飛機機翼結構的案例
基于曲面的飛機機翼結構參數化設計
<FONT color=#000000 size=4>以某型無人機機翼結構設計為例,介紹在計算機輔助三維交互應用(Computer Aided Three-dimensional Interactive Application,catia)軟件三維設計環境下,基于機翼理論外形曲面的機翼結構參數化設計方法。通過完整數據鏈的全相關結構設計,實現設計更改過程的全模型自動更新,設計周期縮短,成本降低。</FONT><FONT color=#6f6f6f> </FONT><BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-09-25 23:21:21被火沙評為3星級，為發貼者加分60。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>
基于曲面的飛機機翼結構參數化設計.rar
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<p>本PCL程序可實現飛機機翼結構有限元模型一分鐘快速建模，極大地節約建模時間。</p><p>可自定義參數包括：</p><p>根梢比、根弦長、 翼尖弦長、后掠角、展長、肋數、長桁數及位置角度、墻(梁)數及各位置角度、機翼翼型數據等。</p><p>可自動劃分網格，單元類型為1維桿單元、2維殼單元，并施加分布氣動載荷、設置材料屬性、邊界條件等，輸出結果為相應的db有限元模型。</p><p>相關路徑參數根據自己電腦安裝路徑進行設置即可運行。</p><p>建模演示視頻如下：</p><div contenteditable="false" width="100%"><jsk id="C_Playb0b080d16acc71f0bfff4531859c0102" videoid="b0b080d16acc71f0bfff4531859c0102" duration="0秒"><img src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png"></jsk></div><p><br></p><p><br></p><p><br></p>
展開 基于ANSYS的飛機機翼仿真分析模板庫建立
參考文獻
[1] 郭佼.基于CATIA二次開發的機翼參數化建模.中國科技信息，2023;691(02):47-50
[2] 王建禮，張帥，石偉峰等.民用飛機概念方案翼盒結構總體有限元快速建模.航空科學技術，2019;30(10):16-23
[3] 毛弋方，邢宇，歐陽星等.基于參數化有限元方法的機翼重量預測.民用飛機設計與研究，2015;117(02):10-14
[4] 劉嘉，熊俊，趙新新等.某通用飛機復合材料機翼靜力強度的有限元分析與試驗研究.復合材料科學與工程，2020;313(02):39-43
文章來源北京力學會第二十九屆學術年會論文集
展開 飛機機翼可以做成積木式結構？NASA告訴你答案
三、試驗過程和初步結論——積木式結構可按飛機要求實現定制化設計
為了完成此次試驗，MADCAT項目制造了三個半翼展機翼：其中兩個使用相同的材料，僅使用Ultem 2200增強體積元，每個機翼包含2088個體積元；另一個采用不用的材料，包含1741個增強體積元和347個未增強體積元。此外，每個機翼還包含大約2500個接口部件和300個蒙皮壁板。
04 半展長機翼包含2088個體積元，手動用螺栓連接組裝成超輕積木式結構。
