第4章 机翼尾翼的结构分析

战斗机机翼结构设计研究第一章引言随着现代军事技术的快速发展，战斗机作为空中作战的主力装备，扮演着至关重要的角色。

机翼作为战斗机的重要部件之一，在飞行过程中承受着巨大的空气动力学和结构力学负荷，因此其设计显得尤为关键。

本论文将对战斗机机翼结构设计进行深入研究，旨在提高战斗机的飞行性能和作战能力。

第二章战斗机机翼结构概述2.1 战斗机机翼的基本构造战斗机机翼由翼根、翼尖、翼面、翼肋、翼缘等组成。

其中，翼根是连接机翼和机身的部分，起到传递飞行动力和支持机翼的作用；翼尖则是机翼的末端，对于机翼的气动特性有着重要影响；翼面是机翼的上表面和下表面，负责产生升力和控制飞机的姿态；翼肋是连接翼面和翼梁的构件，提供机翼的刚性和强度；翼缘则是机翼的前后缘，对气动性能和流场特性有着重要影响。

2.2 战斗机机翼结构的分类根据机翼的结构形式，可以将战斗机机翼分为直臂式、悬臂式和折叠式三种类型。

直臂式机翼结构简单，适用于低速战斗机；悬臂式机翼结构较为复杂，适用于高速战斗机；折叠式机翼则是为了适应航母甲板上的船位限制而设计的。

第三章战斗机机翼结构设计的关键技术3.1 材料选用与设计准则战斗机机翼的设计必须满足高强度、轻量化、刚性稳定等要求。

在材料选用上，常用的材料有铝合金、复合材料和钛合金等。

不同的材料具有不同的特性和优势，设计师需要根据机型和飞行任务的要求进行选择。

3.2 气动外形设计战斗机机翼的气动外形设计直接关系到其升阻特性和操纵性能。

合理的气动外形设计可以降低气动阻力，提高升力系数和飞行稳定性。

在设计过程中，需考虑机翼的平面形状、翼型、后缘形状等因素。

3.3 结构强度与刚度分析战斗机机翼在飞行过程中承受着来自气动载荷和惯性载荷的双重挑战。

因此，机翼的结构强度和刚度分析显得十分重要。

在设计过程中，需要考虑结构的强度、刚度和稳定性，以及疲劳寿命和寿命极限等因素。

第四章战斗机机翼结构设计的改进方法与优化策略4.1 结构减重优化战斗机机翼的减重是提高机翼性能的重要途径之一。

尾翼航天航空飞机的机翼是必不可少的组成部件，它负责给飞机提供升力让飞机能够在天空翱翔，没了机翼的飞机就不叫飞机了。

相比之下，位于机尾的尾翼，虽然飞机飞翔并不靠它实现，但没了尾翼的飞机依旧无法自由翱翔。

因此尾翼和机翼在功能上同等重要。

那么今天的内容，就和大家一起聊聊飞机尾翼的组成和功能。

飞机的尾翼由水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）两部分组成。

先来说说水平尾翼。

平尾由水平安定面和升降舵两部分组成，其中前面面积较大的翼面叫做水平安定面，后面面积稍小的翼面叫做升降舵（如下图）。

它俩的主要功能是控制飞机的俯仰角度，确保飞机处于最佳飞行姿态。

一般情况下，飞机的重心和机翼受到的升力中心并不会重合，重心位于升力中心的前面，因此这两个力会对飞机产生力矩使飞机低头。

而飞机的水平尾翼其实是一个倒置的小机翼，它在飞行时能产生向下的升力，为飞机提供一个反向的力矩，使飞机能够保持水平飞行。

假设一架飞机如果在飞行时突然失去了平尾，就会一头栽向地面。

水平安定面可上下小幅度偏转，它的作用面积大，升力也大，反应时间较慢，它的主要作用是配平飞机，通俗点说就是提供一个和重力相反的力矩，使飞机在飞行时具有水平静稳定性。

每次飞行前，签派员会根据航班的机型、旅客数量、货物装载情况、载油量等因素计算出飞机的重心位置以及所需要的载重平衡，然后飞行员会根据签派计算好的载重平衡数据，通过转动驾驶舱内的配平手轮，来把水平安定面调整到合适的角度，确保飞机配平。

正确的载重平衡对飞行安全至关重要，不正确的配平会影响驾驶杆的杆力，严重时会造成飞机起飞擦尾、抬轮时间过早过晚、爬升率降低甚至是失速坠毁。

2013年4月29日，美国国家货运航空的一架波音747全货机由阿富汗巴格拉姆空军基地飞往阿联酋阿勒马克图姆国际机场，飞机内装载了5辆重型装甲车。

由于装卸人员未按规定对这5辆重型装甲车进行正确的固定，导致装甲车在飞机起飞过程中后移，使飞机失去了原有的载重平衡。

更要命的是，失去了固定的装甲车撞坏了位于机尾的两套液压系统和千斤顶螺杆，使飞机平尾失效，最终导致了飞机在起飞不久后便失控坠毁，机上七名机组员全部罹难。

飞机尾翼结构教学资料1尾翼结构概述尾翼用于保证飞机的纵向和航向的平衡与安定性，以及实施对飞机的纵向、俯仰和航向的操纵。

—般常规飞机的尾翼由水平尾翼和垂直尾翼两部分组成。

水平尾翼由水平安定面和升降舵组成；垂直尾翼由垂直安定面和方向舵组成。

升降舵和方向舵统称为舵面。

从本质上说尾翼的直接功用也是产生升力，因而尾翼的设计要求和构造与机翼十分类似，通常都是由骨架和蒙皮构成，但它们的表面尺寸—般较小，厚度较薄，在构造形式上有—些特点。

