簡介
機翼與機身的連線設計是飛機結構設計中最重要的設計環節之一。一方面是由於這些連線本身的重要性；另一方面在機翼機身連線區，連線構件可能還與其他構件連線，造成受載和傳力情況複雜，分析比較困難，而且連線部位的構件和耳片、螺栓等連線元件通常對疲勞敏感。因此，設計時必須進行充分、準確的設計計算，對關鍵件要做耐久性、損傷容限分析、可靠性分析，最後完成相關的試驗。機翼與機身連線設計內容較多，包括接頭位置的布置(結構布局時已確定)、接頭的構造形式、結構強度與剛度分析、工藝成形方法以及接頭的配合間隙與容差等。
連線設計原則
首先根據飛機機翼的布局形式，如上單翼、中單翼或下單翼，選擇機翼與機身的連線形式。設計時應儘量使機翼貫穿機身，保持機翼結構的完整性。這樣左右機翼所受的對稱彎矩在對稱中心0號肋處自身平衡，機翼與機身對接接頭不傳彎矩，只有不對稱彎矩會通過接頭傳給機身。通常，不對稱彎矩比對稱彎矩小很多。機翼翼梁、根肋和機身對接框的匯交處，可以設定起落架接頭的安裝點，以綜合利用結構，減輕質量。
機翼與機身連線接頭及對接區其他結構件，不論是軍機還是民機都必須考慮疲勞和損傷容限設計要求。接頭及其連線件的應力或應變設計值要通過疲勞、靜力分析等來確定，並確定緊固件載荷分布。接頭的布置和結構形式要儘量通過螺栓受剪來傳遞力和力矩。如果由於總體要求或結構布局的限制，需採用受拉螺栓或受拉比較大的拉剪螺栓時，不僅螺栓易疲勞損壞，而且對接區結構的受力也複雜，容易發生疲勞破壞。為了減少應力集中，機翼與機身連線處構件的圓角R不應小於6 mm，並儘可能地使用對稱接頭；接頭設計可採用楔形或變剖面的連線形式，使載荷在各連線件中均勻分布。為了減少裝配殘餘應力，應選取緊固件與孔間的合理配合，並使用強化工藝對接頭和孔邊進行強化處理；接合面接頭對接面間隙的確定要合適，一般應小於0.15 mm，絕不允許強迫裝配。
機翼與機身連線結構必須連續地把左右機翼傳來的載荷傳給中央翼或機身，傳力路線要短，受力和傳力要可靠。機翼與機身連線結構製造、裝配工藝性好，易進行檢測與維護，修理更換方便。
機翼與機身連線結構配置
機翼-機身構型機翼與機身的連線結構形式與機翼相對機身的位置、機翼受力結構是否穿過機身以及機翼的結構形式有關。一般有下列幾種配置情況(如右圖)：
中單翼飛機一般翼面無中央翼貫通機身，如圖中(c)所示，機翼分成兩半與機身在其側邊相連線。這種連線形式主要用於梁式機翼和多腹板式機翼，機翼翼梁接頭與機身框接頭連線，對接處就是機翼的設計分離面。如果有中央翼，則可將整箇中央翼盒或翼粱貫穿機身，如圖中(d)所示。
上單翼或下單翼飛機的左右機翼連成一體貫穿機身，通過中央翼與機身連線，如圖中(a)和(b)所示。這種連線形式一般用於大型飛機或民用飛機，機翼多為單塊式和多腹板式結構形式。這種結構布置可以使機身內部空間好利用，結構質量輕，經濟性好。
機翼與機身連線形式
集中接頭
圖1.機翼不貫穿機身的連線對於中翼不貫穿機身的配置情況，機翼與機身的加強框相連一般採用集中接頭對接。對於中翼翼梁貫穿機身配置情況，外翼和中翼翼梁之間連線也採用集中接頭形式。連線接頭必須能可靠地限制機翼在空問的六個自由度，以便傳遞相應的三種載荷。因此機翼與機身對接時至少要有一個固接接頭和一個鉸接接頭才能傳遞機翼上的全部載荷(如圖1所示)。圖1(a)表示傳遞弦向阻力和水平彎矩，圖1(b)表示傳遞垂直和展向力以及垂直彎矩和扭矩。
