层复合材料的应力云图：图7 机翼每层复合材料的应力云图（1-5层）图7 机翼每层复合材料的应力云图（6-7层）图8 机翼的变形云图计算结果总体分析：表2 模型一的计算结果部件材料最大应力最大剪应力梁、肋单向带复材454.8MPa9.872Mpa蒙皮单向带复材315.4MPa15.1 Mpa蒙皮PMI泡沫0.278MPa0.0175 MPa 单向带复材的拉伸强度为1541MPa，PMI泡沫的拉伸强度为1.6MPa单向带复材的剪切强度为60MPa，PMI泡沫的剪切强度为0.8MPa从表中可以得出，模型的强度在材料的许用强度范围内，该设计符合强度要求。

简述机翼的结构及功能
机翼是飞机主要的升力部件，其结构由翼型、机翼箱、翼梁和翼肋等组成。

1. 翼型：翼型是机翼空气动力学特性的决定因素。

常见的翼型有对称翼型和非对称翼型，其形状和几何特性决定了机翼产生升力和阻力的能力。

2. 机翼箱：机翼箱是机翼的主要结构体，它连接了机翼和飞机的机身。

机翼箱内通常包含燃油舱、操纵舱、油箱和随动机械构件等部件。

3. 翼梁：翼梁是机翼的主要承重构件，它负责将机翼产生的升力传递给机身。

翼梁通常由高强度材料制成，如铝合金、复合材料等。

4. 翼肋：翼肋是机翼内部的支撑结构，用于保持翼型的形状和刚度。

翼肋通常由轻量化材料制成，如铝合金和复合材料，以减少机翼的重量。

机翼的主要功能是产生升力和控制飞机的姿态，实现飞机的升空和保持飞行。

当飞机在飞行中，机翼上方的气流速度较大，下方的气流速度较小，产生一个上流面和下流面之间的气压差，从而产生升力。

机翼还可以通过改变翼面积和角度控制飞机的速度和姿态，以实现转弯、上升、下降等操作。

此外，机翼还能影响飞机的阻力和稳定性。

通过设计翼型和机
翼的细节，可以减小阻力并提高飞机的性能。

同时，机翼的形状和布局对飞机的稳定性和操纵性也有重要影响。

一、外部机身机翼结构系统二、液压系统三、起落架系统四、飞机飞行操纵系统五、座舱环境控制系统六、飞机燃油系统七、飞机防火系统一、外部机身机翼结构系统1、外部机身机翼结构系统组成：机身机翼尾翼2、它们各自的特点和工作原理1)机身机身主要用来装载人员、货物、燃油、武器和机载设备，并通过它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。

在轻型飞机和歼击机、强击机上，还常将发动机装在机身内。

2)机翼机翼是飞机上用来产生升力的主要部件，一般分为左右两个面。

机翼通常有平直翼、后掠翼、三角翼等。

机翼前后缘都保持基本平直的称平直翼，机翼前缘和后缘都向后掠称后掠翼，机翼平面形状成三角形的称三角翼，前一种适用于低速飞机，后两种适用于高速飞机。

近来先进飞机还采用了边条机翼、前掠机翼等平面形状。

左右机翼后缘各设一个副翼，飞行员利用副翼进行滚转操纵。

即飞行员向左压杆时，左机翼上的副翼向上偏转，左机翼升力下降；右机翼上的副翼下偏，右机翼升力增加，在两个机翼升力差作用下飞机向左滚转。

为了降低起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞和着陆滑跑距离，左右机翼后缘还装有襟翼。

襟翼平时处于收上位置，起飞着陆时放下。

3)尾翼尾翼分垂直尾翼和水平尾翼两部分。

1.垂直尾翼垂直尾翼垂直安装在机身尾部，主要功能为保持飞机的方向平衡和操纵。

通常垂直尾翼后缘设有方向舵。

飞行员利用方向舵进行方向操纵。

当飞行员右蹬舵时，方向舵右偏，相对气流吹在垂尾上，使垂尾产生一个向左的侧力，此侧力相对于飞机重心产生一个使飞机机头右偏的力矩，从而使机头右偏。

同样，蹬左舵时，方向舵左偏，机头左偏。

某些高速飞机，没有独立的方向舵，整个垂尾跟着脚蹬操纵而偏转，称为全动垂尾。

2.水平尾翼水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持俯仰平衡和俯仰操纵。

低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行俯仰操纵。

即飞行员拉杆时，升降舵上偏，相对气流吹向水平尾翼时，水平尾翼产生附加的负升力(向下的升力)，此力对飞机重心产生一个使机头上仰的力矩，从而使飞机抬头。

飞机机翼结构剖析机翼是飞机的重要部件之一，它就好比鸟儿的翅膀。

飞机之所以能在天上飞，靠的就是机翼产生的升力！不过除了提供飞机升力，机翼其实还有许多辅助功能，比如悬挂发动机、存储燃油、控制飞机水平翻转、减速等。

因此在机翼上还有很多特别设计的“机关”，也许经常坐飞机的朋友会注意到，但是不一定说得出这些机关的名字和具体作用。

今天，我们就和大家聊一聊飞机的机翼！机翼如何产生升力？众所周知，机翼的主要功能就是产生升力，让飞机飞起来，那么它为什么能产生升力呢？这还得从飞机机翼具有独特的剖面说起。

我们把机翼横截面的形状称为翼型，翼型上下表面形状是不对称的，顶部弯曲，而底部相对较平。

当飞机发动机推动飞机向前运动时，机翼在空气中穿过将气流分隔开来。

一部分空气从机翼上方流过，另一部分从下方流过。

日常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过河床时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。

