[发明专利]一种无长桁和肋腹板的翼面及其强度计算方法

说明书

本发明属于飞机结构强度计算技术，具体涉及一种无长桁和肋腹板的翼面及其强度计算方法。本发明无长桁和肋腹板的翼面，采用无长桁和无腹板设计，包括前梁、中梁、后梁、肋缘条以及蒙皮。本发明所提供的无长桁和肋腹板的翼面的强度计算方法将翼面弯矩和剪力集中通过前梁、中梁、后梁承受，翼面扭矩通过蒙皮和三根梁组成的封闭盒段承受，并以此载荷传递路径进行翼面强度计算，其中，蒙皮按照曲板张力场计算。本发明采用无长桁和肋腹板的结构布置方案能减少零件数量、制造成本和结构重量，同时提供的这种类型翼面强度计算方法，能够用于指导这种类型翼面结构的设计和强度计算，具有较大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于飞机结构强度计算技术，具体涉及一种无长桁和肋腹板的翼面及其强度计算方法。

背景技术

传统的飞机翼面结构一般由梁、长桁、蒙皮和翼肋组成，其中，长桁用于传递翼面弯矩，翼肋的主要作用是传递局部气动载荷、维持剖面形状、为长桁提供支持，通常为带有减轻孔的腹板肋。对于采用T形尾翼的大型四发涡桨飞机，垂尾的翼形厚度通常很大，取消长桁和肋腹板可以减轻重量。然而对于这种无长桁和肋腹板的翼面结构，国内外均没有给出可供参考的结构布置方式和强度计算方法，因此难以进行工程化。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构可靠、重量轻的无长桁和肋腹板的翼面。

另外，还提供该无长桁和肋腹板的翼面的强度计算方法，用于指导这种类型翼面结构的设计和强度计算。

本发明的技术方案是:一种无长桁和肋腹板的翼面，其包括前梁、中梁、后梁、肋缘条以及蒙皮，其中，前梁、中梁、后梁的两端均与肋缘条连接形成翼盒，并由蒙皮包覆，整个翼盒内部为空腔，通过中梁起支撑作用。

一种无长桁和肋腹板的翼面的强度计算方法，将翼面弯矩和剪力集中通过前梁、中梁、后梁承受，翼面扭矩通过蒙皮和三个梁组成的封闭盒段承受，并以此力场分布进行翼面强度计算，其中，蒙皮按照曲板张力场计算。

所述的无长桁和肋腹板的翼面强度计算方法，其包括如下步骤：

步骤一、布置前梁、中梁、后梁位置，根据切面弯矩初步定义梁缘条截面面积，根据剪力大下初步定义梁腹板厚度；

步骤二、根据寿命和使用要求初步确定蒙皮的初始稳定性要求；

步骤三、根据蒙皮的初始稳定性要求，确定肋间距和蒙皮厚度之间的比值；

步骤四、根据局部气动载荷、与周边结构的连接形式初步确定肋缘条的截面形状和参数；

步骤五、完成翼面结构布置和初始尺寸定义后，建立有限元模型；

步骤六、提取有限元模型中各单元的载荷，用于后续的计算；

步骤七、校核三个梁的应力，进行张力场计算校核蒙皮和肋缘条应力；

步骤八、根据计算结果调整和优化翼面结构参数；

步骤九、建立细节有限元模型，进行线性/非线性的静力、屈曲和后屈曲计算；

步骤十、根据细节有限元模型的后屈曲计算结果，计算疲劳寿命，如果寿命不满足要求，则重复步骤二～步骤十；

步骤十一、试验验证。

所述的无长桁和肋腹板的翼面强度计算方法步骤十中，根据蒙皮屈曲后的拉伸应力计算疲劳寿命。

本发明的有益效果：对于采用T形尾翼的大型四发涡桨飞机，本发明垂直安定面盒段采用无长桁和肋腹板的结构方案，有零件数量少、重量轻的优势。同时本发明给出了这种翼面结构的强度计算方法，流程清晰明了，可以用于指导T尾飞机的垂直安定面盒段的结构设计和强度计算，能够有效缩短设计周期，提高设计效率。

附图说明