從空氣動力的角度來看,它實際上與幾何扭轉的作用相同,也起控製機翼展向升力分布的作用。這種情況稱為氣動扭轉。在實際機翼上,常見的是氣動扭轉,或兩者兼有。
(八)前緣缺口多開在後掠翼和三角翼半翼展中間前緣處,缺口長度約為弦長的5%。在大迎角時缺口處氣流產生強烈的旋渦,改變機翼升力沿展向的分布,同時也起防止翼梢氣流分離的作用。
(九)前緣鋸齒外翼的翼弦向前延伸10%左右,使機翼前緣呈鋸齒狀。它多用於後掠和三角薄機翼,作用與翼刀類似。
在很多前緣較尖的薄機翼上,前伸部分的前緣適當修圓一些,並像前緣襟翼那樣下偏一個角度(前緣下垂)。它可以改善外翼氣流流動狀況,改善機翼在大迎角時的縱向穩定性。
(十)錐形扭轉機翼的前緣部分從翼根到翼梢逐漸增加下垂的範圍和角度,使前緣部分的弦麵成為錐麵的一部分。錐形扭轉多用於超音速三角翼飛機。錐形扭轉可以推遲尖銳前緣機翼的氣流分離,並且使前緣吸力向前傾斜,因而可以降低飛行中的誘導阻力。
(十一)機翼受載飛行中作用在機翼上的主要載荷是空氣動力(氣動載荷)。它可分解為升力和阻力。機翼阻力比升力小得多,且機翼弦向剛性很大,由阻力引起的機翼變形和內力很小。對機翼來說,主要的氣動載荷是升力。
在穩定平飛時,如果忽略平尾上較小的升力,則飛機的重力全由機翼升力來平衡。這時的升力還不算太大,但是飛機在飛行中要經常變換姿態。如由平飛轉向爬升,由下滑中拉起,水平轉彎以及空中翻筋鬥等,都具有曲線機動飛行的特點。其離心力(慣性力)是由機翼提供的額外升力來平衡的。這時機翼的升力就大於飛機重力。
機翼升力與飛機重力之比稱為過載係數n。常用n表示飛機的受載情況。在穩定平飛狀態時n=1(或稱1g飛行)。
飛機從俯衝中拉起或平飛中遇到垂直向上的陣風時n>1,機翼升力等於nG(G為飛機重力)。當n為負值時表示飛機處於負升力狀態。對於需要作劇烈機動飛行的殲擊機,其最大過載係數可達6~9;對於運輸機n=2.5左右。機翼在升力、重力和慣性力作用下向上彎曲,並在結構內部引起內力(彎曲應力)。機翼上表麵受壓,下表麵受拉,因而在翼剖麵上產生一個平衡外載的彎矩和垂直向上的切力。
此外機翼的外載荷常與結構彎曲中心不一致,還會引起機翼的扭轉變形。由於機翼剖麵為扁平狀,對於承受扭轉非常不利。
(十二)機翼結構機翼由表麵的蒙皮和內骨架組成。機翼結構的基本作用是構成機翼的流線外形,同時將外載荷傳給機身。機翼結構在外載荷作用下應具有足夠的強度、剛度和壽命。足夠的剛度既指蒙皮在氣動載荷作用下保持翼型形狀的能力,也包含機翼抵抗扭轉和彎曲變形的能力。
(十三)蒙皮是構成並保持機翼形狀不可缺少的結構元件。
早期飛機上的布質蒙皮(蒙布)僅起維持外形的作用,機翼上的氣動力通過蒙布的張力傳遞給機翼骨架。隨著飛機飛行速度的提高,氣動載荷增大,蒙布因難以保持外形而漸被淘汰。采用金屬鋁蒙皮後,開始用它與骨架一起作為主要受力構件,首先是用來傳遞扭矩載荷。由於蒙皮沿機翼外廓分布,所以能提高機翼扭轉剛度。後來氣動載荷進一步增大,要求提高機翼扭轉剛度,蒙皮厚度不斷增加,同時為了提高蒙皮的剛度又用桁條加強,因此蒙皮在承受機翼彎矩方麵起越來越大的作用。
