
无人机结构,无论是机翼结构还是机身结构,都是典型的薄壁轻质结构。其受力特性主要是以弯曲和扭转为主。以机翼结构为例,机翼结构在气动载荷作用下,将产生较大的弯曲变形和一定的扭转变形,其中弯矩是机翼结构的主要载荷。从这个角度看,机翼结构可以简化成固定在机身上的悬臂梁。为了衡量弯矩的相对大小和悬臂梁结构的材料利用率。这里引入了两个确定结构型式的基本参数。
1. 相对载荷反映了剖面承受弯矩的严重程度
2. 有效高度比反映了机翼剖面材料的利用率
一、相对载荷
定义:机翼某剖面的相对载荷为该机翼剖面处的弯矩M与该剖面承力盒宽度和有效高度的比值:


机翼的相对载荷实际上反映的是机翼蒙皮上平均的载荷集度。相对载荷越大,就意味着载荷集度越大,在同等应力条件下,意味着蒙皮厚度越大。在蒙皮厚度不变的条件下,意味着蒙皮的应力越高,对材料强度的要求就越高。
二、有效高度比
机翼某结构剖面的有效高度比定义为该剖面承力盒的有效高度Heff与该机翼剖面的最大高度H的比值:

● 有效高度比是材料利用率的度量,
越接近1,材料利用率就越高
●
是材料分散性的一种度量
● 梁式机翼结构,材料分散程度较低,约为0.8
● 单块式机翼或多腹板式机翼,约为0.9
● 机翼盒段的有效高度
也被称为机翼的有效厚度

选择受力型式的原则
● 机翼相对厚度表征了结构相对高度的大小
● 当相对载荷较大、机翼相对厚度较小时,宜采用半硬壳式结构;
● 当相对载荷较大、机翼相对厚度也较大时,宜采用梁式;
● 当相对载荷较小,相对厚度较大时,可以考虑采用桁架式。


● 对于上单翼或下单翼布局的飞机,通常布置有中央翼,这时机翼与机身框多为铰接或以铰接为主
● 对于中单翼飞机,如果可以由中央翼贯通机身,则机身-机翼的连接也多为铰接或以铰接为主,但中单翼如果没有中央翼,则机翼与机身框固接。
● 飞机主起落架常常安装在机翼上,起落架的位置会影响机翼根部的结构布置和下翼面开口。
● 是否需收藏起落架,对机翼的受力构件布置有着直接的影响,甚至影响机翼结构的型式。它将决定有无大的不受力开口、在哪些部位结构需加强,以及布置哪些必要的受力构件来承受起落架或其他部件、设备、附件等传来的各种集中力。
● 当起落架必须固定在机翼上,并需把整个起落架(包括轮子)收藏在机翼内时,机翼上就必定开口。机翼只能选用梁式(或至少在开口部位需采用梁式)。
● 若机翼结构要作为整体油箱,则在设计中还要解决密封、开口等特殊的问题。一般采用整体油箱的机翼结构采用单块式机翼结构。

(1) 加强件要综合利用。
(2) 传力路线最短原理。
(3)人为地控制各构件本身的结构刚度和支持刚度,可以使整个机翼结构中的载荷分配得更为合理
(4) 多路传力结构原则
■ 加强件综合利用
加强件是一个结构上的重要受力构件,一般都是结构刚度大,重量重。在一个结构上如果加强件布置过多,就会造成结构重量过重,因此在布置结构加强件时,加强件要能综合利用,通过结构合理设计,要能传递多种集中载荷。

例如图中的25号加强框,既要用于和机翼连接,同时对炸弹提供支持,实现一框多用。
■ 传力路线最短



两杆布局十分简单,但是由于载荷P的作用方向和杆的轴线方向角度较大,传力并不有利。还存在压杆稳定性问题,这一布局型式不可取。但是当悬臂梁的跨度与高度相当时,这种型式就可取了。




■ 多路传力结构原则
