机翼机构分类（初步）——为何防结冰与热防护共存

“高处不胜寒”来形容飞机为何会结冰是再恰当不过了，随着海拔的升高，气压降低，空气变得稀薄，使得大气保温较差，进而造成温度降低。因此，当飞机在云层中穿过时，水蒸气或水滴在机翼表面结冰，进而造成灾难性事故。

听人说，山顶常年积雪，自从见过后，也算不虚此行了！——2018年5月，太白山飘起了雪花，别有一番韵味

“流星”划过天际来形容高超声速飞行器为何要进行热防护再恰当不过了，高速使得飞行器前方的空气高度压缩，与周围空气进行强烈的摩擦。强烈的气流扰动产生激波，穿过激波后气体的动能转换为内能，从而在激波层内产生高温。

高超声速飞行器热试验

机翼类型以及应用场合

机翼结构的基本作用是构成机翼的流线外形，同时将外载荷传给机身，由表面的蒙皮和内骨架组成。因此，需要保证机翼结构在外载荷作用下应具有足够的强度、刚度和寿命。根据气动特性的差别，翼型主要可以分为以下几类：层流翼、高升力翼、超临界翼、超声速翼以及低力矩翼，不同的机翼适用于不同的场合，具体如下图所示：

层流翼主要适用于高亚声速飞机，使翼表面保持大范围的层流，以减小阻力，与普通翼型相比，层流翼型的最大厚度位置更靠后缘，前缘半径较小，上表面比较平坦，能使翼表面尽可能保持层流流动，从而可减少摩擦阻力，减少油耗。层流翼型基本原理是在气流达到接近机翼后缘升压区之前，尽可能在更长的距离上继续加速，就可以推迟由层流向湍流的转捩。

超临界机翼可大幅改善在跨音速范围内的气动性能，降低阻力并提高姿态可控性，在亚音速民航机上具有广泛的应用，例如：运-20，C919、波音787等

飞行器以超声速飞行时，为减小波阻常采用尖前缘的对称翼型，并且一般为细长形状的气动外形，与此同时，翼型的选择需要兼顾高、低速特性，研究表明，尖前缘容易引起气流分离，亚声速性能很差，因此目前大多数超声速飞机仍采用小钝头亚声速翼型。

机翼设计

机翼结构设计过程中，在满足空间约束的条件下，如何使得主梁和翼板的布置更加合理，使得机翼结构具有更好的刚度以及强度，其中，主要的要求有：

（1）外形要求：应保证结构与总体设计规定的外形一致，并且表面光滑，以保证机翼的气动特性；

（2）强度要求：针对飞机起飞以及平飞状态时机翼所受外载荷进行强度设计；

（3）刚度要求：使得飞机在外载荷作用下保证总体气动外形的气动特性；

（4）工艺性和经济型要求：飞机结构在具有良好的工艺性的基础上（便于加工、装配）尽可能节约成本；

机翼结构在设计过程中主要包含蒙皮优化以及内骨架优化两种：1、机翼复合材料铺层优化设计；复合材料铺层是将各向异性纤维按照一定的顺序和角度叠在一起，然后通过模具的压力使各层紧密的贴合一起。根据以往研究表明，每层的铺层角度对结构的性能（刚度、强度、稳定性、振动频率等）具有较大的影响，近些年来，各种优化算法（基因遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法）为复合材料的铺层提供了新的思路；2、根据机翼的设计要求，通过飞行器结构力学分析，确定机翼初步的结构布局，后续根据强度、刚度等具体要求对初始布局进行优化。

附件：机翼基本结构

机翼一般安装有前后缘增升装置、副翼、扰流片、减速板、升降副翼等，是无人机上最重要的部件之一，一般分为左右两个翼面，对称地布置在机身两边，其主要功能是产生升力和控制姿态。机翼承受飞机飞行时的主要气动载荷，按结构不同一般可分为整体式机翼和梁式机翼，相对于整体式机翼来说，梁式机翼有构造简单，方便开口，开口对结构承弯能力影响较小，对接点少等优点。梁式机翼按翼梁分布的不同一般可以分为：单梁式机翼、双梁式机翼和多梁式机翼。

机翼基本结构