(十四)縱向骨架指沿翼展方向布置的構件,包括翼梁、縱牆和桁條。在蒙布機翼上,翼梁是承受彎矩的唯一構件。翼梁有上、下緣條和腹板(在桁架梁中腹板由支柱和斜支柱取代)組成。上、下緣條以受拉、受壓的方式承受彎矩載荷。如機翼受到向上的彎矩,則上緣條受壓、下緣條受拉。緣條內的拉、壓應力(軸向正應力)組成平衡彎矩載荷的力偶。腹板則以受剪的方式傳遞切力載荷。縱牆與翼梁構造相似,但緣條要細得多,它多布置在靠近前後緣處,用於傳遞切力載荷,增加機翼扭轉剛度。
桁條是沿展向與蒙皮內表麵相連的型材(其剖麵有角形、T形、Z形和∏形等)。桁條可增加蒙皮承受局部氣動載荷的剛度,在蒙皮受剪時提供支持,並與蒙皮一起組成承彎的主要受力構件。
(十五)橫向骨架是指機翼弦向構件,由普通翼肋和加強翼肋組成。普通翼肋的作用是維持機翼剖麵形狀,將蒙皮傳來的氣動載荷以剪流的形式傳給腹板。加強翼肋的作用是將副翼、襟翼、起落架接頭傳來的集中力分散傳遞給翼梁、縱牆和蒙皮等構件。
機翼按其主要承彎結構元件的不同分為梁式機翼和單塊式機翼。
(十六)梁式機翼由翼梁承受大部或全部彎矩載荷的機翼。
其結構特點是翼梁緣條粗大,有的用高強度合金鋼製造,蒙皮較薄,桁條較少或根本無桁條。按翼梁的數目可分為單梁式、雙梁式和多梁式機翼。梁式機翼在輕型飛機上應用較多。
(十七)單塊式機翼較厚的蒙皮和桁條組成機翼上下壁板,壁板以沿展向受拉壓的方式承受彎矩載荷。前、後翼梁都比較弱。在機翼的前後緣裝有前緣襟翼、後緣襟翼和副翼等活動翼麵,所以單塊式機翼僅在前後梁之間的中央部分為受力的上下壁板,形成一個翼盒,稱為盒形梁。
超音速殲擊機常用小展弦比的薄機翼。由於機翼厚度小,氣動載荷大,為了保證一定的扭轉剛度,需要用厚蒙皮,將上下桁條連成一體,構成多梁(或多腹板)結構的機翼。這種機翼可以取消普通翼肋。在三角機翼上,由於弦向尺寸很大,也多采用類似的多梁結構。
六、副翼
裝在機翼外側後緣、用於控製飛機繞機身縱軸滾轉的操縱麵。在外形上,它是機翼後緣的一部分。左、右副翼對稱地裝在左、右機翼上,其偏轉由駕駛員控製。右副翼上偏時,左副翼向下。這樣,左、右機翼升力不相等而構成一個使飛機向右滾轉的力矩。反之,就會產生使飛機向左滾轉的力矩。飛機要維持一定的滾轉速度或要製止滾轉,都需要由副翼提供必要的力矩。如果機翼是剛性的,則副翼麵積越大,越靠機翼外側,產生的力矩也越大。實際上飛機是彈性的,當副翼偏轉時,還產生一個使機翼扭轉變形的氣動力矩,使副翼效率降低。而副翼越靠近機翼外側,由於那裏扭轉剛度低,副翼效率下降越多。在高亞音速旅客機上,由於機翼展弦副翼比大且帶後掠,副翼效率下降尤為突出,在高速時甚至會引起滾轉力矩的反向,這個現象稱為副翼反逆(副翼反效)。
有些飛機在機翼內側增設一對副翼。低速時用原來的外側副翼,高速時僅用內側副翼,由於所在部位扭轉剛度大,仍能保持足夠的效率。內側副翼常稱為全速副翼。
有時在機翼翼麵上裝設擾流片,用以輔助副翼增加滾轉力矩。擾流片也對稱地布置在兩邊機翼上。左擾流片向上打開時,右擾流片不動。這樣,左翼升力減小而使飛機向左側滾轉。反之,飛機向右滾轉。
副翼構造簡單,基本骨架由一根梁和若幹肋組成,通過兩個以上懸掛接頭與機翼後梁上的接頭相連。副翼轉軸位置較靠前,為使副翼重心盡量靠近轉軸(以防止出現副翼顫振),一般要在副翼前緣處裝設配重。