【簡介:】里面圖文并茂,很詳細的。
機翼是飛機的重要部件之一,安裝在機身上。其最主要作用是產(chǎn)生升力,同時也可以在機翼內(nèi)布置彈藥倉和油箱,在飛行中可以收藏起落架。另外,在機翼上還安
里面圖文并茂,很詳細的。
機翼是飛機的重要部件之一,安裝在機身上。其最主要作用是產(chǎn)生升力,同時也可以在機翼內(nèi)布置彈藥倉和油箱,在飛行中可以收藏起落架。另外,在機翼上還安裝有改善起飛和著陸性能的襟翼和用于飛機橫向操縱的副翼,有的還在機翼前緣裝有縫翼等增加升力的裝置。
由于飛機是在空中飛行的,因此和一般的運輸工具和機械相比,就有很大的不同。飛機的各個組成部分要求在能夠滿足結(jié)構(gòu)強度和剛度的情況下盡可能輕,機翼自然也不例外,加之機翼是產(chǎn)生升力的主要部件,而且許多飛機的發(fā)動機也安裝在機翼上或機翼下,因此所承受的載荷就更大,這就需要機翼有很好的結(jié)構(gòu)強度以承受這巨大的載荷,同時也要有很大的剛度保證機翼在巨大載荷的作用下不會過分變形。
機翼的基本受力構(gòu)件包括縱向骨架、橫向骨架、蒙皮和接頭。其中接頭的作用是將機翼上的載荷傳遞到機身上,而有些飛機整個就是一個大的飛翼,如B2隱形轟炸機則根本就沒有接頭。以下是典型的梁式機翼的結(jié)構(gòu)。
一、縱向骨架 機翼的縱向骨架由翼梁、縱檣和桁條等組成,所謂縱向是指沿翼展方向,它們都是沿翼展方向布置的。
* 翼梁是最主要的縱向構(gòu)件,它承受全部或大部分彎矩和剪力。翼梁一般由凸緣、腹板和支柱構(gòu)成(如圖所示)。凸緣通常由鍛造鋁合金或高強度合金鋼制成,腹板用硬鋁合金板材制成,與上下凸緣用螺釘或鉚釘相連接。凸緣和腹板組成工字型梁,承受由外載荷轉(zhuǎn)化而成的彎矩和剪力。
* 縱檣與翼梁十分相像,二者的區(qū)別在于縱檣的凸緣很弱并且不與機身相連,其長度有時僅為翼展的一部分??v檣通常布置在機翼的前后緣部分,與上下蒙皮相連,形成封閉盒段,承受扭矩??亢缶壍目v檣還可以懸掛襟翼和副翼。
* 桁條是用鋁合金擠壓或板材彎制而成,鉚接在蒙皮內(nèi)表面,支持蒙皮以提高其承載能力,并共同將氣動力分布載荷傳給翼肋。
二、橫向骨架 機翼的橫向骨架主要是指翼肋,而翼肋又包括普通翼肋和加強翼肋,橫向是指垂直于翼展的方向,它們的安裝方向一般都垂直于機翼前緣。
* 普通翼肋的作用是將縱向骨架和蒙皮連成一體,把由蒙皮和桁條傳來的空氣動力載荷傳遞給翼梁,并保持翼剖面的形狀。
* 加強翼肋就是承受有集中載荷的翼肋。
隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的進步,新的飛行動力理論的應(yīng)用,飛機機身的外形也呈現(xiàn)千姿百態(tài),變化多端,如隱身戰(zhàn)斗機所使用的機翼和機身融為一體的翼身融合體;除去機身和尾翼的飛翼;除去機翼的升力體機身;以汽車作為機身的汽車飛機等等。
三、蒙皮 蒙皮是包圍在機翼骨架外的維形構(gòu)件,用粘接劑或鉚釘固定于骨架上,形成機翼的氣動力外形。蒙皮除了形成和維持機翼的氣動外形之外,還能夠承受局部氣動力。早期低速飛機的蒙皮是布質(zhì)的,而如今飛機的蒙皮多是用硬鋁板材制成的金屬蒙皮。
* 按機翼的數(shù)量分類:可分為單翼機、雙翼機、多翼機等;
* 按機翼的平面形狀分類:可分為平直翼、后掠翼、前掠翼、三角翼等等;
* 按機翼的構(gòu)造形式分類:可分為構(gòu)架式、梁式、壁板式、整體式等等。
此外,機翼的剖面形狀也是多種多樣,隨著生產(chǎn)技術(shù)以及流體力學的發(fā)展,從早期的平直矩形機翼剖面到后來的流線形剖面、菱形剖面,機翼的升力性能越來越好,相反受到的空氣阻力越來越小,也就是說機翼的升力系數(shù)越來越大,相同面積的機翼所產(chǎn)生的升力就越來越大。
盡管機翼的外形五花八門、多種多樣,然而,不論采用什么樣的形狀,設(shè)計者都必須使飛機具有良好的氣動外形,并且使結(jié)構(gòu)重量盡可能的輕。所謂良好的氣動外形,是指升力大、阻力小、穩(wěn)定操縱性好。以下是用來衡量機翼氣動外形的主要幾何參數(shù)
翼展:翼展是指機翼左右翼尖之間的長度,一般用l表示。
翼弦:翼弦是指機翼沿機身方向的弦長。除了矩形機翼外,機翼不同地方的翼弦是不一樣的,有翼根弦長b0、翼尖弦長b1。一般常用的弦長參數(shù)為平均幾何弦長bav,其計算方法為:bav=(b0+b1)/2。
