1、飛設課程設計報告（襟翼篇）第 頁共9頁3.6m，合適的應該設置五個鉸支點，在材料力學上來說就是有三度靜不定,為了簡化計算，本次采用三點鉸支，將靜不定飛行器設計課程設計報告襟翼的常見結構襟翼主要分為前緣襟翼和后緣襟翼，前緣襟翼主要用于起降和大機動飛行的前緣機動襟翼。常用的后緣襟翼有簡單襟翼、單縫襟翼、雙縫襟翼、三縫襟翼、富勒襟翼和吹氣襟翼等。襟翼結構主要有單梁、 雙梁和三梁與小間距多肋組合的結構，這種結構抗聲疲勞能力強，被廣泛應用。襟翼載荷分析和建模一一彎矩和剪力分析襟翼相當于機翼 后緣的一個多支點梁。 作為機翼的一部分，它 同樣承受著剪力、彎矩 和扭矩。真實的襟翼上 載荷是相當復雜的，在 此不

2、妨作如下簡化：認 為彎矩和剪力由襟翼 主梁完全承擔。而扭矩 則由襟翼截面閉室全 部承擔。不妨把襟翼再 進一步簡化：認為它內 部只有一根梁，那么： 計算剪力和彎矩時，梁 腹板將完全承擔剪力部分，而上下緣條完全承擔彎矩帶來的正應力。襟翼展長為度降為一度。襟翼的運動方式為便于簡便計算，選取固定鉸鏈單縫襟翼作用在襟翼上的分布載荷現設單位面積氣動載荷的峰值為p，則氣動分布載荷對整個襟翼的向上（z軸負方向）的載荷為:b a_Pb4 bax + 衛(a + b) dx a又，Z = RizR2zR3z =右a 勺上D D有 Rz = I* I _ R2z _ R3z 2丿現在可以從材料力學的觀點出發，分析襟

3、 翼這根“多支點梁”的內力一一剪力和彎矩。這是個一度靜不定的梁：解除 B約束，得 到靜定的相當系統。根據B撓度為零這個位移 條件，我們可以求出 Riz、R2z、R3z的值：R2Z =11.0625m- 0.6875q2由 Fz 二 2R1z R2Z - Z span 二 0分析襟翼的內力，畫出剪力彎矩圖：這些將是選擇腹板厚度和緣條寬度的依 據。襟翼載荷分析和建模 剪流分析進一步簡化襟翼截面：認為襟翼只有一根梁。則襟翼截面將只有兩個閉室。由飛行器結 構力學可知：如果前緣閉室的面積和扭轉剛度足夠大，作用在襟翼上的絕大部分扭矩將由前緣閉室承擔。下面，我們將按照單閉室結構，用工程梁理論計算襟翼剖面上的

4、剪流：首先，得把截面氣動載荷簡化成集中力，并找到它的作用點，這也是襟翼剪力在截面上 的作用點。在截面x軸上取一點X0,對這點取矩：得到集中力的作用點x=bb -a3把主梁布置在1/3弦長處。為保證前緣閉室的剛度，我們假設前緣蒙皮和主梁腹板都足夠厚。（根據經驗，小飛機的襟翼的蒙皮3mm厚即可）。計算剪流時可能還會遇上同時使用不同材料的問題。進一步簡化襟翼模型：1、認為襟翼是全鋁合金結構的。 主梁由一塊鋁 板彎邊得到。故各部件的減縮系數 都等于1,放 心計算！2、認為只有主梁承受正應力，簡化Sx的計算。3、按照結構力學課程講義重新定義坐標系，并忽略腹板高度與襟翼最大高度（也就是前緣直徑） 之間的差

5、別。簡化后的截面圖見下面。q = qQqoQ* qQ - -k jSx:J oxSx,1= ,Sx,2=S于是：qQ,蒙皮qQ腹板Q=d =0Mt TqQpds* q。其中 Mt =Qy(e-3Q chord2(丁1 =2呂閉室川 +2dord _d4 i 32丿綜上所述：q =qQ qo,前緣蒙皮的剪流為Qq前蒙二Q(e-d2)nd2Q chord2()_d/2d3丿 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document cchord+ 2d -d /2 i HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3丿主梁腹板上的剪流

6、為:Q(e-d2)q腹板.2ndc .+ 2d 4Q chord d /2chord,3 d/2構造形式初定由前面載荷計算的假設，我們大致 知道了所要設計的襟翼的輪廓。襟翼 上的氣動載荷與機翼上的相比，是相 當小的。小飛機的襟翼一般采用單梁 式結構，采用較強的前緣閉室，后緣 采用鋁蜂窩結構。這樣的襟翼工藝性 較好，配重可以布置于前緣閉室中， 且后部較輕，有利于配平。右圖是襟 翼形式的初定：前緣蒙皮做得比后閉 室蒙皮稍厚一些，后閉室僅起維形作 用。各個部分都由鉚釘鉚接?，F在給襟翼添加細節:還有一個問題，就是襟翼前緣的中部還有一個懸掛接頭。這里的蒙皮存在開口區不能傳 遞剪流的問題。我們在主梁后面布

