显然WCS是F-14最关键的飞行结构,如发生恶性故障将会造成飞机坠毁。F-14是第一个以断裂韧性标准(fracture toughness criteria)设计的军用飞机(至少对于美国海军来说是如此),在设计之初时某些关键飞行结构(如重负荷的舱壁、横梁、桁架等)就必须容忍或存在一些小的缺陷(如裂纹,锻造褶皱或在铸造或焊接中产生的气孔)。在利用新兴的断裂力学理论后,零件上因制造或其他原因出现的缺陷在小于一定程度时,亦可正常使用而无需维修或报废。但对于当时的工业界来说,这种做法还属未知数,把这个新标准使用在飞机制造中的新材料(钛合金)上,并作为主结构焊接的标准,用"非常大胆"来形容已经远远不够了。但事实上这么做的结果比预期的还要好很多。
WCS的基本几何结构
F-14的机翼承载贯穿结构(WCS)或机翼中央段基本上是一个海鸥翼状整体盒形结构,两侧点对点中线带有上反角,基本样式如上图所示。在图中我们可以看到,外侧枢轴盘包含了U型枢轴接头,用于与变后掠翼根部的上下匹配接头对接。机翼根部的上下匹配接头通过大型精密配合(Precision-fit)插销精确装配在U型枢轴接头之间。

组装好的右侧机翼,显示了上/下部锻件和机械加工的枢轴结构
机翼中央段被一些人称作"翼盒",当然这不是格鲁曼内部最常用的叫法,这个简单(和恰当)名字的由来可以看机翼中段线图。整个结构就是一个盒子,包括前/后部封闭横梁、上/下板以及枢轴结构末端。我们也可以看到一些附加的贯穿前后的腹板和肋板,一个在中线处,对应上反角交汇处,另两个在枢轴结构末端内侧。
我们同样可以在图中看到关于翼盒的一些重要设计,上/下板内侧的凹陷部分使其以最小的重量提供了结构所需的强度,特别是结构刚性。众多的开口允许你触及成品结构的内部,可通过手孔(hand-holes,指一种足够使用手操作的开口)拧紧板。前后封闭横梁上突出的耳片用于连接其他附属结构(如舱壁、起落架等)。
机翼中央段的所有零件的毛坏都是轧件(翼盒上反部分的上/下板)或锻件(上/下板、前/后封闭梁/腹板结构、枢轴盘),这些锻造产品提供了最大的断裂韧性。通过广泛使用数控铣床(CNC)对毛坏进行精加工,以达到所需的精度并减少重量。WCS的某些部件也使用了化学铣削工艺,尤其是上/下板,以减少不必要的材料和重量。

WCS的枢轴盘
精密加工部件的厚度从0.5英寸(12.7毫米)(如腹板、承力肋板、封闭梁结构),到2英寸(50毫米)之间。F-14 WCS成功的关键,就是把这些部件组装成整体翼盒时使用了电子束焊接工艺。
焊接还是不焊接?
在F-14之前的其它飞机,包括军用和商用飞机都一直在使用机翼承载贯穿结构,那究竟是什么使F-14的WCS这么独特呢?
首先,F-14的WCS完全由退火状态的Ti-6Al-4V制造,这是这种有趣合金第一次大量使用在航空器中(当时大多数设计师和制造商都不知道高度=机密的SR-71间谍飞机已经大量使用了钛合金)。是什么使钛合金具有如此大的魅力呢?一般来说是因为它的高强度和低密度,尤其相对其他金属来说钛合金还有着很优秀的强度/重量比。Ti-6-4在一些指标上与高强度低合金钢(HSLA)相比,优势也非常明显,下表给出了二者的比较。









