【簡介：】　　飛機基本結(jié)構(gòu)　　飛機結(jié)構(gòu)一般由五個主要部分組成：機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置 (主要介紹機翼和機身)。　　機翼　　薄蒙皮梁式　　主要的構(gòu)造特點是蒙皮很薄，

　　飛機基本結(jié)構(gòu)　　飛機結(jié)構(gòu)一般由五個主要部分組成：機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置 (主要介紹機翼和機身)?！　C翼　　薄蒙皮梁式　　主要的構(gòu)造特點是蒙皮很薄，常用輕質(zhì)鋁合金制作，縱向翼梁很強(有單梁、雙梁或多梁等布置)．縱向長桁較少且弱，梁緣條的剖面與長桁相比要大得多，當(dāng)布置有一根縱梁時同時還要布置有一根以上的縱墻。該型式的機翼通常不作為一個整體，而是分成左、右兩個機翼，用幾個梁、墻根部傳集中載荷的對接接頭與機身連接。薄蒙皮梁式翼面結(jié)構(gòu)常用于早期的低速飛機或現(xiàn)代農(nóng)用飛機、運動飛機中，這些飛機的翼面結(jié)構(gòu)高度較大，梁作為惟一傳遞總體彎矩的構(gòu)件，在截面高度較大處布置較強的梁。　　多梁單塊式　　從構(gòu)造上看，蒙皮較厚，與長桁、翼梁緣條組成可受軸力的壁板承受總體彎矩；縱向長桁布置較密，長桁截面積與梁的橫截面比較接近或略小；梁或墻與壁板形成封閉的盒段，增強了翼面結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，為充分發(fā)揮多梁單塊式機翼的受力特性，左、右機翼最好連成整體貫穿機身。有時為使用、維修的方便，可在展向布置有設(shè)計分離面，分離面處采用沿翼盒周緣分散連接的形式將全機翼連成一體，然后整個機翼另通過幾個接頭與機身相連?！　《鄩衩善な?有時稱多梁厚蒙皮式，以下統(tǒng)簡稱為多墻式)　　這類機翼布置了較多的縱墻(一般多于5個)；蒙皮厚(可從幾毫米到十幾毫米)；無長桁；有少肋、多肋兩種。但結(jié)合受集中力的需要，至少每側(cè)機翼上要布置3―5個加強翼肋。當(dāng)左、右機翼連成整體時，與機身的連接與多梁單塊式類似。但有的與薄蒙皮梁式類似，分成左右機翼，在機身側(cè)邊與之相連，此時往往由多墻式過渡到多梁式，用少于墻數(shù)量的幾個梁的根部集中對接接頭在根部與機身相連?！　∶善ぁ　∶善さ闹苯庸τ檬切纬闪骶€形的機翼外表面。為了使機翼的阻力盡量小，蒙皮應(yīng)力求光滑，減小它在飛行中的凹、凸變形。從受力看，氣動載荷直接作用在蒙皮上，因此蒙皮受有垂直于其表面的局部氣動載荷。此外蒙皮還參與機翼的總體受力-它和翼梁或翼墻的腹板組合在一起，形成封閉的盒式薄壁結(jié)構(gòu)承受機翼的扭矩；當(dāng)蒙皮較厚時，它與長桁一起組成壁板，承受機翼彎矩引起的軸力。壁板有組合式或整體式。某些結(jié)構(gòu)型式(如多腹板式機翼)的蒙皮很厚，可從幾mm到十幾mm，常做成整體壁板形式，此時蒙皮將成為最主要的，甚至是惟一的承受彎矩的受力元件。　　長桁　　長桁(也稱桁條)是與蒙皮和翼肋相連的構(gòu)件。長桁上作用有氣動載荷。在現(xiàn)代機翼中它一般都參與機翼的總體受力―承受機翼彎矩引起的部分軸向力，是縱向骨架中的重要受力構(gòu)件之一。除上述承力作用外，長桁和翼肋一起對蒙皮起一定的支持作用。　　翼肋　　普通翼肋構(gòu)造上的功用是維持機翼剖面所需的形狀。