具有相同材料體積元結構的機翼被用作具有異質結構（由不同材料體積元拼接而成的結構）模型的基線模型（即試驗對比項）。初步試驗結果顯示，異質結構可以被程序化，即具有可編程性，能夠智能地產生機翼扭轉和增加機翼彎度來提高升力并降低阻力。具體做法是：通過沿展向安裝Ultem 1000體積元來實現扭轉，通過在內翼段下部沿弦向安裝Ultem 1000來降低剛度，從而增加機翼彎度。
四、積木式結構的未來應用方向——變體飛機和空間結構
由于積木式結構柔性機翼通過在飛行過程中連續光滑變形，能有效提升飛機操縱性和經濟性，是未來變體飛機的重要技術方案選擇。NASA稱這種模塊化的機翼結構概念，可用于未來新型轟炸機和高空長航時無人機，或將成為未來飛機提高機動性、降低成本的重要途徑之一。
隨著MADCAT項目的完成，該團隊已經啟動了另一個項目，新項目旨在開發一種機器人，用于組裝和重構積木式空間結構。NASA還認為，這種模塊化、超輕的積木式結構可以用于月球、火星甚至是系外行星探測器，因為借助組裝機器人，積木式結構可以在太空中完成自動組裝，從而大幅降低發射成本。
展開 
飛機機翼那么薄，為什么能承受幾十噸重量！里面是什么結構？
飛機機翼是如何承受大重量的？
在給定機翼自身重量的前提下，能夠安全地承受使用載荷(設計中會放大為設計載荷)，靠的是結構材料的正確選擇、結構部件的合理布置以及結構尺寸的精心設計分析與優化。
①機翼材料的選擇
機翼的蒙皮傾向采用復合材料，承重結構依然采用金屬材料。碳纖維復合材料的特性是重量輕承重大，非常適合用在飛機機翼上。
②機翼結構部件合理布置及尺寸優化
飛機機翼之所以能夠承載大部分的重量，主要承重結構就是機翼翼盒，它由非常輕便結實的碳纖維材料構成，內部由成百上千根骨架組成。
所以我們別看飛機的機翼那么薄，其實內部結構和承重是非常厲害的。
在設計初始，設計人員就會將機翼的重量和整個飛機將會承載的最大重量加入設計和計算中，根據整個最大重量來進行整個機翼的設計和優化。
任何一架新型飛機在投入市場之前，都會進行無數次的測試。
飛機機翼上下擺動
在這里小科也告訴大家一個小知識，大部分民航飛機的油箱都位于機翼的位置，很多人可能會好奇，飛機那么龐大、空間那么多，為什么非要把油箱裝在機翼上呢？
其實飛機看起來非常龐大，但是大部分空間都是預留給乘客和機載設備的，真正留給油箱的空間很少，但是機翼部分卻成為了裝油的好地方，因為機翼承重能力足、空間大，并且在機翼處裝油還有助于飛機飛行時的平穩。
總的來說，飛機機翼的優異性能，主要取決于本身先進的材料，再加上獨特的機翼設計，和有針對結構設計做出的優化，保證了飛機在飛行過程中的安全穩定。
本文來自：電力講壇
展開 【妙趣力學|張華】從蜻蜓翅痣談飛機機翼顫振及其抑制
【妙趣力學|張華】從蜻蜓翅痣談飛機機翼顫振及其抑制
顯然，機翼重心位于剛心之后而因慣性力產生的機翼扭轉及氣動激振力是造成彎曲/扭轉顫振的根本原因，因此增加配重使重心前移是抑制機翼彎曲/扭轉（提高顫振臨界速度）的有效措施。配重宜布置在翼端前緣，這是因為翼端的彎曲撓度大，配重在這里能夠獲得最大的效率。蜻蜓翅端前緣的翅痣實際上就是通過長期進化而形成的防止彎扭顫振的配重。提高機翼剛度也能抑制機翼彎扭顫振的提前發生，例如單塊式機翼的剛度比梁式機翼大幅度提高，從而提高了飛機的顫振臨界速度。在現代飛機上還經常采用人工阻尼器，更為先進的則采用顫振主動控制技術提高顫振臨界速度。
另外在機翼上安裝發動機并將發動機短艙吊架盡量布置在翼弦前部，也能起到有效抑制彎扭顫振的作用。采用大后掠角、大根捎比的后掠翼和三角翼，它們在發生彎曲變形時引起順氣流翼剖面的迎角減小，減小了振動時產生的附加的氣動力，因此也有利于抑制顫振的提前發生。
圖5是美國塔科馬大橋在卡門渦街誘發下產生的彎曲/扭轉顫振及其破壞情況。據調查大橋設計師為降低成本使設計和建造的橋梁厚度降低、剛度不足，這是造成事故的結構原因。現代橋梁設計中主要采用三種技術措施解決橋梁顫振問題：結構措施—提高橋梁結構剛度，機械措施—加裝人工阻尼器，氣動措施—優化或改善氣動外形。