空气的流动与水流其实有较大的相似性。

由于机翼上下表面形状是不对称的，空气沿机翼上表面运动的距离更长，因而流速较快。

而流过机翼下表面的气流正好相反，流速较上表面的气流慢。

根据流体力学中的伯努利原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高。

换句话说，就是大气施加于机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力。

机翼有多坚固？机翼除了提供升力之外，还必须得承重。

飞机在天上飞的时候，整个机身的重量几乎都是由机翼给“托”着的。

飞机在地面上的时候，机翼还得悬臂“举”着重重的发动机，像A380、747这样的巨无霸飞机，单片机翼还得悬臂“举”起两个发动机，要知道A380的单台发动机自重就达8吨。

因此，机翼必须得足够坚固。

目前主流的民航客机的机翼结构采用的是双梁单块式，前后有两根梁，之间又有很多的翼肋，这样梁和肋就组成了机翼的内部骨架结构，外侧是蒙皮和壁板设计。

飞机结构详细讲解机翼机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。

其最主要作用是产生升力，同时也可以在机翼内布置弹药仓和油箱，在飞行中可以收藏起落架。

另外，在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼，有的还在机翼前缘装有缝翼等增加升力的装置。

由于飞机是在空中飞行的，因此和一般的运输工具和机械相比，就有很大的不同。

飞机的各个组成部分要求在能够满足结构强度和刚度的情况下尽可能轻，机翼自然也不例外，加之机翼是产生升力的主要部件，而且许多飞机的发动机也安装在机翼上或机翼下，因此所承受的载荷就更大，这就需要机翼有很好的结构强度以承受这巨大的载荷，同时也要有很大的刚度保证机翼在巨大载荷的作用下不会过分变形。

机翼的基本受力构件包括纵向骨架、横向骨架、蒙皮和接头。

其中接头的作用是将机翼上的载荷传递到机身上，而有些飞机整个就是一个大的飞翼，如B2隐形轰炸机则根本就没有接头。

以下是典型的梁式机翼的结构。

一、纵向骨架机翼的纵向骨架由翼梁、纵樯和桁条等组成，所谓纵向是指沿翼展方向，它们都是沿翼展方向布置的。

* 翼梁是最主要的纵向构件，它承受全部或大部分弯矩和剪力。

翼梁一般由凸缘、腹板和支柱构成（如图所示）。

凸缘通常由锻造铝合金或高强度合金钢制成，腹板用硬铝合金板材制成，与上下凸缘用螺钉或铆钉相连接。

凸缘和腹板组成工字型梁，承受由外载荷转化而成的弯矩和剪力。

* 纵樯与翼梁十分相像，二者的区别在于纵樯的凸缘很弱并且不与机身相连，其长度有时仅为翼展的一部分。

纵樯通常布置在机翼的前后缘部分，与上下蒙皮相连，形成封闭盒段，承受扭矩。

靠后缘的纵樯还可以悬挂襟翼和副翼。

* 桁条是用铝合金挤压或板材弯制而成，铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承载能力，并共同将气动力分布载荷传给翼肋。

二、横向骨架机翼的横向骨架主要是指翼肋，而翼肋又包括普通翼肋和加强翼肋，横向是指垂直于翼展的方向，它们的安装方向一般都垂直于机翼前缘。

* 普通翼肋的作用是将纵向骨架和蒙皮连成一体，把由蒙皮和桁条传来的空气动力载荷传递给翼梁，并保持翼剖面的形状。

飞机机翼结构模态分析研究飞机机翼是飞机上最重要的部件之一。

它不仅支撑飞机的载重，还掌握着飞机的飞行稳定性，甚至影响着飞机的飞行表现和舒适度。

因此，对飞机机翼的研究与优化显得尤为重要。

在众多的研究中，机翼结构模态分析研究显得更为精细和有深度。

一、什么是机翼结构模态分析？机翼结构模态分析是对机翼的结构载荷进行计算和分析，以确定机翼的振动和模态。

通过分析机翼的模态，可以进一步找出机翼振动的频率和振幅，然后对机翼进行改进和优化，以增强其性能。

二、机翼结构模态分析的应用机翼结构模态分析可应用于飞机设计中的多个方面。

首先，它可以用于减少飞机噪音和减少疲劳寿命。

通过分析机翼结构的模态，可以找出机翼振动的频率，以便在设计中控制振动强度，减少噪音和疲劳寿命的损失。

其次，机翼结构模态分析还可以用于优化机翼的性能。

通过分析机翼结构的模态，可以找出不同振动模式下机翼的刚度和弯曲性，以便在设计中进行优化，确保机翼的强度和稳定性。

最后，机翼结构模态分析还可以用于飞机事故的分析与预防。

通过对机翼结构的模态分析，可以找出机翼在某些频率下所产生的振动，并对机翼进行针对性的改进和极限测试，以确保其在面临自然灾害和技术考验时的安全性。

三、机翼结构模态分析的方法机翼结构模态分析的方法包括有限元分析法、信号分析法、模态试验法等。

这里我们重点介绍前两种方法。

1、有限元分析法有限元分析是机翼结构模态分析的一种基本方法。

通常，它通过对机翼进行与现实相符的有限元模型建立，再通过有限元分析来求解机翼的振动和模态。

有限元分析法具有良好的精度和计算速度，并且易于分析机翼不同振动模式下的响应。

2、信号分析法信号分析法是另一种机翼结构模态分析的方法。

通常，它通过在机翼上放置传感器和数据记录器来记录机翼在不同工况下的应变和特征振动信号，并对信号进行分析处理来确定机翼的振动和模态。

信号分析法可以通过实际的测试来为飞机提供更加准确和可靠的性能分析数据。

四、机翼模态分析的意义机翼模态分析是对机翼结构的深入研究，可以为飞机设计和改进带来很多好处。