一般它與蒙皮、長桁相連，機翼受氣動載荷時，它以自身平面內(nèi)的剛度向蒙皮、長桁提供垂直方向的支持。同時翼肋又沿周邊支持在蒙皮和梁(或墻)的腹板上，在翼肋受載時，由蒙皮、腹板向翼肋提供各自平面內(nèi)的支承剪流?！　〖訌娨砝唠m也有上述作用，但其主要是用于承受并傳遞自身平面內(nèi)的較大的集中載荷或由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)(如大開口處)引起的附加載荷?！　∫砹骸　∫砹河闪旱母拱搴途墬l(或稱凸緣)組成(圖3.11)。翼梁是單純的受力件，主要承受剪力Q和彎矩M。在有的結(jié)構(gòu)型式中，它是機翼主要的縱向受力件，承受機翼的全部或大部分彎矩。翼梁大多在根部與機身固接。　　縱墻　　縱墻(包括腹板)的緣條比梁緣條弱得多，一般與長桁相近，縱墻與機身的連接為鉸接，腹板即沒有緣條。墻和腹板一般都不能承受彎矩，但與蒙皮組成封閉盒段以承受機翼的扭矩，后墻則還有封閉機翼內(nèi)部容積的作用?！　C身　　機身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設(shè)備；還可將飛機的其它部件如尾翼、機翼及發(fā)動機等連接成一個整體?！　¤炝菏健　¤炝菏綑C身結(jié)構(gòu)特點是有幾根(如四根)桁梁，桁梁的截面面積很大。在這類機身結(jié)構(gòu)上長桁的數(shù)量較少而且較弱，甚至長桁可以不連續(xù)。蒙皮較薄。這種結(jié)構(gòu)的機身，由彎曲引起的軸向力主要由桁梁承受，蒙皮和長桁只承受很小部分的軸力。剪力則全部由蒙皮承受?！　¤鞐l式　　這種型式機身的特點是長桁較密、較強；蒙皮較厚。此時彎曲引起的軸向力將由許多桁條與較厚的蒙皮組成的壁板來承受；剪力仍全部由蒙皮承受?！　∮矚な健　∮矚な綑C身結(jié)構(gòu)是由蒙皮與少數(shù)隔框組成。其特點是沒有縱向構(gòu)件，蒙皮厚。由厚蒙皮承受機身總體彎、剪、扭引起的全部軸力和剪力。隔框用于維持機身截面形狀，支持蒙皮和承受、擴散框平面內(nèi)的集中力。這種型式的機身實際上用得很少，其根本原因是因為機身的相對載荷較小．而且機身不可避免要大開口，會使蒙皮材料的利用率不高，開口補強增重較大。所以只在機身結(jié)構(gòu)中某些氣動載荷較大、要求蒙皮局部剛度較大的部位，如頭部、機頭罩、尾錐等處有采用。具體構(gòu)造也有用夾層結(jié)構(gòu)或整體旋壓件等形式?！　?a)桁條式；(b)桁梁式；(c)硬殼式　　1--長桁；2--桁梁；3--蒙皮；4--隔框　　隔框　　隔框分為普通框與加強框兩大類。　　普通框用來維持機身的截面形狀。一般沿機身周邊空氣壓力為對稱分布，此時空氣動力在框上自身平衡，不再傳到機身別的結(jié)構(gòu)去?！　〖訌娍?，其主要功用是將裝載的質(zhì)量力和其他部件上的載荷經(jīng)接頭傳到機身結(jié)構(gòu)上的集中力加以擴散，然后以剪流的形式傳給蒙皮?！　￠L桁與桁梁　　長桁作為機身結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件，在桁條式機身中主要用以承受機身彎曲時產(chǎn)生的軸力。另外長桁對蒙皮有支持作用，它提高了蒙皮的受壓、受剪失穩(wěn)臨界應(yīng)力；其次它承受部分作用在蒙皮上的氣動力并傳給隔框，與機翼的長桁相似。桁梁的作用與長桁相似，只是截面積比長桁大?！　∶善ぁ　C身蒙皮在構(gòu)造上的功用是構(gòu)成機身的氣動外形，并保持表面光滑，所以它承受局部空氣動力。蒙皮在機身總體受載中起很重要的作用。它承受兩個平面內(nèi)的剪力和扭矩；同時和長桁等一起組成壁板承受兩個平面內(nèi)彎矩引起的軸力，只是隨構(gòu)造型式的不同，機身承彎時它的作用大小不同。