圖5. 美國塔科馬大橋因彎曲扭轉顫振而破壞
4. 機翼彎曲/舵面偏轉顫振機理及其抑制
圖6是彎曲/舵面偏轉顫振原理圖[2]，這里假設機翼和舵面本身均無扭轉變形，僅存在隨機翼彎曲而產生的舵面偏轉。圖中叉號是舵面轉軸，黑點是舵面重心。
圖6. 彎曲/舵面偏轉顫振原理
假設擾動前翼剖面位于位置2，擾動去除后其位于位置0，此后翼剖面在機翼彈性力作用下向上運動（位置0-4）。
展開 有關飛機機翼的所有問題
目前飛機的機翼的設計趨勢是采用復合型材料，不過并不是整個機身都可以這樣，比如起落架就不可以采用復合材料。
▲波音787結構圖
以波音787為例，它的機翼主結構就是采用的碳纖維復合材料設計。結構的形式是雙梁單塊式，目前這個結構設計十分主流。前后有兩根梁，之間又有很多的翼肋，這樣梁和肋就組成了機翼的內部骨架結構，外側是蒙皮和壁板設計。在設計初始，設計人員就會將機翼的重量和整個飛機將會承載的最大重量加入設計和計算中，根據整個最大重量來進行整個機翼的設計和優化，這樣就可以保證飛機的機翼承受如此大的重量。
當然，我們在飛機的飛行過程中總會遇到氣流和顛簸，為什么機翼不會破裂或者折斷呢？任何一架新型飛機在投入市場之前，都會進行無數次的測試，測試環節和復雜程度是我們無法想象的。在測試中，針對顛簸和氣流的測試也是重要的一個環節，因此投入市場的飛機，面對小的氣流顛簸是不會有任何影響的。如果遇到大的氣流變化，地面氣象站或者飛機都會有預警，飛機可以繞開飛行。另外，一般來說飛機的機翼在設計上也有優化，機翼在一定角度內的彎曲是沒有問題的，還可以承受3個G的顛簸，所以我們日常飛行環境的顛簸是無法對機翼造成損害的。
機翼最末端為什么是豎起的？
早期的飛機，機翼的設計就是一個大直板，而現在我們看到的飛機機翼在末端都是豎起來的，有的甚至有有一些很好看的造型，難道這些設計就是為了飛機外觀上能夠很漂亮嗎？當然漂亮是一部分，這些設計叫做翼梢小翼，別看這個小翼，它里面可包含了省錢的大學問。
飛機的平直機翼，機翼的下表面氣流由于高壓而會流向上表面，在翼尖產生較大的旋渦，檔飛機飛行速度增加，旋渦的強度也會隨之增加。
展開 飛機機翼的工作原理：應用航空學
本文將介紹飛機機翼的工作原理——在基礎層面上，解釋飛行原理時并不涉及復雜的數學計算；而要進一步了解更復雜的行為，則需要借助 CFD 仿真來計算和可視化復雜系統中的流體流動。
01
飛機機翼的工作原理
所有飛機機翼運行起來依靠的都是一些簡單的原理，涉及流體在頂部和底部表面的流動。在飛行過程中，飛機機翼上的氣流將產生四個主要空氣動力中的兩個。首先，我們需要通過一張簡單的自由體示意圖來介紹作用在機翼上的力。在下圖中，有兩個主要的空氣動力作用在機翼上。升力和阻力與迎角（機翼的方向）、機翼的形狀以及空氣在機翼上的流速直接相關。
機翼形狀、升力和阻力。
在飛行過程中，共有四種主要的空氣動力作用在飛機上。分別是：
1
升力
升力是由流過機翼的流體產生的，它抵消了重力，由經過機翼下方的氣流產生。
2
阻力
當流體沿著飛機的機身流動時，由于沿機翼表面摩擦，流體產生了阻力。此外還有壓差阻力，它阻礙飛機向前運動。
展開 samcef飛機機翼復合材料分析
復合材料有著耐用性、重量輕、耐腐蝕、強度高、低維護等諸多優勢，更向著耐高溫、高伸長率、高韌性和多功能的高性能復合材料發展，同時，由于復合材料具有各向異性、耦合效應、層間剪切等特殊性質，因此復合材料結構的精確仿真，已成為國內外研究的重點和迫切需求。
