设计滑翔翼内部结构的建议


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我对设计用于滑翔机的比例模型半硬壳式机翼感兴趣。我已经对框架和内部结构进行了一些研究。我已经找到了有关翼梁,肋骨和桁条的信息,并且我正在尝试制作强度和重量比最高的设计。我正计划将机翼的长度设为0.5m,沿横截面的弦长为0.1m(因此不要逐渐变细)。

到目前为止,这是我的设计: 滑翔机翼设计方案

如果有任何不清楚的地方,请告诉我。在我的第一个图中,我在机翼上放置了两个翼梁,距前缘约10%的弦长,而从后缘约占15%的弦长,两个翼梁之间的弦长为75%。

在第二张图中,是一个粗略的平面图,说明将使用多少个肋骨以及将它们放置在哪里:实心轮廓是机翼轮廓,粗黑线是梁,虚线是肋骨。

我使用了三角形配置,因为三角形是最坚固的形状,并且比其他任何形状都更耐剪切,扭转,压缩和拉伸。然后,我放置了一条肋骨,该肋骨从3个三角形的每个顶角向下延伸到每个三角形的底部。然后,我在三角形的每个底角之间放置了肋骨(或桁条)。

我的问题是,如何改进或优化该设计?我应该使用一定数量的三角形,并且它们相对于机翼应有多大?它们应该是等边三角形还是等腰强?另外,我应该考虑使用几根肋骨?

我不是在寻找任何人来找出确切的数量。如果我需要进行某种计算以找到最佳数量或三角形和肋骨,我会很乐意这样做。除非它超出了A级数学/物理学标准,否则我可能将无法做到。但是,我想就如何解决提出建议。如果我的问题不清楚或不清楚,请通知我,我们将很乐意对其进行编辑。

谢谢


使用梁和肋骨制作轻型结构以抵抗弯曲的想法不错,但我认为细节是错误的。您的工程图将阻止翼尖沿纵向弯曲,但是较大的弯曲载荷实际上是垂直的。如果需要两个用肋条连接的梁,它们应垂直彼此叠置以抵抗弯曲力。(垂直载荷与纵向载荷之比与滑行率大致相同,对于合理的空气动力学机翼设计,滑行率应至少为10;对于“高科技”全尺寸滑行机翼,滑行率应至少为50!)
alephzero

好话题 您是否故意选择肋骨将载荷分散到梁上?您也可以将泡沫用于内部结构和两根横梁(C型截面)。
Gürkan切廷

Answers:


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如果要设计某些东西,第一步是找出设计需要做的事情-即作用在翼梁上的力是什么。

您可以从飞机的重量加上您希望其在飞行中(以及正在学习飞行时在坠机着陆中)生存的最大“ g”力来找到机翼载荷。

您还需要考虑机翼上的扭转力-了解机翼梁产生的梁的“压力中心”和梁的“中性轴”在弦位置上的差异。

然后,您可以找到梁中的弯曲应力和扭转应力,并计算它们承受这些载荷所需的大小。

横梁的“妙处”在于应力是静态确定的,即改变横梁的形状不会改变载荷模式(当然,除了机翼重量的改变之外)。

那应该使您开始回答问题。最轻的设计可能具有沿其长度逐渐变细的梁-为减轻重量,它可能比连接梁的“网”的确切布局更为重要。


谢谢您的建议,我一定会读懂压力中心和中性轴的信息。在您的第五段中,我不了解静态确定的含义,您能否再详细解释一下?
AkThao

当您说“梁的形状不会改变加载模式”时,这是否意味着梁的横截面形状不会影响其承载的重量?
AkThao

不完全的。梁的形状不会改变沿梁长度在任何位置的剪切力和弯矩,但会改变应力在梁截面上的变化方式。破坏事物的是(最大)压力,而不是总力。因此,设计过程可以分两个步骤完成:首先找到力和弯矩,然后在每个截面上找到最小(或最轻)的形状,以承受这些力而不会破裂。
alephzero

“静态确定”是指结构中的载荷分布取决于结构不同部分的相对刚度-即,您可以计算载荷分布,然后计算应力和挠度,这是两个单独的步骤。与在“一切都取决于其他一切”的一般情况下相比,这使得发现更改设计的效果要容易得多。
alephzero
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