圖2.叉耳連線接頭形式
圖3.集中連線接頭的幾種形式集中連線接頭有叉耳式連線接頭、盒形件連線接頭等多種形式。叉耳連線形式(如圖2所示)可分為水平耳片叉耳連線和垂直耳片叉耳連線。水平耳片叉耳連線接頭常用於薄翼型機翼，連線螺栓垂直航向放置。為了提高粱的有效高度，並便於向水平耳片過渡，整體梁或鉚接梁的緣條多做成扁狀，且寬度較大。機翼的彎矩通過螺栓受剪傳遞，剪力通過對接接頭耳片擠壓傳遞，螺栓不受力。有時為了傳剪，也可以在接頭腹板處增加一個垂直耳片對接接頭，使剪力通過受剪螺栓傳遞。水平耳片叉耳連線接頭開敞性好，連線孔便於精加工，維護時裝卸方便，在殲-6、殲-7和殲-8以及國外的一些戰鬥機上有較廣泛的使用。垂直耳片叉耳連線接頭一般用在機翼結構高度較高的中、低速飛機上，中單翼高速飛機也有套用，此時連線螺栓沿航向水平放置。機翼的剪力和彎矩均通過螺栓受剪傳遞，水平剪力通過耳片擠壓傳遞。當載荷較大時，可採用雙耳片或多耳片連線，此時連線螺栓也需加粗。垂直耳片叉耳連線接頭上、下耳片的形心間距較小，對承受彎矩不利，而且接頭的連線孔精加工困難，維修時拆裝不方便。
圖3為機翼和機身連線的其他幾種集中接頭連線形式。圖3(a)所示的是螺樁式連線接頭，在機身對接框上伸出4個水平螺栓，插入機身的對接孔內。這種接頭連線簡單，而且不需要額外的連線段，曾在F-104得到過使用。圖3(b)為單耳片接頭，主要傳遞剪力。圖3(c)齒墊式連線接頭，其中齒墊可在垂直方向進行微量調節，是一種帶設計補償的接頭形式，可以用來傳遞剪力。
中央翼盒與機身的連線
圖4.加強框與中央翼緣條直接連線中央翼貫穿機身的結構形式，機翼的對稱彎矩傳人中央翼後在中央翼平衡，而機翼上的反對稱彎矩、扭矩和剪力則通過接頭傳給機身。這種結構形式質量輕、經濟性好。旅客機和運輸機通常採用中央翼盒貫穿機身的上單翼或下單翼布局與結構形式。中央翼與機身的連線形式有翼梁和框直接連線形式、翼梁和加強框過渡連線形式、嵌入式連線形式等幾種。
圖4(a)所示為緣條直接連線形式，在中央翼翼梁緣條加厚處，設定前後肢臂，每個連線點通過4個或8個螺栓與機身加強框外伸立梁接頭直接連線，連線螺栓受拉力和壓力。圖4(b)和(c)則主要是通過角盒與機身框連線，機翼上的載荷通過螺栓受剪傳遞給機身。這三種連線形式結構簡單，傳力直接，故結構質量輕。圖4(d)所示的是下單翼中央翼大梁和機身加強框構成一個整體，機翼上的載荷直接傳給機身，結構質量也比較輕。
圖5.過渡接頭耳片叉耳連線式圖5表示翼梁和加強框過渡連線形式。圖5(a)所示為中央翼和中外翼匯交處的上緣條伸出雙叉耳接頭與機身加強框連線，中央翼就是機身的一部分。有些下單翼飛機，通過過渡接頭把機翼翼梁和機身框連線為一體(如圖5(b)和(c)所示)。圖5(d)為上單翼中央翼梁的下緣條伸出一單耳叉接頭與加強框伸出的雙耳叉接頭連線，螺栓順航向水平放置，但是這種連線形式的結構質量較重。
圖6.嵌入式連線根部受力圖嵌入式連線是中央翼盒嵌入機身的前、後兩個加強框之間(如圖6所示)，機翼翼樑上有較大的鍛造接頭，前、後樑上的鍛造接頭與加強框之間用4個空心銷連線，載荷通過空心銷受剪來傳遞。這種銷是典型的鉸接接頭，既簡單又易於安裝。波音-707採用了這種連線形式，將機翼與機身對接在一起。