Samcef Composites是復合材料結構分析的專業和全面解決方案，包含專門的復合材料前后處理、豐富的復合材料單元及失效準則、以及幾乎所有類型的復合材料分析能力。Samcef Composites軟件在復合材料非線性分析能力如后屈曲、分層破壞及裂紋擴展分析、計算結果的準確性以及高效處理大規模問題的能力方面均處于業界的頂尖地位，并在歐盟的多個項目中得到驗證。在復合材料有限元、多體動力學及與控制的耦合分析方面也具有獨特的優勢。Samcef Composites與集復合材料設計/分析和生產為一體的FIBERSIM無縫集成，可以幫助工程師們隨意的構造復合材料模型，進行仿真模擬，為有限元分析和生產提供相關的復合材料分析/制造參數及材料加工數據。Samcef Composites在歐洲航空航天業界有著非常廣泛的應用，空客已經采用Samcef Composites做復合材料結構分析有二十余年，基于CAESAM平臺和SAMCEF求解器打造的結構分析平臺ISAMI更是被空客全球及其供應商作為統一的結構分析平臺使用。此外EUROCOPTER、EADS、SAFRAN、DLR、LATECOERE、SONACA、ENSICA、ENS、GE、ALSTOM、CITROEN等眾多全球知名企業也都在采用SAMCEF Composites進行復合材料結構分析，Samcef Composites軟件在復合材料方面的專業性和實用性也得到了廣泛的認可。
展開 Abaqus在飛機機翼仿真分析中的應用
機翼大致由蒙皮、翼肋、翼梁和墻、長珩等組成。機翼主體受到氣動載荷、慣性載荷以及各連接點傳來的集中載荷等類型的載荷。
可以運用Abaqus的梁單元、桿單元、殼單元、三維實體單元對機翼進行靜力分析、動力響應分析（模態、顫振、抖振等）、失穩分析、損傷容限分析、結構優化設計。
對機翼和機身的連接部件、機翼的固定件還可以運用Abaqus的非線性功能進行塑性和接觸等非線性分析。
縫翼滑軌模型裝配件分析
飛機的前緣縫翼是民用客機、大型飛機常用的增升活動面，是通過滑軌在滑輪組架中的運動來改變機翼的翼型，以達到增加升力的目的。滑軌在滑輪組架中的運動就是一個典型的接觸問題。
滑輪組架內在每根滑軌的安裝位置沿滑軌法向和側向各布置了兩組滾輪。當縫翼翼面上的載荷傳到滑軌上時，滑軌受力變形，其上下表面就會有滾輪與滑軌表面發生接觸，從而限制滑軌的法向運動；其左右兩側也會有滾輪與滑軌腹板表面發生接觸，從而限制滑軌的側向運動。
在結構受載過程中，究竟是哪一個或哪些滾輪與滑軌發生接觸，從而為其邊界約束就是邊界非線性有限元分析所要考慮的主要問題。
Abaqus在飛機機翼仿真分析中的應用.pdf
展開 【討論】NASA造了一架可折疊機翼的飛機，你怎么看？
見過機翼可折疊的飛機嗎？
折疊機翼如何實現？
NASA要造一架這樣的飛機，
靈感緣自老鷹捕食。
SAW概念圖 來源：NASA
據《每日郵報》消息，美國國家航空航天局（NASA）正在開發一種名為“展向自適應機翼（SAW）”的新型概念。
擁有炫酷機翼的飛機靈感居然來自于老鷹捕食。在自然界，老鷹捕獵時發現目標后發起高速俯沖，為保持平衡，它的翅膀會在整個俯沖階段都保持收攏。
NASA正式將這一原理應用到飛機設計中去，通過折疊機翼來減少飛行阻力、提高飛機的升力和偏航控制力。
在技術方面，該設計使用了機械接合的方法，通過一個連接機翼的鉸鏈來控制機翼形狀，最高可彎折75度，飛行員可通過調節鉸鏈找到飛行阻力最小和升力最大的最優位置。
你認為實現折疊機翼需要克服哪些技術難點？
還有哪些自然界的現象能運用在飛機的設計？
你理想中的飛機是什么樣子的？
你還知道哪些前沿的技術？
寫評論告訴我們吧~
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CAE書籍任選、CAE聯盟紀念杯任選。
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展開 
【泛科普】飛機機翼那么薄，為什么能承受那么高的重量？
當飛機需要下降時，它只要減小前行的速度，其升力自然會變小。
