[發明專利]一種無長桁和肋腹板的翼面及其強度計算方法

有效

• 申請號: 201811342944.1
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109902330B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 譚建;李偉
• 申請（專利權）人: 中航通飛華南飛機工業有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 張毓靈

本發明屬于飛機結構強度計算技術，具體涉及一種無長桁和肋腹板的翼面及其強度計算方法。本發明無長桁和肋腹板的翼面，采用無長桁和無腹板設計，包括前梁、中梁、后梁、肋緣條以及蒙皮。本發明所提供的無長桁和肋腹板的翼面的強度計算方法將翼面彎矩和剪力集中通過前梁、中梁、后梁承受，翼面扭矩通過蒙皮和三根梁組成的封閉盒段承受，并以此載荷傳遞路徑進行翼面強度計算，其中，蒙皮按照曲板張力場計算。本發明采用無長桁和肋腹板的結構布置方案能減少零件數量、制造成本和結構重量，同時提供的這種類型翼面強度計算方法，能夠用于指導這種類型翼面結構的設計和強度計算，具有較大的實際應用價值。

技術領域

本發明屬于飛機結構強度計算技術，具體涉及一種無長桁和肋腹板的翼面及其強度計算方法。

背景技術

傳統的飛機翼面結構一般由梁、長桁、蒙皮和翼肋組成，其中，長桁用于傳遞翼面彎矩，翼肋的主要作用是傳遞局部氣動載荷、維持剖面形狀、為長桁提供支持，通常為帶有減輕孔的腹板肋。對于采用T形尾翼的大型四發渦槳飛機，垂尾的翼形厚度通常很大，取消長桁和肋腹板可以減輕重量。然而對于這種無長桁和肋腹板的翼面結構，國內外均沒有給出可供參考的結構布置方式和強度計算方法，因此難以進行工程化。

發明內容

本發明的目的是：提供一種結構可靠、重量輕的無長桁和肋腹板的翼面。

另外，還提供該無長桁和肋腹板的翼面的強度計算方法，用于指導這種類型翼面結構的設計和強度計算。

本發明的技術方案是:一種無長桁和肋腹板的翼面，其包括前梁、中梁、后梁、肋緣條以及蒙皮，其中，前梁、中梁、后梁的兩端均與肋緣條連接形成翼盒，并由蒙皮包覆，整個翼盒內部為空腔，通過中梁起支撐作用。

一種無長桁和肋腹板的翼面的強度計算方法，將翼面彎矩和剪力集中通過前梁、中梁、后梁承受，翼面扭矩通過蒙皮和三個梁組成的封閉盒段承受，并以此力場分布進行翼面強度計算，其中，蒙皮按照曲板張力場計算。

所述的無長桁和肋腹板的翼面強度計算方法，其包括如下步驟：

步驟一、布置前梁、中梁、后梁位置，根據切面彎矩初步定義梁緣條截面面積，根據剪力大下初步定義梁腹板厚度；

步驟二、根據壽命和使用要求初步確定蒙皮的初始穩定性要求；

步驟三、根據蒙皮的初始穩定性要求，確定肋間距和蒙皮厚度之間的比值；

步驟四、根據局部氣動載荷、與周邊結構的連接形式初步確定肋緣條的截面形狀和參數；

步驟五、完成翼面結構布置和初始尺寸定義后，建立有限元模型；

步驟六、提取有限元模型中各單元的載荷，用于后續的計算；

步驟七、校核三個梁的應力，進行張力場計算校核蒙皮和肋緣條應力；

步驟八、根據計算結果調整和優化翼面結構參數；

步驟九、建立細節有限元模型，進行線性/非線性的靜力、屈曲和后屈曲計算；

步驟十、根據細節有限元模型的后屈曲計算結果，計算疲勞壽命，如果壽命不滿足要求，則重復步驟二～步驟十；

步驟十一、試驗驗證。

所述的無長桁和肋腹板的翼面強度計算方法步驟十中，根據蒙皮屈曲后的拉伸應力計算疲勞壽命。

本發明的有益效果：對于采用T形尾翼的大型四發渦槳飛機，本發明垂直安定面盒段采用無長桁和肋腹板的結構方案，有零件數量少、重量輕的優勢。同時本發明給出了這種翼面結構的強度計算方法，流程清晰明了，可以用于指導T尾飛機的垂直安定面盒段的結構設計和強度計算，能夠有效縮短設計周期，提高設計效率。

附圖說明