二、飛機主要組成部分及其構(gòu)造 飛機對結(jié)構(gòu)材料要求很高，由于飛機尺寸大，剛度小，構(gòu)造精度不易保證，同時，飛機零部件多，裝配工作量大、難度也大。飛機主要由機翼、機身、動力裝置、起落裝置、操縱系統(tǒng)等部件組成。（一）機翼 機翼是為飛機飛行提供舉力的部件。飛機在平衡飛行時，受到四個力的作用：舉力、阻力、拉(推)力與重力。這些外力稱為外載荷，它們會使飛機的某些部件產(chǎn)生變形，而飛機內(nèi)部會產(chǎn)生一種抵抗變形的內(nèi)力。這些載荷加到機翼上，會使機翼產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉伸和壓縮五種變形。因此，要求構(gòu)件必須有足夠的強度、剛度和抗疲勞能力來抵抗這種變形以保證空氣動力外形的精確度。 機翼受力構(gòu)件包括內(nèi)部骨架、外部蒙皮以及與機身聯(lián)接的接頭。如圖9-4-3。圖9-4-3 機翼構(gòu)造 高速飛機機翼的氣動外形與低速飛機有較大差異，機翼形式有后掠角形、三角形和小展弦比梯形等。（二）機身 飛機機身的主要功能是裝載人員、貨物、燃油、武器、各種裝備和其它物資。除此以外，它還用于連接機翼、尾翼、起落架和其它有關(guān)構(gòu)件。根據(jù)機身的功能，其構(gòu)造首先要具有盡可能大的空間以便使單位體積利用率最高；其次是連接必須安全可靠；第三是要有良好的通風(fēng)加溫、隔音設(shè)備，視界廣闊，利于飛機起落；第四是在氣動方面要求盡可能減少阻力，如迎風(fēng)面積盡可能小、表面盡可能光滑；形狀流線化等；五是在保證強度、剛度、抗疲勞能力的條件下重量盡可能輕。圖9-4-3 機身構(gòu)造 機身的外形與發(fā)動機的類型、數(shù)目及安裝位置有關(guān)。一般機身的側(cè)面外形為拉長的流線體，它很大程度上受駕駛艙的影響。機身的剖面形狀有圓、橢圓、方、梯形等，它們適合不同用途和速度范圍的飛機。例如，低速飛機可用方形，具有氣密座艙的高亞音速大型客機多用圓形或橢圓形。圖9-4-4 大型客機機艙結(jié)構(gòu)1-正駕駛員座；2-副駕駛員座；3-無線電員座；4-隨機工程師座；5-前進(jìn)口；6-廁所；7-緊急救護(hù)藥物及報章雜志臺；8-廚房；9-酒巴間；10-空勤人員休息室；11-衣帽間；12-后進(jìn)口； 由于機身的重要作用是裝載人員、貨物和設(shè)備，故必須要配備各種艙室和必要的裝備，如駕駛員座艙、旅客艙、貨艙、軍用機的炸彈艙等。此外，還有機身的通風(fēng)、保暖、防止噪音、增壓與安全等輔助設(shè)備。 旅客機的空勤人員較多，空勤組座艙大，設(shè)備多。旅客艙除有足夠的裝載旅客的空間外，還必須考慮旅客的安全與舒適。無論民用機還是軍用機，都必須考慮高空飛行時的氣密增壓問題、大型高亞音速客機的通風(fēng)保暖與防止噪音問題。旅客機中必須有較小的貨艙以便裝載旅客隨身行李和部分貨物。貨運機的主要艙室均用于裝貨。大型客機還需有輔助艙，如衣帽間、廁所等。（三）動力裝置 除氣球外所有航空器和航天器都需要動力。從本世紀(jì)二十年代飛機開始應(yīng)用以來，人們一直在致力于改進(jìn)航空發(fā)動機性能。