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飞机结构与工艺及历史发展浅述

机翼1.机翼的基本结构元件及受力机翼的基本结构元件是由纵
向骨架、横向骨架以及蒙皮和接头等组成，现将各个结构元件的作用及受
力分述如下：
1.纵向骨架——沿翼展方向安置的构件，包括梁、纵樯和桁条。
（1）梁——最强有力的纵向构件。它承受着全部或大部分的弯矩和剪
力。梁的椽条承受由弯矩而产生的正应力；腹板承受剪力。梁的数量一般
为一根或两根，也有两根以上的。机翼结构只有一根梁者称为单梁机翼；
有两根者称为双梁机翼；两根以上者称为多梁机翼；没有翼梁称为单块式
机翼。
翼梁的位置：在双翼及有支撑的机翼上，根据统计，前梁在12～18%翼弦
处；后梁在55～70%翼弦处。在悬臂式单翼机上，单梁机翼的梁位于25～
40%翼弦处。双梁机翼的前梁在20～30%翼弦处；后梁在50～70%翼弦处。
（2）纵樯——承受由弯矩和扭转而产生的剪力。与梁的区别是椽条较
弱，椽条不与机身相连。其长度与翼展相等或仅为翼展的一部分。纵樯通
常放置在机翼的前缘或后缘，与机翼上下蒙皮相连，形成一封闭的盒段以
承受扭矩。
（3）桁条——承受局部空气力载荷；支持和加强蒙皮；并将翼肋互相
连系起来。而且还可以承受由弯曲而产生的正应力。有的机翼为了更加强
蒙皮，桁条需要很密，因而导致使用波纹板来代替桁条，或者把桁条与蒙
皮作成一体，形成整体壁钣。

2.横向骨架——沿翼弦方向安置的构件。主要包括普通翼肋和加强翼
肋。

（1）普通翼肋——将纵向骨架和蒙皮连成一个整体；把由蒙皮传来的
空气动力载荷传给翼梁；并保证翼剖面之形状。参与一部分机翼结构的受
力。
（2）加强翼肋——除了起普通翼肋作用外，还承受集中载荷。

3.蒙皮——它固定在横向和纵向骨架上而形成光滑的表面。

布质蒙皮主要是承受局部空气动力载荷，并把它传给骨架。硬质蒙皮
除了上述作用外，还参与结构整体受力。视具体结构的不同，蒙皮可能承
受剪应力，也可能还承受正应力。

4.接头——把载荷从一个构件传到另一个构件上去的构件。如机翼与
机身的连接、副翼与机翼连接等，均需用接头。机翼接头的形式很多，常
见的有耳片式接头，套管式接头、对孔式接头，垫板式和角条式接头等多
种。机翼构造的发展在机翼构造的发展过程中，最主要的变化就是维形
件和受力件的逐渐合并。

在飞机发展的初期，为了减小重量，完全根据受力件和维形件分开，
并且分段地承受载荷的原理来安排机翼的构造。这种构造形式的受力骨架
是一个由翼梁、张线及横支柱（或翼肋）所组成的空间桁架系统。它承受
所有的弯矩、扭矩和剪力。机翼的表面和机翼的形状是用亚麻的蒙皮和翼
肋形成的。所以这种机翼可以叫作构架式机翼。

随着飞机速度的增大，翼载荷的增大，出现了蒙皮承受剪力和部分正
应力的梁式机翼。这种机翼构造型式的特点是有强有力的梁，以及光滑的
硬质蒙皮，这种机翼的蒙皮是金属铆接结构，为现在飞机所广泛采用。它
的翼梁腹板承受剪力，蒙皮和腹板组成的盒段承受扭矩，蒙皮也参与翼梁
椽条的承受弯矩的作用。但是梁式机翼的蒙皮较薄，桁条也较少，有的机
翼的桁条还是分段断开的，有的甚至没有桁条。因此梁式机翼蒙皮承受由
弯矩引起的拉压作用不大。

飞机场速度进一步增大，为保持机翼有足够的局部刚度和抗扭刚度，
需要加厚蒙皮和增多桁条。这样，由厚蒙皮和桁条组成的壁钣已经能够承
担大部分弯矩，因而梁的椽条可以减弱，直至变为纵樯，于是就发展成为
单块式机翼。

它的特点是全部弯矩主要由桁条所加强的蒙皮壁钣来承受。结构中的
梁变成了纵樯，主要只承受剪力。其椽条部分很弱，只用来固定蒙皮。图
5.4是一种高速飞机的单块式机翼的构造。上下壁钣分开制造，装配时先
将蒙皮放在托架上，然后将骨架铆在蒙皮上，因而能得到更准确的外形。
在单块式机翼内，维形件和受力件已经完全合并了。

至于三角机翼，由于展弦比很小而机翼根部的弦长很大，因此不仅机
翼本身的纵向和横向构件布置比较复杂，而且机翼与机身的连接接头也很
多。图5.5是我国歼击7型飞机的三角机翼构造图。增升原理与装
置高速飞机机翼的构造和外形，主要是从有利于作高速飞行的观点
来设计的。这种机翼在高速飞行时，即使迎角很小，但由于速度大，仍然
可产生足够的升力来维持水平飞行。但在低速时，特别是起飞和着陆时，
由于速度大大降低，虽然增大迎角，升力仍然很小，不能维持飞机的平飞。
为此，需要在机翼上采用增升装置。

增升装置的增升原理不外乎下列四种。

1.增大机翼剖面的弯度

2.增大机翼面积

3.控制机翼上附面层，使气流不致过早分离。

4.在机翼上引入发动机喷气流，改变空气在机翼上的流动状态。

不同的增升原理，其增升效果不尽相同。图5.6表示在不同的增升原
理下—α曲线的变化情况。

根据这四项原理，在机翼上采用不同的增升装置，