描述機(jī)翼外形的主要幾何參數(shù)有翼展、翼面積(機(jī)翼俯仰投影面積)、后掠角(主要有前緣后掠角、1/4 弦后掠角等)、上反角、翼剖面形狀(翼型)等(圖2a)。常用基本翼型有低速翼型、尖峰翼型、超臨界翼型和前緣較尖銳的超音速翼型。此外還有以下一些重要的相對(duì)參數(shù):①展弦比:機(jī)翼翼展與平均弦長(zhǎng)(機(jī)翼面積被翼展除)之比;②梢根比:機(jī)翼翼梢弦長(zhǎng)與翼根弦長(zhǎng)之比;③翼型相對(duì)厚度:翼型最大厚度與弦長(zhǎng)之比。
這些參數(shù)對(duì)機(jī)翼的空氣動(dòng)力特性、機(jī)翼受載和結(jié)構(gòu)重量都有重要影響。扭轉(zhuǎn) 各翼剖面翼弦不在同一平面內(nèi)的機(jī)翼叫扭轉(zhuǎn)機(jī)翼。在后掠機(jī)翼上,通常是將翼梢剖面相對(duì)根部剖面向下扭轉(zhuǎn),使翼梢剖面迎角減?。ㄘ?fù)扭轉(zhuǎn))。這樣,使翼梢部分升力降低,可防止翼梢先開始失速,稱為幾何扭轉(zhuǎn)。在有的機(jī)翼上,雖然各剖面翼弦在同一平面上(無(wú)幾何扭轉(zhuǎn)),但是沿展向采用了不同彎度的非對(duì)稱翼型。從空氣動(dòng)力的角度來(lái)看,它實(shí)際上與幾何扭轉(zhuǎn)的作用相同,也起控制機(jī)翼展向升力分布的作用。這種情況稱為氣動(dòng)扭轉(zhuǎn)。在實(shí)際機(jī)翼上,常見的是氣動(dòng)扭轉(zhuǎn),或兩者兼有。
前緣缺口 多開在后掠翼和三角翼半翼展中間前緣處,缺口長(zhǎng)度約為弦長(zhǎng)的5%(圖3b)。在大迎角時(shí)缺口處氣流產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋渦,改變機(jī)翼升力沿展向的分布,同時(shí)也起防止翼梢氣流分離的作用。
前緣鋸齒 外翼的翼弦向前延伸10%左右,使機(jī)翼前緣呈鋸齒狀(圖3c)。它多用于后掠和三角薄機(jī)翼,作用與翼刀類似。在很多前緣較尖的薄機(jī)翼上,前伸部分的前緣適當(dāng)修圓一些,并像前緣襟翼那樣下偏一個(gè)角度(前緣下垂)。它可以改善外翼氣流流動(dòng)狀況,改善機(jī)翼在大迎角時(shí)的縱向穩(wěn)定性。
錐形扭轉(zhuǎn) 機(jī)翼的前緣部分從翼根到翼梢逐漸增加下垂的范圍和角度,使前緣部分的弦面成為錐面的一部分(圖3d)。錐形扭轉(zhuǎn)多用于超音速三角翼飛機(jī)。錐形扭轉(zhuǎn)可以推遲尖銳前緣機(jī)翼的氣流分離,并且使前緣吸力向前傾斜,因而可以降低飛行中的誘導(dǎo)阻力(見空氣動(dòng)力特性)。
飛行中作用在機(jī)翼上的主要載荷是空氣動(dòng)力(氣動(dòng)載荷)。它可分解為升力和阻力。機(jī)翼阻力比升力小得多,且機(jī)翼弦向剛性很大,由阻力引起的機(jī)翼變形和內(nèi)力很小。對(duì)機(jī)翼來(lái)說(shuō),主要的氣動(dòng)載荷是升力。
在穩(wěn)定平飛時(shí),如果忽略平尾上較小的升力,則飛機(jī)的重力全由機(jī)翼升力來(lái)平衡。這時(shí)的升力還不算太大,但是飛機(jī)在飛行中要經(jīng)常變換姿態(tài)。如由平飛轉(zhuǎn)向爬升,由下滑中拉起,水平轉(zhuǎn)彎以及空中翻筋斗等,都具有曲線機(jī)動(dòng)飛行的特點(diǎn)。其離心力(慣性力)是由機(jī)翼提供的額外升力來(lái)平衡的。這時(shí)機(jī)翼的升力就大于飛機(jī)重力。機(jī)翼升力與飛機(jī)重力之比稱為過(guò)載系數(shù)n。常用n表示飛機(jī)的受載情況。在穩(wěn)定平飛狀態(tài)時(shí)n=1(或稱1g飛行)。飛機(jī)從俯沖中拉起或平飛中遇到垂直向上的陣風(fēng)時(shí)n>1(圖4),機(jī)翼升力等于nG(G為飛機(jī)重力)。當(dāng)n為負(fù)值時(shí)表示飛機(jī)處于負(fù)升力狀態(tài)。對(duì)于需要作劇烈機(jī)動(dòng)飛行的殲擊機(jī),其最大過(guò)載系數(shù)可達(dá)6~9;對(duì)于運(yùn)輸機(jī),n=2.5左右。機(jī)翼在升力、重力和慣性力作用下向上彎曲,并在結(jié)構(gòu)內(nèi)部引起內(nèi)力(彎曲應(yīng)力)。機(jī)翼上表面受壓,下表面受拉,因而在翼剖面上產(chǎn)生一個(gè)平衡外載的彎矩和垂直向上的切力。它們沿翼展方向的變化見圖5 。此外機(jī)翼的外載荷常與結(jié)構(gòu)彎曲中心不一致,還會(huì)引起機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)變形。由于機(jī)翼剖面為扁平狀,對(duì)于承受扭轉(zhuǎn)非常不利。
機(jī)翼由表面的蒙皮和內(nèi)骨架組成。機(jī)翼結(jié)構(gòu)的基本作用是構(gòu)成機(jī)翼的流線外形,同時(shí)將外載荷傳給機(jī)身。機(jī)翼結(jié)構(gòu)在外載荷作用下應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和壽命。足夠的剛度既指蒙皮在氣動(dòng)載荷作用下保持翼型形狀的能力,也包含機(jī)翼抵抗扭轉(zhuǎn)和彎曲變形的能力(圖6 )。
蒙皮 是構(gòu)成并保持機(jī)翼形狀不可缺少的結(jié)構(gòu)元件。早期飛機(jī)上的布質(zhì)蒙皮(蒙布)僅起維持外形的作用,機(jī)翼上的氣動(dòng)力通過(guò)蒙布的張力傳遞給機(jī)翼骨架。隨著飛機(jī)飛行速度的提高,氣動(dòng)載荷增大,蒙布因難以保持外形而漸被淘汰。采用金屬鋁蒙皮后,開始用它與骨架一起作為主要受力構(gòu)件,首先是用來(lái)傳遞扭矩載荷。由于蒙皮沿機(jī)翼外廓分布,所以能提高機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度。后來(lái)氣動(dòng)載荷進(jìn)一步增大,要求提高機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度,蒙皮厚度不斷增加,同時(shí)為了提高蒙皮的剛度又用桁條加強(qiáng),因此蒙皮在承受機(jī)翼彎矩方面起越來(lái)越大的作用。聯(lián)系客服