[科普中国]-机身构型

机身结构

现代飞机的机身结构有两种基本类型：构架式和应力蒙皮式。应力蒙皮机身根据其构件设计和受力特点又分为硬壳式机身和半硬壳式机身，而半硬壳式机身又可细分为桁梁式和桁条式两种。

构架式机身构架式机身的骨架通常用钢管或铝合金管焊接而成(右图1)，且形成构架的所有杆件均主要承受轴向拉伸或压缩载荷。小型飞机如果采用构架式机身，则骨架可由铝合金制成，并利用实心杆件或管材预先交叉支撑，再用铆钉或螺栓连接成整体结构。为了保证所需气动外形，在骨架外部敷设不承受载荷的布质蒙皮。构架式机身目前已应用很少。只在一些轻型飞机上使用。1

应力蒙皮式机身应力蒙皮式机身与构架式机身的最大区别在于，机身的蒙皮参与承受载荷，常采用金属蒙皮。如果机身载荷全部由蒙皮承受，则称为硬壳式机身；如果机身蒙皮仅部分承受载荷，则称为半硬壳式机身。这类机身结构基本构件采用铝合金和镁合金材料。1

硬壳式机身硬壳式机身(又称蒙皮式机身，右图2)由普通隔框和加强隔框维持机身截面形状，蒙皮则几乎承受全部应力。蒙皮直接铆接在普通隔框和加强隔框上，具有良好的气动外形。为了保证机身具有足够的强度和刚度，蒙皮必然较厚，使得机身重量偏大。但在应力水平较小的小型飞机机身后段，对蒙皮强度要求较低，从而可兼顾强度与结构重量两方面要求，所以小型飞机常采用硬壳式结构来构成座舱后部至机身尾部这一段机身。对硬壳式机身损伤的修理最重要的是恢复损伤区域原有的形状、刚度和强度，对金属蒙皮常用的维修方法是挖补或贴补。1

半硬壳式机身半硬壳式机身遵循破损安全强度规范的没计思想，即结构中单个构件破坏时，整个结构不会发生灾难性破坏。半硬壳式机身由普通隔框、加强隔框、纵梁和桁条构成机身骨架，外部铆接金属蒙皮，构成光滑、洁净的外形，并可承受很大的载荷。根据机身结构中纵梁的强弱或有无，以及蒙皮、桁条参与承受应力的程度，半硬壳式机身义可分为桁梁式机身和桁条式机身。

桁梁式机身(图3.a)中，纵梁较强，承受大部分南弯曲引起的拉、压应力；蒙皮较薄，桁条数量较少且较弱．它们构成的壁板承受少部分弯曲引起的拉、压应力。机身两侧和上、下蒙皮承受绝大部分剪切引起的剪应力；蒙皮围成的闭合框承受全部扭矩引起的剪应力。

桁条式机身(图3.b)中，纵梁较弱，甚至无梁；蒙皮较厚，桁条数量较多且较强，它们构成的壁板承受大部分甚至全部弯矩。剪力同样由机身蒙皮承受，扭矩全部由蒙皮围成的闭合框承受。

桁梁式机身可以很方便地布置大开口，因此在机身上类似登机门、行李舱门等需要布置大开口的舱段通常都会采用桁梁式结构。在没有大开口的舱段往往采用桁条式结构。因此同一架飞机的机身可能存在不同类型的结构形式。

机身结构中隔框的作用主要是传递载荷和维持机身剖面形状。根据其位置和受力的不同，又分为普通隔框和加强隔框两类。普通隔框的功用是承受并传递局部气动力，并维持机身剖面形状；加强隔框则主要承受机翼、尾翼、起落架等部件传来的集中载荷，并将载荷传递给机身结构。1