飞机翅膀的内部结构
你好!飞机翅膀是飞机的重要组成部分,具有复杂的内部结构。首先,翅膀通常包括前缘、后缘、翼盒和翼梁。翅膀的前缘是翅膀前部的弯曲边缘,通常由铰接的蒙皮板和前缘蒙皮组成。后缘则是翅膀后部的边缘,类似于前缘,由蒙皮板和后缘蒙皮构成。
军用大型运输机的机翼又大又薄,是如何托举起几百吨的机身而不被折断的
如果仅仅是承重问题,那还比较简单,主要就是考虑机翼静强度结构设计就可以了。具体来说,就是在给定机翼结构自身重量条件下,若要安全地承受使用载荷/设计载荷,需要正确的选择结构材料、合理布置结构部件、分析优化机翼结构尺寸即可。简单说,就是根据重量载荷、依据经验及公式、按照合适的系数计算就行了。
然而,机翼的设计并不单单是考虑承受重量的问题,更为复杂的是要考虑各种交变受力情况,在现有的技术条件下“机翼并不怕重,而是怕振动”。仅就大型运输机来说,载重更多、飞的更快、航程更远是其突出特点,所以各种部件(包括机翼)就需要强度更高、重量更轻、柔韧性更好的材料和结构设计。
但是类似于机翼这种大型柔性结构,很容易受到飞机本身和外界的扰动而发生振动,由振动引起的结构疲劳会有导致机翼断裂的风险产生。因此在设计机翼的时候我们当然要考虑其使用载荷,但是更多的是要考虑机翼结构的振动特性并对其进行控制,防止过高的振动水平引起机翼结构的疲劳破坏,这些才是机翼断裂的风险根源所在。
材料选择:飞机的主承力结构(比如机翼上的梁、肋、蒙皮壁板)一般选用高比强度或者高比模量的材料,按强度设计的地方用高比强度的材料(为了避免材料的失效),按刚度设计的地方用高比模量的材料(为了避免结构的失稳)。目前飞机的机翼的设计趋势是采用复合型材料,复合材料具备高比强度和高比模量,并且结构重量轻,韧性好,能够承受一定角度的弯曲和3G左右的过载。
如上图所示,飞机的大部分燃油都布置在飞机机翼之内的油箱里,这样就会有一个很好的作用,飞机升力将机翼向上顶,油箱燃料的重量会将机翼向下压,抵消了升力产生的弯矩,改善了机翼的受力。
综上所述,用过合理的计算设计、选择适合的材料、进行优化结构设计、辅以各种箱梁结构加强,运输机机翼承受所需的重量很容易。此外,任何一架新型运输机在交付验收之前,都会进行无数次的测试,测试环节和复杂程度远超普通人的想象。比如上图,机翼静力试验的场景,你觉着经过这样子测试的机翼会轻易断裂吗?
民航客机为什么都是下单翼,而军用运输机都是上单翼,这两者之间的区别是什么
飞机的机翼安装有上下之分,上单翼飞机是指机翼安装在机身上部的飞机,下单翼飞机则是指机翼安装在机身下部的飞机。国内外几乎所有的大型运输机、轰炸机都是上单翼飞机,我国自行研制的运20大型运输机也是采用上单翼。绝大部分大型民用客机都是下单翼飞机,如波音737、777、787,空客A320、A330、A380等。中国商飞公司研制的C919大型客机也是下单翼飞机,于昨天下午在浦东机场试飞成功。
上单翼飞机的最大优点是机场适应性好。这种飞机的机翼离地高度高,机翼下面有足够的空间吊挂发动机,不会轻易地将地面的沙石吸入进气道,损坏发动机。这对军用运输机、轰炸机而言尤为重要。军用机场的条件千差万别,跑道上难免会有尘土、泥沙和碎石,所以上单翼布局对防止发动机吸入异物有较好的作用。由于没有发动机离地间隙的限制,可以将机身设计得离地很近,大幅度降低货仓地板的高度,适合装运大件货物。因此,军用运输机为了在狭窄甚至堆满货物的场地起降,上单翼加翼吊发动机形式的布局更容易被采用,而且还可方便伞兵从机身侧门跳伞,像AC130那种飞机还能使用对地武器,这些都是下单翼飞机所无法比拟的。
上单翼飞机的机翼一般都带下反角,以保证有较好的低空稳定性,而且对侧风不敏感,适合执行低空空投等任务。上单翼飞机的另一个优点是机翼安装不会中断机身整个内部空间的连续性,因此可以采用较低的货舱地板和尾部大舱门,装载大型军用装备。
据有关资料,上单翼飞机的机翼不容易在战争环境中受损,生存率达36%,而下单翼飞机的机翼较容易被导弹、防空炮火和子弹击中,总体生存率仅为7%。
下单翼飞机的优点是机翼翼梁穿过机舱,机翼强度高,阻力小,升力大。主起落架布置在机翼根部强度较高,起落架舱又可以设置在机翼根部的整流罩中,翼吊发动机距离地面较近,从而方便维护,飞机机翼还可以用来作为紧急撤离时的通道,高效地撤离旅客。
下单翼飞机的缺点也正是由于横穿机体下部的翼梁和中央翼盒将机体下部货仓隔断,不利于布置大型货仓。此外,下单翼结构稳定性差,低空抗横风能力弱,不适合低空飞行。较低的机翼和发动机,还可能对自前门跳伞的伞兵形成巨大威胁。
由于下单翼飞机翼吊发动机离地高度较低,容易受到异物吸入的威胁。为了不提高起落架高度,波音737飞机在发动机进气道唇口进行压扁处理,以防止异物吸入发动机。
任何事物都有两面性。从气动设计来说,上单翼飞机升力大,稳定性好,但机动性较差;下单翼稳定性较差,但机动性较好。由于流经机翼的气流会严重影响平尾工作,所以上单翼飞机一般都将平尾放至垂尾顶部,形成T型布局,而下单翼飞机一般都是低平尾布局。
由于机翼离地高度高,上单翼飞机的起落架一般不安装在机翼上,而装在机身上。恰恰就是因为这一点,缩短了起落架支柱的长度,降低了飞机的重心,有利于在野战机场降落。
下单翼飞机的起落架一般都安装在机翼上,起落架收起时机轮通常收藏在机翼根部。从维修的角度来说,上单翼飞机由于机翼位置高,对飞机的维护修理不甚方便。而下单翼飞机则比较方便,例如波音737飞机,机翼维修时甚至可以不用梯子。
至于发动机噪声对旅客的影响,上单翼飞机翼吊发动机工作时的噪声直接传入机舱,对旅客的影响很大,有时甚至难以容忍。而对于下单翼飞机来说,由于受到机翼的阻隔,传至机舱内的噪声大大降低,从而提高了飞机的舒适性。这也是民用客机大都采用下单翼布局的一个重要原因。
为了减重 飞机翼梁有哪些设计
某通用飞机机翼结构设计简介 摘 要 为梳理某超轻型通用飞机机翼结构设计思路和总结设计方法,从飞机的机翼结构布局、设计细节和要点、关键部位的受力和传力分析等方面对机翼结构设计作了详细的介绍,其中重点介绍机翼的主要承力结构元件的设计和操纵面的受力及结构设计,并对该飞机机翼机身连接结构设计进行了较详细的论述。经过精心设计及相关强度计算验证,整个机翼结构满足设计要求,为今后通用飞机的新型号的自主研发设计提供了很好的思路并积累了宝贵的经验
飞机翼梁承受飞机翅膀的内部结构(军用大型运输机的机翼又大又薄,是如何托举起几百吨的机身而不被折断的)