機翼

機翼是飛機的一個重要部件。其主要功用是提供升力，與尾翼一起保證飛機具有良好的穩定性。當它具有上反角時，可為飛機提供一些橫向穩定性。在它的後緣，一般佈置有橫向操縱用的副翼、擾流板（大型運輸飛機安裝）等裝置。為了改善機翼的空氣動力效應，在機翼的前、後越來越多地裝有各種形式的襟翼、纏翼等增升裝置，以提簡飛機的起飛、着陸或機動性能。 ^[3] 

機翼上安裝有起落架、發動機等其他部件。近代殲擊機和殲擊轟炸機往往在機翼下佈置多種外掛，如副油箱和導彈、炸彈等軍械設備。機翼的內部空間常用來收藏起落架、放置一些小型設備、附件和儲存燃油。特別是客機，為了保證旅客安全，很多飛機不在機身內儲存燃袖，而把燃油全部儲存在機翼內。放置燃油的油箱有整體油箱和軟體油箱兩種，為了減輕重置，近代飛機機翼油箱很多為整體油箱。 ^[3] 

機翼通常是由翼梁、縱牆、桁條、翼肋和蒙皮等構件組成。機翼的基本受力構件包括縱向（沿翼展方向）骨架、橫向(沿氣流方向垂直於翼梁方向)骨架和蒙皮。縱向骨架有翼粱、縱牆和桁條，橫向骨架有普通翼肋和加強翼肋。 ^[3] 

翼梁由梁的腹板和線條組成。翼梁是單純的受力件，主要承受彎矩和剪力，它是機翼主要的縱向受力件，承受機翼的全部或大部分彎矩。翼梁大多在根部與機身固接。 ^[3] 

縱牆的緣條比翼梁的緣條弱得多。但大多強於一般長桁，縱牆與機身的連接被看作鉸接。縱牆和腹板一般都不能承受彎矩，但與蒙皮組成封閉盒以承受機翼的扭矩。縱牆還有封閉機翼內部容積的作用。 ^[3] 

桁條是與蒙皮和翼肋相連的元件。在現代機翼中它一般都參與機翼的總體受力，承受機翼彎矩引起的部分軸向力，是縱向骨架中的重要受力元件之一。除上述承力作用外，桁條和翼肋一起對蒙皮起一定的支撐作用。 ^[3] 

翼肋是橫向受力骨架．用來支撐蒙皮，維持機翼的剖面形狀。在有集中載荷的地方（如安裝發動機、起範架等），普通翼肋得到加強而成為加強翼肋。普通翼肋構造上的功用是維持機翼剖面所需的氣動外形。 ^[3] 

蒙皮的直接功用是形成流線型的機翼外表面。為了使機翼所受的阻力盡量小，蒙皮應力求光滑。為此應提高蒙皮的橫向彎曲剛度，以減小它在飛行中的凹凸變形。從受力看，氣動載荷直接作用在蒙皮上。因此，蒙皮受到垂直於其表面的局部氣動載荷。此外蒙皮還參與機翼的總體受力，它和翼梁或翼牆的腹板組合在一起，形成封閉的盒式薄壁梁承受機翼的扭短；當蒙皮較厚時它常與長衍一起組成壁板，承受機翼的彎矩引起的軸向力。壁板有組合式或整體式兩種。某些結構形式（如多腹板式機翼）的蒙皮很厚，可從幾毫米到十幾基米，常做成整體壁板形式，此時蒙皮將成為承受彎矩最主要的，甚至是唯一的受力元件。 ^[3] 

機翼的構造形式很多，主要有蒙皮骨架式機翼、整體壁板機翼和夾層機翼。 ^[1] 

蒙皮骨架式機翼又稱薄壁構造機翼。它可按翼梁數目不同分為單梁式、雙梁式和多梁式機翼。圖1所示為一個單梁式機翼，雙梁式與多梁式機翼的構造與其類似。梁式機翼的特點是蒙皮較薄，桁條較少。因此蒙皮的承彎作作不大。隨着飛行速度的不斷增大，為了保證機翼有足夠的局部剛度和扭轉剛度，需要增厚蒙皮並增多桁條。這樣，由厚蒙皮和桁條組成的壁已經能夠承擔大部分彎矩，因而粱的彎矩可以減弱，直至變為縱牆，於是就發展成單塊式機翼。 ^[1] 