7、置一對斜肋。斜肋與主梁構成一副三角架，可以傳遞扭矩。 我們給出開口區的草圖：請注意，與第一張總體布置圖相比，前閉室蒙皮后面多了一上一下 兩塊三角形帶板。陰影區即為蜂窩夾層。斜肋與主梁，蒙皮帶板都是鉚接的。構件主要尺寸的確定襟翼主要承力部件是主梁（緣條 +腹板）和前緣閉室（蒙皮 +腹板）。在這一節，我們只 計算腹板、緣條和前緣蒙皮的尺寸。由于飛機設計手冊關于結構設計的部分未給出具體的計 算公式，忽略鉚釘孔對這些構件造成的削弱。1腹板：按照剪切破壞模式Qt h b在這，Q計算截面的剪力（見前面）h腹板高度b材料剪切強度極限按剪切失穩破壞模式，我們查到的公式邊界條件與這里的不符，故忽略。CT K因為

8、前緣閉室可看作受純剪切：按第三強度準則，有.b -2數據代入：Qmax - 9.9619NT S材料初選 LY-12M :有二 b =220 MPa， b b =110 MPab 222近似認為腹板高度 h d 0.054 = 0.036 m（36mm）33則 t腹板 - Qmax 二 0.0025mmh兀出于防止失穩考慮，實際上的腹板厚度t腹板-3mm，可見氣動載荷對腹板的影響很小。2、前緣蒙皮：把第四組數據代入剪流計算公式，得腹板剪qmax =3326.916（SI）,蒙皮剪流 q =3142.443（SI）3326.916tb=110MPat33. 0.0302mmJ由于沒有現成的失穩判

9、據，故根據經驗取t=3mm。后閉室基本不參與傳扭，僅從防失穩考慮，取t=2mm。3、主梁緣條的設計計算：B。則對主梁:認為彎矩全部由主梁角鋁的兩個彎邊承受。設彎邊的寬度為則,-maxmaxWz516 * F *spanWZ15chord * p * span232d * B *t腹板以第四組數據代入： =220MPa（LY-12M）二 B -1.4mm這樣，緣條的寬度改由工藝性決定，取2mm。質量平衡及鉸鏈位置計算質量平衡可以減少襟翼與翼面耦合顫振的可能性。通常襟翼鉸鏈位置靠前，靜力平衡要（為簡化計算，忽略了斜肋）求在襟翼前緣加配重。下圖我們重申一下襟翼的構成p =2700kg/mF面進行質量

10、估算:前緣閉室：前緣蒙皮：3mm前閉室肋X& 2mm主梁：角鋁：3mm后閉室：后緣蒙皮2mm斜肋X2： 2mm 蜂窩夾層：p =40kg/m2楔形塊除蜂窩夾層外，其余部件材料都是 LY-12,1前緣蒙皮:忽略中央鉸鏈開口和補強斜肋用的帶板，忽略后緣角。前緣蒙皮質量m前緣二衛2_2chord3*t前緣*span代入數據得：前緣 二 11.258kg2、前閉室肋:2肋面積Sd8chord di2單個肋的質量m肋=S *t肋 鋁，代入數據 = S =0.0078712m , 口肋=0.0078718個肋共計0.336kg。3、主梁：不考慮兩端吊耳，簡化成如圖結構。ldB就腹板2抗彎截面系數13丿腹板

11、2Wzd * B * t 腹板d3（d 2d d&十亍G廣腹板皿“卩鋁代入數據，m梁=4 0.054 0.003 3.6 2700 = 1.39968kg4、后閉室蒙皮： 共兩塊（一上一下），近似計算。2m后蒙二孑chord span t后蒙 冷呂3代入數據，2m后輛0.45 3.6 0.002 2700 = 5.832kg3上下兩片共11.664kg5、蜂窩夾層：一般的鋁蜂窩夾層密度從25kg/m3到6333kg/m 不等，在此取40 kg/m2dm蜂窩2chord3span 鋁蜂窩代入數據m蜂窩二-0.054 - 0.45 1 3.6 40 = 0.7776kg3326、楔形塊：未定，但為

12、了做重心計算，作如下假設：認為楔形塊的弦向長度為襟翼弦長的1/6,也就是chord /6。那么，楔形塊前端的高度:-d /6d ch o r d 1m楔二6 6 2代入數據，m 楔=3.2805kg繪制零件圖和裝配圖首先確定鉸鏈的位置，由第四組數據的計算結果：它可以在腹板前方 028mm的任何位 置。在此，我們把這個位置定在腹板前方25mm處。手頭上的活還是個爛攤子：中央鉸鏈接頭和操縱搖臂的形式尚未確定；3mm厚的腹板對承擔剪力和扭矩綽綽有余，但對于懸掛接頭來說又顯得過于單薄;由于與翼肋干涉，上文提 到的兩個占1/4襟翼展 長的配重鉛塊又不得不 分成四塊。先從襟翼剖面下手： 上文中的計算多是針對 前緣閉室和主梁的，配 重時又對后閉室作了很多設定。剖面圖還是比較好畫的。如下圖，為固定配重，我們在前閉室中又布置了一個1mm厚的墻。這個墻剛度較差，對前緣閉室的內力影響較小?？梢钥匆姡褐髁旱木墬l與兩層蒙皮