飛機機翼是如何承受大重量的？
在給定機翼自身重量的前提下，能夠安全地承受使用載荷(設計中會放大為設計載荷)，靠的是結構材料的正確選擇、結構部件的合理布置以及結構尺寸的精心設計分析與優化。
①機翼材料的選擇
機翼的蒙皮傾向采用復合材料，承重結構依然采用金屬材料。碳纖維復合材料的特性是重量輕承重大，非常適合用在飛機機翼上。
②機翼結構部件合理布置及尺寸優化
飛機機翼之所以能夠承載大部分的重量，主要承重結構就是機翼翼盒，它由非常輕便結實的碳纖維材料構成，內部由成百上千根骨架組成。所以我們別看飛機的機翼那么薄，其實內部結構和承重是非常厲害的。
在設計初始，設計人員就會將機翼的重量和整個飛機將會承載的最大重量加入設計和計算中，根據整個最大重量來進行整個機翼的設計和優化。
任何一架新型飛機在投入市場之前，都會進行無數次的測試。
飛機機翼上下擺動
在這里小科也告訴大家一個小知識，大部分民航飛機的油箱都位于機翼的位置，很多人可能會好奇，飛機那么龐大、空間那么多，為什么非要把油箱裝在機翼上呢？
展開 談談飛機結構細節應力分析技術 附實用飛機結構應力分析及尺寸設計下載
下載地址：實用飛機結構應力分析及尺寸設計
飛機結構分析—如何實施飛機結構全局仿真過程（附文檔）
飛機結構分析：如何實施飛機結構全局仿真過程
端到端的飛機結構開發流程使飛機結構設計過程更加高效
飛機制造項目往往大量延誤，造成高達50%的成本超支。這些延誤不僅造成數百萬美元的資金消耗，還造成數十億美元的違約金。飛機60%的一次性費用花費在飛機結構開發方面，任何結構開發流程的改進都會帶來重大影響。
通過使用飛機結構工程和分析的端到端過程，在整個產品生命周期充分利用仿真功能，制造商已經能夠及時、以可預測的性能提供創新產品。此過程使得制造商能夠：
縮短模型準備時間
減少設計-分析迭代
評估不同學科之間的取舍
簡化及時交付并提高設計質量
微信掃碼回復「結構」
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以下為部分截取
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微信掃碼回復「結構」
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展開 飛機也有生老病死！談談飛機結構的疲勞與腐蝕
東西方冷戰時期，西方國家軍用飛機的設計使用年限通常是20年到30年，為了維持對蘇聯的軍事優勢，這些軍用飛機在到達使用年限后都會予以退役。但自1991年蘇聯瓦解后，雙方的軍事對峙一夜之間驟然消失，維持軍事優勢已無必要性，加上本世紀初的全球性經濟不景氣，國防經費遭到大幅度刪減，使得許多國家的軍用飛機在到達使用年限后仍然得繼續服役，部分機型的服役時間甚至高達50年以上。
B-52“同溫層堡壘”（Stratofortress）轟炸機是冷戰時期美國的核轟炸主力，最后一架B-52H于1962年出廠，原本預定在服役30年后的1992年退役，如今美國空軍決定該機得繼續服役到2040年，屆時服役時間將逼近80歲，堪稱是爺爺級的古董機。
而于1961年進入美國空軍服役的T-38“禽爪”（Talon）噴氣教練機，原設計服役壽命為7000飛行小時，但經過數次性能提升延長服役壽命后，在2013年時的實際飛行時數已達15000飛行小時，等到預計的2026年退役時，實際飛行時數將達23000小時，為原本設計值的3倍多。
T-38在1997~2001年的世紀之交更換了全新機翼，老機得以開新花
延長飛機使用年限固然可以省下采購新飛機的經費，但伴隨著飛機使用時間的增加，飛機結構的疲勞及腐蝕問題也會隨之一一浮現。
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