1903年第一架飛機飛行的動力來自一臺12馬力的活塞式發(fā)動機。直到四十年代飛機飛行速度接近和達(dá)到音速時，這一類發(fā)動機在航空領(lǐng)域的獨占地位才被渦輪噴氣式發(fā)動機所取代。 活塞式發(fā)動機是以汽油作燃料的一種四沖程內(nèi)燃機。按冷卻方式，活塞式發(fā)動機可分為液冷式和氣冷式兩種。活塞發(fā)動機的氣缸數(shù)目最多可達(dá)28個或更多，最大功率近4000馬力。航空活塞發(fā)動機要求重量輕、尺寸小、馬力大、油耗低。因此，由活塞發(fā)動機及其附件的重量與它所能產(chǎn)生的功率(馬力)之比值決定的重量馬力比和燃油消耗率即活塞發(fā)動機每小時內(nèi)發(fā)出1馬力所消耗的燃油重量成為衡量活塞發(fā)動機性能的兩項主要指標(biāo)。目前一些活塞發(fā)動機的重量馬力比為0.4公斤/馬力、燃油消耗率為0.2~0.25公斤/馬力?小時。較新的一種旋轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動機重量馬力比達(dá)到0.264左右。 螺旋槳為活塞發(fā)動機飛機提供拉力。它有二葉的，也有三、四或六葉(圖9-4-5)的。圖9-4-5 螺旋槳構(gòu)造1-前面三葉螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向；2-后面三葉螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向 當(dāng)飛機飛行速度提高到需要突破音障時，螺旋槳動力裝置便不能滿足需要。這時要用結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、推力大的渦輪噴氣式發(fā)動機。渦輪噴氣式發(fā)動機的氣流速度越大，推力也越大。目前有的噴氣發(fā)動機的噴氣速度可達(dá)到600～900m/sec。它包括進(jìn)氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管五部分；更高速度的飛機上還安裝了加力燃燒室。 飛機上除發(fā)動機外，還需要有一整套保證發(fā)動機可靠、有效工作的裝置，包括發(fā)動機固定裝置、進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油及滑油供應(yīng)系統(tǒng)、防火防冰等安全設(shè)備與發(fā)動機操縱系統(tǒng)。（四）起落裝置 飛機起落裝置的功能是使飛機能在地面或水面上平順地起飛、著陸、滑行和停放；吸收著陸撞擊的能量以改善起落性能。陸上飛機起落裝置包括起落架與改善起落性能的裝置兩部分；起落架的作用是使飛機在地面起落、滑行、停放。它由受力結(jié)構(gòu)、減震器、機輪和收放機構(gòu)組成。改善起落性能的裝置則包括增舉裝置、起飛加速器、機輪剎車和阻力傘或減速傘等。 早期飛機采用四輪式起落架，優(yōu)點是穩(wěn)定且便于操縱，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量與阻力較大，尤其是不易收放。實踐證明：三個支點足以滿足需要，故現(xiàn)代飛機大多采用三點式起落架。由于飛機機身前部有發(fā)動機、螺旋槳等設(shè)備，較早應(yīng)用的是后三點式起落架；后三點式起落架的兩個主輪在飛機重心前靠重心處，尾輪則在飛機縱軸平面的尾部，主要適用于低速輕型活塞發(fā)動機飛機。