展弦比:翼展l和平均幾何弦長bav的比值叫做展弦比,用λ表示,其計算公式可表示為:λ=l/ bav。同時,展弦比也可以表示為翼展的平方于機翼面積的比值。展弦比越大,機翼的升力系數(shù)越大,但阻力也增大,因此,高速飛機一般采用小展弦比的機翼。
后掠角:后掠角是指機翼與機身軸線的垂線之間的夾角。后掠角又包括前緣后掠角(機翼前緣與機身軸線的垂線之間的夾角,一般用χ0表示)、后緣后掠角(機翼后緣與機身軸線的垂線之間的夾角,一般用χ1表示)及1/4弦線后掠角(機翼1 /4弦線與機身軸線的垂線之間的夾角,一般用χ0.25表示)。如果飛機的機翼向前掠,則后掠角就為負值,變成了前掠角。
根梢比:根梢比是翼根弦長b0與翼尖弦長b1的比值,一般用η表示,η=b0/b1。
相對厚度:相對厚度是機翼翼型的最大厚度與翼弦b的比值。
除此之外,機翼在安裝時還可能帶有上反角或者下反角。
上反角是指機翼基準面和水平面的夾角,當機翼有扭轉(zhuǎn)時,則是指扭轉(zhuǎn)軸和水平面的夾角。當上反角為負時,就變成了下反角(Cathedral angle)。
機身 飛機機身的功用主要是裝載人員、貨物、燃油、武器、各種裝備和其他物資,它還可用于連接機翼、尾翼、起落架和其他有關(guān)的構(gòu)件,并把它們連接成為一個整體。
按照機身的功用,首先在使用方面,應(yīng)要求它具有盡可能大的空間,使它的單位體積利用率最高,以便能裝載更多的人和物資,同時連接必須安全可靠。應(yīng)有良好的通風加溫和隔音設(shè)備;視界必須廣調(diào),以利于飛機的起落。
其次在氣動方面,它的迎風面積應(yīng)減小到最小,表面應(yīng)光滑,形狀應(yīng)流線化而沒有突角和縫隙,以便盡可能地減小阻力。
另外,在保證有足夠的強度、剛度和抗疲勞的能力情況下,應(yīng)使它的重量最輕。對于具有氣密座艙的機身,抗疲勞的能力尤為重要。
飛機機身的型式一般有機身型、船身型和短艙型,機身型是陸上飛機的機體,水上飛機機體一般采用船身型,至于短艙型則是沒有尾翼的機體,它包括雙機身和雙尾撐。
另外,二戰(zhàn)中還有一種偵察/轟炸飛機,介于雙機身和雙尾撐形式之間:一側(cè)機身有座艙,另一側(cè)機身則連接尾翼,這種不對稱布局在飛機上較少見。機身的外形和發(fā)動機的類型、數(shù)目及安裝位置有關(guān)。例如活塞發(fā)動機螺旋槳式飛機的機身,就與噴氣式發(fā)動機飛機的機身有所不同。
從機身外形來看,不外乎側(cè)面形狀和剖面形狀兩種。側(cè)面形狀一般為拉長的流線體?,F(xiàn)代飛機的側(cè)面形狀受到駕駛艙的很大影響。有的駕駛艙平滑地露于氣流之中,有的則埋藏在機身之內(nèi),前者多用于中小型飛機,后者多用于大型飛機。
現(xiàn)代超音速戰(zhàn)斗機根據(jù)跨音速飛行的阻力特點,首先采用了跨音速面積律,即安裝機翼部位的機身截面適當縮小,形成蜂腰機身;其次它的機頭往往做得很尖,或者在頭部用空速管作為激波桿,遠遠地伸出在迎面氣流之中。這也有助于削弱激波的強度,減小波阻;第三是隨著速度的不斷增長,飛機機身的“長細比”不斷增大,即用細而長的旋轉(zhuǎn)體作機身?,F(xiàn)代超音速飛機機身的長細比已超過10。所謂長細比即是機身長度與機身剖面的最大直徑的比值,這一比值越大,則機身越細越長。而且隨著速度的提高,飛機機身相對于機翼尺寸也越來越大。
還有些超音速飛機為了減小阻力,盡量將駕駛艙埋藏于機身外形輪廓線之內(nèi)。這樣就使得飛機在著陸時座艙視界大大惡化。為了改善這種情況,就將機頭做成活動的,著陸時可以下垂。例如“協(xié)和”號超音速旅客機機頭就可下垂17.5度。
其機頭可有三種狀態(tài)。超音速飛行時,機頭呈流線形;亞音速飛行時,檔整流罩放下,以擴大駕駛員的視界;進場和著陸時則全部下垂,駕駛員視界就更擴大了。常用的機身剖面形狀有圓、橢圓、方、梯形等,這些形狀適用于不同用途及速度范圍的飛機。例如低速飛機可用方形,而具有氣密座艙的高亞音速大型客機,則多用圓形或橢圓形。噴氣式戰(zhàn)斗機一般采用不規(guī)則的形狀。
隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的進步,新的飛行動力理論的應(yīng)用,飛機機身的外形也呈現(xiàn)千姿百態(tài),變化多端,如隱身戰(zhàn)斗機所使用的機翼和機身融為一體的翼身融合體;除去機身和尾翼的飛翼;除去機翼的升力體機身;以汽車作為機身的汽車飛機等等。