第八章 機身結(jié)構(gòu)分析
第一節(jié) 機身的功用、內(nèi)部布置和設(shè)計要求
一、機身的功用
機身是飛機的一個重要部件。它的主要功用為：
（"）安置空勤人員、旅客，裝載燃油、武器、設(shè)備和貨物等。
（）把機翼、尾翼、起落架（對殲擊機一般還有發(fā)動機）連接在一起，形成一架完整的飛機。這些部件通過固定在機身上的接頭，把作用在各部件上的載荷都傳到機身上，和機身上的其他載荷一起達到受力平衡，因此機身是整架飛機的受力基礎(chǔ)。
二、機身的內(nèi)部布置
機身的內(nèi)部布置了各種裝載。
內(nèi)部布置時應(yīng)將各裝載、燃油等合理地布置在機身內(nèi)，同時協(xié)調(diào)機身與機翼、尾翼、起落架等部件的受力結(jié)構(gòu)。有效載重的布置應(yīng)使它們所處的位置滿足其本身的技術(shù)條件要求。如前方搜索雷達天線要求安排在機身最前端；燃油及炸彈應(yīng)盡可能置于飛機重心附近，以期達到不因燃油的消耗與炸彈的投放而使飛機重心變化超出規(guī)定的范圍等。除位置要求外，還必須滿足各種裝載的使用、檢測、維護、更換等要求。如空勤人員和旅客進出、貨物裝卸、炸彈投放等都需在機身上開很大的艙門；設(shè)備、附件等要經(jīng)常檢測、維護，有些是每一個起落都要檢查。這就需要創(chuàng)造條件便于方便地接近它們。在大型飛機上，絕大部分可從機艙內(nèi)部接近，但在殲擊機上，卻必須在機身殼體上開很多大小不一的檢查窗口。對于按損傷容限要求設(shè)計的結(jié)構(gòu)，要考慮可檢測性。
三、機身結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求
飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計一般性要求都適用于機身結(jié)構(gòu)。只是機身的功用與機、尾翼有不同的側(cè)重點，所以在設(shè)計要求上也有不同側(cè)重點。（"）機身必須滿足各種裝載根據(jù)本身的特殊需要提出的眾多的使用要求，并應(yīng)與
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機翼、尾翼等相連部件的主要受力構(gòu)件的布置、連接點位置進行總體協(xié)調(diào)，這與減輕飛機總重量有關(guān)。（）機身應(yīng)有足夠的強度，以保證機身結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)，承受強度規(guī)范中規(guī)定的各種載荷而不破壞。
（"）機身應(yīng)有足夠的剛度。機身結(jié)構(gòu)受載后的總變形與局部變形都應(yīng)在規(guī)范或戰(zhàn)術(shù) 使用技術(shù)要求允許的范圍之內(nèi)。機身的總體剛度直接影響著尾翼的效率和尾翼顫振特性；機身結(jié)構(gòu)局部變形過大，對阻力特性不利。
（）機身應(yīng)有足夠的開敞性以便于維修。開敞性直接影響飛機的維修性，而維修性的好壞與飛機的利用率及運營成本等均有關(guān)。相對于機、尾翼等部件，由于機身內(nèi)裝載多，本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而這一要求對機身結(jié)構(gòu)就更為突出。
（%）機身結(jié)構(gòu)的重量應(yīng)盡可能小。（&）機身結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的工藝性，生產(chǎn)成本要低。機身基本不產(chǎn)生升力，所以氣動力方面主要是要求阻力小，因此機身一般做成細長的流線體，并希望外形光滑，盡量少突起等。
從上面分析可以看到，很多要求往往是矛盾的。比如駕駛艙為了滿足駕駛員的視界要求，座艙蓋常凸出機身外形，引起阻力增大。但為了滿足使用要求，只好在氣動要求上作些讓步。又如機身上的各種大、小開口，破壞了機身結(jié)構(gòu)的完整性，而進行補強必定會增加重量，但為滿足各種使用或維修要求不得不在重量上作出犧牲。
第二節(jié) ’機身的外載和受力特點
一、機身上的外載
機身上的外載主要有以下 種。
()空氣動力載荷
由于機身基本上為對稱流線體，故機身上除局部地區(qū)外，氣動載荷都較小。只有在頭部和一些曲度較大的突出部位（如座艙蓋）等處局部氣動載荷較大，因此空氣動力應(yīng)作為這些部位的主要設(shè)計載荷之一。但機身分布氣動力對機身的總體載荷基本沒有影響。
)質(zhì)量力
機身內(nèi)的載重與機身結(jié)構(gòu)本身都會產(chǎn)生質(zhì)量力，其中尤以各種裝載的質(zhì)量力影響較大。沿軸線各點上的過載大小與方向不一定相同，故也會影響到質(zhì)量力的大小與方向。它們有的為集中力形式（如裝載通過集中接頭連到機身結(jié)構(gòu)上時）；有的為分布力形式（如客艙、貨艙內(nèi)載重的質(zhì)量力）。
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"其他部件傳來的力
這里主要指在飛行或起飛著陸滑跑中由機翼、平尾、垂尾或起落架上傳來的力。若發(fā)動機安裝在機身上，則還有發(fā)動機推力和陀螺效應(yīng)產(chǎn)生的集中力。
"增壓載荷
它在機身增壓艙部分自身平衡而不影響機身的總體載荷。
由于機身的特殊性，上述 ，項對機身結(jié)構(gòu)是主要的外載荷。
二、機身的總體受力特點
機身上的全部載荷在機翼處得到平衡，因此可把機身看成是支持在機翼上的雙支點（或多支點）外伸梁。根據(jù)各種設(shè)計情況下的載荷，機身會產(chǎn)生在垂直對稱面內(nèi)和水平面內(nèi)的彎曲以及繞機身軸線的扭轉(zhuǎn)。相應(yīng)的在機身結(jié)構(gòu)中引起兩個平面內(nèi)的剪力、彎矩和繞工軸的扭矩等內(nèi)力。
綜上所述，機身的受力一般說與機翼很相似。但對機翼，水平載荷較其垂直載荷（如升力）小得多，而機翼結(jié)構(gòu)在水平方向的尺度較垂直方向大，所以，。在結(jié)構(gòu)分析時，常略去水平載荷。對于機身，垂直方向和水平方向的載荷為同一數(shù)量級，且機身結(jié)構(gòu)在這兩個方向上的尺度又相差不大，因此在機身結(jié)構(gòu)分析時，兩個方向上的載荷都要考慮。
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