随着飞机的不断发展，为了改善跨声速和超声速飞行器在高速飞行中的纵向操纵性，如今许多超音速飞机(尤其是高性能的战斗机，如俄罗斯的苏-27、美国的F-15“鹰”战斗机等)都将水平尾翼设计成可偏转的整体，称为全动平尾。

(a)晋通尾翼布局 (b)T形尾布局图1-31 尾翼的典型布局2安定面的结构特点及布局安定面的结构和翼面基本相同，受力特性也相同。

但安定面不同于机翼结构设计的特点是安定而内很少有装载，故安定面完全可以按受力要求进行结构设计。

安定面的结构布局及承力系统的安排是否合适，对结构效率有重要影响。

同时尾翼的气动布局形式不同，安定面的结构布局与承力系统安排也有所不同。

普通尾翼与T形尾翼的典型布局如图1-31所示。

安定面常采用的结构布局形式有梁式、单块式、多墙式、整体式、全蜂窝式或混合式等。

轻型飞机的安定而大多采用双梁式（后梁为主)或一粱(后)一墙(前)式结构。

现代速度较高的飞机一般采用双梁(或多梁)、壁板和多肋的单块式结构。

使用多梁的目的是增大结构刚度，提高防颤振特性，例如，波音-747和波音-767的水平安定面和垂直安定而都是双梁加—辅助前梁(前墙)的双闭室结构。

现代的高速运输机还有采用由数根梁、密排翼肋和变厚度蒙皮组成的结构，其翼面不用桁条，这种形式的制造成本低、抗扭刚度高，尤其对防颤振有较好的效果。

这种设计已用于波音-707和波音-727的水平安定面上。

安定面通常将后梁设计成主梁，且在悬挂接头处布置有加强肋，如图1-32所示。

机翼尾翼总结1. 引言机翼和尾翼是飞机的关键部件，它们起到支撑、稳定和操控飞机的作用。

在设计和制造飞机时，机翼和尾翼的选择和优化非常重要。

本文将对机翼和尾翼的功能、构造和优化方法进行总结和分析。

2. 机翼机翼是飞机的主要承载部件，其形状和设计对飞机的性能具有重要影响。

以下是机翼的一些关键参数和特点：•翼展：机翼的横向跨度，范围从翼根到翼尖。

翼展越大，飞机的横向稳定性越好。

•翼型：机翼的横截面形状，常见的翼型有对称翼型和非对称翼型。

对称翼型适合低速飞行，而非对称翼型适合高速飞行。

•升力分布：机翼上升力的分布情况，影响飞机的升力和稳定性。

常见的升力分布形式有矩形翼、梯形翼和椭圆翼。

•扭转：机翼在飞行中可能发生的形变，会对机翼的升力和阻力产生影响。

合理的扭转设计可以减小阻力，提高机翼的性能。

•翼尖效应：机翼靠近翼尖的部分，由于气流的压缩和加速导致升力增加。

合理设计翼尖可以提高机翼的升力性能和减小阻力。

3. 尾翼尾翼是飞机的稳定性和操控性的关键部件，主要包括垂直尾翼和水平尾翼。

以下是尾翼的一些关键参数和特点：•垂直尾翼：位于飞机尾部的垂直翼面，主要用于稳定飞机的方向。

垂直尾翼的面积越大，飞机的方向稳定性越好。

•水平尾翼：位于飞机尾部的水平翼面，主要用于控制飞机的俯仰姿态。

水平尾翼的面积和形状对飞机的操控性能有重要影响。

•临界速度：飞机在不同速度下的最大可用尾翼面积。

超过临界速度，过高的尾翼面积可能导致尾翼失速，影响飞机的控制性能。

•尾翼布局：垂直尾翼和水平尾翼的相对位置和角度，影响飞机的稳定性和操控性能。

常见的尾翼布局包括T字形、V字形和单垂直尾翼。

4. 机翼和尾翼优化为了提高飞机的性能和效率，机翼和尾翼的优化是非常关键的工作。

以下是一些常见的机翼和尾翼优化方法：•翼型优化：通过改变翼型的形状和参数，可以提高机翼的升力和减小阻力。

常见的优化方法包括改变翼型厚度、弯度和前缘后掠角等。

•扭转优化：合理的扭转设计可以减小阻力，提高机翼的性能。

飞机尾翼的组成
飞机尾翼是飞机运行的重要组成部分，其作用是在飞行中抵抗空气阻力，提供
稳定性，对提高飞行性能起到重要作用。

它由上后缘、前后同轴曲线和机侧橫向曲线组成，尾翼也分为八位置（临近桨叶、客舱舱板等）。

尾翼一般由两部分组成：主翼和副翼。

主翼负责飞机前后悬振，副翼负责保持
平衡；它们的型形和尺寸共同控制飞机的两边平衡，是确定飞行运行状态和操纵的重要因素。

尾翼的后缘是抬升面，其形状可以改变空气动力抗力，使飞机改变飞行状态，
尤其是气动扭矩。

它可起到偏航、升降、侧滑等飞行操纵作用。

前缘也有重要作用，飞控系统将会改变前缘的形状，以复杂的方法来调整尾翼叶片的导滞性，以改变飞机的稳定性和控制性能。

尾翼结构的稳定性由多个组成部分支撑，通常包括起落架、电动卷尺系统以及
防抖振等。

除了支撑尾翼的结构以外，其表面也被覆以具有抗风阻性能的施林顿覆盖层，以便防止擦伤，并阻止来自空气对尾翼形状的破坏。

总之，飞机尾翼由多个结构组件组合而成，其作用是抵抗空气阻力，提供稳定性，以及飞行操纵作用，是飞行运行时不可缺少的部分，中枢性地影响飞机性能。