近年某些高速重型飛機上還出現(xiàn)了自行車式起落架。圖9-4-6描述了幾種起落架的基本型式。圖9-4-6 起落架基本型式1-飛機重心；2-飛機縱軸；3-主軸；-4-尾輪；5-前輪；6-輔助輪；(a)后三點式； (c)前三點式； (b)自行車式（五）操縱系統(tǒng) 飛機操縱系統(tǒng)可分主操縱系統(tǒng)和輔助操縱系統(tǒng)。主操縱系統(tǒng)是對升降舵、方向舵和副翼三個主要操縱面的操縱，輔助操縱系統(tǒng)指對調(diào)整片、增舉裝置和水平安定面等的操縱。 主操縱系統(tǒng)包括中央操縱機構(gòu)和傳動系統(tǒng)兩部分。中央操縱機構(gòu)位于座艙內(nèi)，由駕駛員直接操縱。它包括手操縱和腳操縱兩部分；手操縱部分連接升降舵和副翼，腳操縱部分則與方向舵相連。手操縱分兩類，一是駕駛桿，多由硬鋁管制成，多用于小型飛機；二是駕駛盤，也用鋁管制成，可使駕駛員省力，但靈敏度低一些。腳操縱經(jīng)駕駛員用腳踩動，經(jīng)傳動機構(gòu)使方向舵偏轉(zhuǎn)。 輔助操縱系統(tǒng)包括對水平安定面、襟翼、調(diào)整片的操縱等。它一般需要采用特殊裝置如液壓、冷氣、電動或機械等方式將操縱面固定在規(guī)定位置上。駕駛員通過轉(zhuǎn)盤或手柄以及鋼索將動作傳動到操縱面上去。為幫助駕駛員節(jié)省體力，可采用助力器。助力器是一種用液壓、電動或冷氣為動力協(xié)助駕駛員帶動舵面的機構(gòu)。其中液壓助力器應(yīng)用最廣，電動助力器多用于應(yīng)急。（六）飛機的飛行 起飛與著陸是飛機的兩項重要飛行性能。渦輪噴氣式發(fā)動機飛機，由于發(fā)動機拉力大，起飛過程可分為兩個階段(圖9-4-7)：一是起飛滑跑階段，飛機首先在地面開動發(fā)動機，將拉力增大到可使飛機在地面從靜止到開始滑跑，然后將油門繼續(xù)加大，提高拉力使飛機加速前進(jìn)。當(dāng)速度增加到足夠大時，舉力超過重力，飛機便離地而起，進(jìn)入第二階段，即加速與爬行階段。當(dāng)飛機爬升到25m高時，起飛結(jié)束。飛機在這兩個階段所飛越的距離就是起飛距離。25m是人為規(guī)定的，主要考慮避開機場周圍房屋。對拉力小的噴氣發(fā)動機或活塞螺旋槳飛機，起飛可分為三個階段：離地前的起飛滑跑階段；離地后的平飛加速階段；速度足夠大時的爬升階段。圖9-4-7 飛機起飛過程1-起飛滑跑；2-加速和爬升；3-起飛距離；A-建筑物 飛機的起飛距離越短越好，以便減少跑道長度，降低機場建筑費用。對軍用飛機來說，還可更快升空以利作戰(zhàn)。 縮短起飛距離的途徑主要有：加大發(fā)動機拉力；減少飛機起飛重量；增大飛機的最大舉力系數(shù)；等等。 飛機的著陸與起飛相反，可分為五個階段(圖9-4-8)：下滑、拉平、平飛減速、飄落觸地和著陸滑跑。下滑是駕駛員減速后從25m處下沉；在接近地面時拉平飛機開始平飛減速；當(dāng)飛機降到著陸速度時，舉力小于重力，飛機機輪飄落觸地，這時的速度稱為著陸速度，也是飛機的最小速度，這一速度越小越安全。觸地后繼續(xù)前進(jìn)直到停止，即完成了整個著陸。上述五個階段的飛行距離總稱為著陸距離。圖9-4-8 飛機著陸過程1-下滑；2-拉平；3-平飛減速；4-飄落觸地；5-著陸滑跑；6-著陸距離；A-建筑物 縮短著陸滑跑距離和減少著陸速度的途徑有：在機輪上安裝剎車減少著陸滑跑階段的距離；采取增舉裝置降低著陸速度；采用阻力板、阻力傘、反推力裝置和反槳裝置以及降低飛機自重等。