机翼在飞机飞行过程中产生升力，是飞机能够飞行的根本保障。机翼盒段是机翼的主要承力部件，承受机翼上产生的所有载荷。所以盒段的结构设计，对机翼甚至整个飞机的影响有着至关重要的作用。好的结构设计不仅能够保证机翼产生正常的气动升力，以及机翼内系统的正常运作，而且能够充分发挥材料的性能优势，减轻结构重量。

翼盒作为外翼结构中最主要的承力部件，对整个机翼有着重要的影响。翼盒前端连线固定前缘和前缘缝翼，后端连线副翼、襟翼和扰流板，下端连线发动机吊挂和起落架。飞机运营过程中所有工作情况下的载荷都是会传递到翼盒上。

关于翼盒结构设计，因翼盒由前梁、后梁、内部翼肋框架、上下壁板组成，在结构设计上，就转化为翼梁及翼肋框架的设计了。

图1.不同方向翼肋的比较

机翼盒段结构设计首要解决的问题是结构布局问题。首先是主要载荷的传递路径问题，即大部分机翼弯曲力矩应该由翼梁承受还是由翼面蒙皮壁板承受；其次是普通翼肋的方向问题，即翼肋是沿顺流方向布置还是按垂直机翼后梁方向布置；

关于第一个问题，很明显应该利用机翼表面蒙皮承受大部分弯矩。这是因为现代的高速机翼需要有比较高的扭转刚度，而且这些抗扭材料同时还用作抗弯材料。为了提高这些材料的抗压屈能力，需要缩小翼展方向加强桁条的问距。

关于翼肋的布置方向问题，如图1(a)所示的是一种常规结构，图1(b)所示的是翼肋沿顺流方向布置的情况。有一种观点认为，翼肋应和飞行来流方向平行，以保障翼梁问(假定为双梁机翼)有平滑的空气动力形状。但从结构的可靠性来看，后一种翼肋布局则有许多缺点。如果在两根梁之间布置有展向桁条，那幺在桁条与蒙皮之间需要採用大量的铆钉连线，因此，翼肋与蒙皮之问的铆接对于机翼的气动外形不会有特别的影响。从图1可以看出，机翼採用顺流布置比常规布置翼肋的总长度要增加28%，而且结构的重量也将相应地增加。

图2.后掠机翼根部载荷分布问题

后掠翼在製造过程中存在下面一些问题：

（1）翼梁缘条弯曲困难。

（2）因为蒙皮是主要的承弯材料，因此蒙皮的厚度都较大。由于这些厚板的加工需要非常高的压力，所以不用液压机，而是採用複合压弯成形机(multiple brake operation)对其进行加工。

图3.大后掠角机翼单梁设计

（3）将夹具、型架、隔板和翼梁腹板上的夹角设计成900对工人来说非常重要，夹角如果不设计成900就意味着製造会有困难。

图2中的三角形区域A属于超静定结构。在这个区域若没有蒙皮，则扭矩、剪力和弯曲是易于分析出来的。假如蒙皮与纵梁不连线，蒙皮只用来承担扭矩，结构的承载也是确定的。因此，如果这两种形式的结构结合，便需要用变形协调条件来确定每一结构所承受扭矩的百分比。在机翼根部后缘处，扭矩和弯矩使机翼产生附加的扭转变形，从而使机翼侧肋处于危险的受力状态。

在初步估计飞机重量时，机翼根部的侧肋及其附近机身结构的重量不能忽略不计。

图4.运输机机翼平面布置图

另一种设计方法是採用如图3所示的单一主梁结构。该结构形式在拥有较厚翼盒的大后掠机翼中得到了套用，它们既简单又有效。

图4所示的前梁和后梁的位置，在设计的初始阶段，确定机翼上增升装置的布置时初步定好的。在设计过程中，机翼与机身连线的设计，液压系统元件、操纵系统元件以及电气系统的设计安排等可能导致翼梁位置的变更。但是，在设计的初始阶段应儘早确定好翼梁的位置，而且最好给出翼梁位置的数学模线图(mathematically defined loft)。无论如何，在最后布局和製图以前，首先需要弄清楚这些。

后梁必须位于适当的弦向位置，以便留下足够的空间用来安装襟翼和操纵襟翼、副翼、扰流片的机构。后梁后移会增加抗扭翼盒的横截面面积(附带地也增大了燃油的储存空间)，但其剖面高度的降低却削弱了它的承弯效能。类似的情况也发生在前梁前移的时候。简单襟翼(simple plain flap)和分裂式襟翼(split flap)最理想的长度是机翼弦长的25%左右，但高效的开缝式襟翼(slotted flap)则占机翼弦长35%甚至40%时效果比较理想。通常情况下，前梁位置大约位于翼弦的15%处，后梁位于翼弦的55%～60%处。处于收上位置的襟翼和后梁之问应有5%～10%的弦长空间安装操纵系统的元件，中央机翼部分(前梁和后梁之间的翼盒结构)将机翼前缘和后缘及其本身的载荷传递到机身结构上。实际上，运输机的机翼主翼盒结构就是一个很理想的密封整体油箱。沿翼展方向燃料的安排，应考虑飞机在各种燃油负荷情况下的平衡。从设计一开始，应儘量避免採用机身油箱，但远程飞机例外，因为它需要很大容积储存大量的油料。

图5.运输机翼梁高度和翼盒最大厚度曲线

如图5所示的是翼梁高度和机翼最大翼型厚度沿翼展方向的变化曲线。这些曲线常用来计算燃料的容量，布置油箱的位置(油箱端肋的位置)，并用来确定抗扭、抗弯翼盒的蒙皮厚度和桁条初始截面积。

最终的机翼模线分两个阶段建立。首先确定高速模线，然后对模线进行检查和修改，使机翼便于製造，特别是前缘和后缘曲度很大的部分。例如，可将机翼扰流片附近的外形稍加修改，使各扰流片能互换使用，并且左、右机翼上的扰流片也能互换。内侧扰流片和前缘襟翼也要进行这种处理。