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二、復合材料機翼結構特點
復合材料機翼結構形式，大體可以分成 /種情況：
（(）復合材料蒙皮壁板機械連接在由金屬梁和翼肋等構成的骨架上，形成翼盒；
（&）復合材料蒙皮壁板、復合材料輔梁和翼肋與金屬主翼梁機械連接在一起形成翼盒； •.(•
 
（）下翼面復合材料蒙皮與輔梁共固化成形，上翼面復合材料蒙皮單獨成形，再
與金屬主翼梁機械連接組成翼盒。
采用機械連接的目的在于拆卸方便，易檢查維修。
復合材料機翼結構與金屬機翼結構相比，主要特點如下：
（"）多墻（梁）結構傳力布局
先進戰斗機的高機動性要求，帶來載荷指數增大，蒙皮厚度增加的新特點，采用
中厚度蒙皮多墻結構的傳力布局較之梁式多肋加筋板結構具有高的結構效率。同
時，對復合材料機翼可緩解沖擊損傷的影響，而且更適合于氣動彈性剪裁設計，也有
利于主要接頭連接設計。因此，目前復合材料機翼結構的傳力路線布局主要采用多
墻結構布局。
（）機翼蒙皮壁板可進行氣動彈性剪裁設計翼面氣動彈性剪裁設計是復合材料機翼獨特的設計技術，現已實現工程化應用。美國 —%前掠翼先進技術驗證機（"%&’( &）和俄羅斯 )—*“金雕”前掠翼戰斗機（"%%*( %）的機翼就是按復合材料氣動彈性剪裁設計制造的。這項技術在其他復合材料機翼蒙皮設計中都不同程度地得到應用。（）設計 +制造一體化、共固化整體成形
纖維增強樹脂基復合材料結構件成形與材料形成同時完成的工藝特點，要求復
合材料更加強調設計 +制造一體化，共固化整體成形。對復合材料機翼大型部件更強
調這一點。
復合材料機翼翼盒，下翼面蒙皮與輔梁（墻或長桁）共固化成形、上翼面蒙皮單獨
固化成形，兩者采用機械連接便于維護檢查。例如：日本 ,)—機翼翼盒， -,...機
翼翼盒等采用了這種結構形式。共固化成形下半個翼盒有利于隱身和對燃油密封。
-,...復合材料機翼為多梁結構復合材料占機翼結構重量 /.0。復合材料機
翼重 "..12，比鋁機翼輕 /.12，減重 .0，其中，共固化整體成形結構減少連接件重
量 .12，占減重份額 ""0。
（’）正弦波腹板 3形剖面翼梁得到采用
正弦波腹板 3形剖面梁，比傳統的平腹板工字梁剛度大，穩定性好，而且加強件
少，重量輕。 ,—機翼正弦波輔梁采用樹脂轉移成形（ 456）方法制造，零件數減少
7.0，制造成本降低 .0，重量也大為減輕。
（7）主接頭一般為復合材料蒙皮壁板與鈦合金翼梁接頭機械緊固件連接
機翼主要接頭高應力區內復合材料蒙皮壁板和鈦合金翼梁接頭兩種不同性質材料機械緊固件連接，出現不同許用應變、不同破壞機理材料多釘連接設計、不同性質材料制孔等難題。對戰斗機，復合材料機翼蒙皮壁板、翼梁、肋等零構件采用機械緊固件連接，大約需要加工 7...個或數量更多的孔。一個 ,—機翼組裝用緊固件達
•’%•
 
"""個，一副機翼需打孔 """個，工作量極大，而且要求配合精度高，需要專門的自動化制孔設備。（%）復合材料整體油箱需要特殊的密封、防靜電、防雷擊措施和耐燃油以及油箱可修性要求（）一定程度上可實現隱身要求三、復合材料機翼結構設計要點
復合材料機翼結構設計要點如下：
（）機翼結構總體布局，建議優先采用多墻結構；
（&）翼面氣動彈性剪裁設計與綜合優化設計；
（’）大型整體翼面壁板，設計 (工藝一體化；
（）翼梁設計—
—梁剖面形式選擇、結構形式、工藝方法；
（)）主承力接頭設計；
（%）油箱設計。

四、翼面結構設計分析程序
目前已經開發并成功應用于復合材料翼面結構設計的分析程序舉例如下：
翼面結構分析與優化系統 *+,-.//；
"動力特性分析系統 *,.-；
損傷容限分析系統 *01.*；
屈曲分析系統 23*45；
%后屈曲分析系統 *+,-+//；
第三節6翼面結構綜合優化設計
復合材料翼面結構設計與金屬翼面結構設計最大不同之處，在于充分利用復合材料剛度的方向可設計性和彎一扭耦合效應，在滿足結構強度、制造、裝配等要求的同時，可使翼面結構在氣動載荷作用下，產生有利于空氣動力、總體、結構、操縱等方面的彈性變形，達到提高飛機性能（飛行品質）和獲得最小結構重量（大于 &"7減重）的目的。為此，設計部門研制開發了復合材料翼面結構綜合優化設計技術。這是充分發揮復合材料設計潛力，實現預期設計目標的一項支撐技術。它利用結構分析技術、優化技術和計算機技術，實現總體、氣動、振動、靜氣動彈性、顫振、主動控制、強度、材料、工藝、重量等多種矛盾的需求在翼面結構上的最佳綜合、折衷、優化。
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一、翼面氣動彈性剪裁與結構綜合優化設計技術
（）翼面氣動彈性剪裁優化設計
翼面、操縱面等彈性體結構在氣動載荷作用下，會產生變形（或振動），而變形（或振動）反過來影響氣動載荷的分布和大小，兩者相互作用構成了飛機結構的氣動
彈性特性。復合材料氣動彈性剪裁優化設計是利用復合材料層合板的剛度方向性和
耦合效應控制翼面結構氣動彈性變形，以提高靜、動氣動彈性特性的一種以最小重量
為設計目標的優化設計方法。根據飛機設計的具體情況，可以期望改善氣動彈性穩
定性（提高發散速度和顫振速度）、改善操縱安定品質、提高升阻比、減緩機動載荷等。
前掠翼飛機 "—和 %—&’是復合材料氣動彈性剪裁優化設計的典型成功范例。
氣動彈性剪裁設計主要涉及三個方面：復合材料（結構）力學、結構氣動彈性特性
和優化設計。
由復合材料力學得知：
層合板剛度矩陣中，剛度系數 ()*、+)*和 ,)*均是可設計的，即各方向的剛度和
耦合剛度均是可調參的。
"層合板剛度矩陣中，(-［ ,］矩
［ (］矩陣的耦合項 (-， 為面內載荷 .變形耦合；
　
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