整體壁板式機翼是將蒙皮與縱向骨架、橫向骨架合併成上下兩塊整體壁扳如圖2所示，然後用鉚接或螺接連接起來。上下壁扳一般是用整體材料，用鍛造或化學加工等方法制造而成的。這種機具的特點是強度大、剛性好，接縫少，表面光滑，氣動外形好，零件少，裝配容易。這種形式對使用機翼整體油箱有利，它能有效地利用機翼內部空間。整體壁板結構除了用金屬材料外，也很適合於用複合材料製造。 ^[1] 

夾層式機翼主要是以夾層壁板做蒙皮，甚至縱牆和翼肋也是用夾層材料製造。夾層壁板依靠內外層面板承受載荷，很輕的夾芯對它們起支持作用。與同樣重量的單層裝皮相比，夾芯蒙皮的強度大、剛度大，能承受較大的局部氣動載荷，並有良好的氣動外形。上下面板可用金屬材料，也可用複合材料製造。內部一般採用蜂窩夾層或泡沫塑料夾層。夾層材料中充滿空氣和絕熱材料，可以起到良好的隔熱作用，能較好地保護其內部設備。當翼面高度較小時可採用全高度填充的實心夾層結構。這種結構的受力構件少，構造簡單，通常用在較小的機翼、尾翼或艙面等部件上。 ^[1] 

描述機翼外形的主要幾何參數有翼展、翼面積（機翼俯仰投影面積）、後掠角（主要有前緣後掠角、1/4弦後掠角等）、上反角、翼剖面形狀(翼型)等。常用基本翼型有低速翼型、尖峯翼型、超臨界翼型和前緣較尖鋭的超音速翼型。此外還有以下一些重要的相對參數：①展弦比：機翼翼展與平均弦長（機翼面積與翼展之比）之比；②梢根比：機翼翼梢弦長與翼根弦長之比；③翼型相對厚度：翼型最大厚度與弦長之比。這些參數對機翼的空氣動力特性、機翼受載和結構重量都有重要影響。 ^[4] 

按照機翼與機身的相對位置，分為上單翼、中單翼、下單翼三種安裝形式。就機翼與機身的氣動干擾問題來説，下單翼最大，上單翼次之，中單翼最小。但中單翼需要穿過機身，對於客、貨機來説艙內佈置困難，如果不穿過機身，則主要承力構件就會中斷。從而影響結構強度和剛度，結構質量要增加，所以客、貨機很少採用中單翼。上下單翼則各有利弊，採用上單翼可以減少發動機吸入異物的幾率，而下單翼發動機離客艙更遠，有利於改善客艙噪聲環境。從維護性的角度看，上下單翼區別不大。 ^[3] 

按照機翼是否有與機身相連的支桿或撐稈，分為懸臂結構和非懸臂結構。懸臂式機翼是指不用支稈或撐杆加強的單層機翼。它無支援物地獨立架設在機身側面，由內部翼梁承載。許多上單翼飛機有外部支柱或者機翼支桿，它可以通過支桿把飛行和着陸負荷傳遞到主機身結構。由於支桿一般安裝在機翼突出機身的一半位置上，所以這種類型的機翼結構也叫半懸臂機翼。少數上單翼飛機和多數下單翼飛機採用全懸臂機翼，不用外部支桿來承載負荷。 ^[3] 

機翼是飛機的主要部件，早期的低速飛機的機翼為木結構，用布作蒙皮。這種機翼的結構強度低，氣動效率差。早已被金屬機翼所取代。機翼內部的梁是機翼的主要受力件，一般採用超硬鋁、鋼或鈦合金；翼梁與機身的接頭部分採用高強度結構鋼。機翼蒙皮因上下翼面的受力情況不同，分別採用抗壓性能好的超硬鋁及抗拉和疲勞性能好的硬鋁。為了減輕重量，機翼的前後緣常採用玻璃纖維加強材料（玻璃鋼）或鋁蜂窩夾層（芯）結構。例如鑽石DA40D飛機的機翼以及副翼、襟翼和層翼都由玻璃纖維加強材料（GFRP）/碳纖維加強材料（CFBP）製成。 ^[3] 

機翼主要承受的外載荷包括剪力、彎矩和扭矩。三種載荷都是由機翼本身的重量和氣動力產生的。由於機翼的內力從翼尖到翼根逐漸增大，機翼結構設計為從翼尖到翼根逐漸變寬與增厚，強度、剛度逐漸增大；規定最大零燃油重量就是為了限制翼根處的彎矩。另外，在機翼上安裝部件、設備等(如發動機、機翼油箱)，其重力向下與升力方向相反。相當於飛行中減小了機翼根部的內力，起到卸載作用。 ^[3]