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二、機身結構型式的選擇
機身的結構型式有半硬殼式（包括桁條式和桁梁式）、硬殼式（厚蒙皮）和構架式，它們的構造和受力特點已在第三章中進行了介紹。桁條式、硬殼式機身的受力特性相應地與單塊式、厚蒙皮多墻式機翼較相似。不同的是在超音速飛機薄機翼上大多采用多墻式（或多梁式）；但機身結構，不論是亞音速或超音速飛機基本上多采用半硬殼式。其主要原因是機身剖面尺寸（特別是高度）遠比機翼大，且多接近于對稱的剖面形狀，彎曲和扭轉剛度都比較好。半硬殼式機身通過適當的布置能承受各種載荷，而且結構效率高。而硬殼式機身反而會因機身上的開口多，而大大影響厚蒙皮的利用率，開口補強的增重也將增大，進而影響機身的結構效率。因此硬殼式往往只在某些局部部位采用，如頭、尾錐部等。
就半硬殼式機身結構而言，實踐證明，蒙皮—桁條加強壁板構成的盒段結構具有重量輕、強度高、易制造和好維修的優(yōu)點。此外桁條式機身屬多傳力途徑的結構型式，損傷容限特性好，能通過載荷再分配經受住局部破壞，而不致造成機身結構的總體破壞，因此是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機和運輸機應用最多的結構型式。桁梁式機身適合于相對載荷較小，或有大開口的機身或機身的某段結構采用。
須注意的是，機身的結構布置受開口影響較大，特別在戰(zhàn)斗機上，各種開口的布置不大可能連續(xù)，因此在實際結構中這些部位的結構型式不一定十分典型，可能是幾種結構型式的組合或過渡。例如桁條式機身上的受力長桁因開口而切斷或無法連續(xù)布置的區(qū)域，就有采用以桁梁或局部縱梁或厚蒙皮受軸力的形式。
第二節(jié)機身結構元件的設計與布置
本節(jié)主要介紹半硬殼機身結構元件的布置與設計。半硬殼式機身尺寸最大、受力也最嚴重的結構件是由蒙皮和桁條（或桁梁）組成的壁板構成的加筋筒狀盒段結構。它承受幾乎所有的總體內力—
—垂直平面和水平面內的彎矩、剪力以及機身的扭矩、軸力（如發(fā)動機推力）；還有外部氣動壓力、內部增壓座艙壓力等所引起的一切載荷。盒段內以一定的間隔配置機身隔框，以防機身壓屈并維持其剖面形狀。除蒙皮或桁條（或桁梁）破壞外，這類加筋筒狀盒段結構還有三種可能的失穩(wěn)失效形式：
（"）蒙皮失穩(wěn)。薄蒙皮在較低的壓應力和剪應力下就會出現(xiàn)屈曲。如果設計要求規(guī)定蒙皮在受載時不能屈曲，那么蒙皮必須較厚，或布置較密的桁條，這有可能導致結構效率降低。機身的艙內增壓能使蒙皮失穩(wěn)問題有一定的改善。考慮到蒙皮屈曲后仍能以張力場形式承受、傳遞剪切載荷（此時機身結構內的應力會重新分配），因此在某些情況下設計規(guī)范規(guī)定，低于百分之幾十的限制載荷（即使用載荷）或極限載
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荷（即設計載荷）下才不允許出現(xiàn)屈曲。但應注意到蒙皮以張力場梁受剪時，桁條和框緣條會有附加的軸向載荷和彎曲載荷。（）壁板失穩(wěn)。這是指兩框之間的一段壁板（蒙皮和桁條組成的加筋板）失穩(wěn)。該段壁板的長度即框距。
（"）總體失穩(wěn)。它所造成的破壞超出兩個或兩個以上隔框間距。一般半硬殼式機身不允許出現(xiàn)總體失穩(wěn)。當壁板出現(xiàn)失穩(wěn)時，各隔框的剛度可以支持住長桁；但當框的剛度不足時，就會發(fā)生總體失穩(wěn)破壞。此時增加桁條效果不大，而增加框的剛度卻可產生較大影響。
以下對機身的典型結構元件設計做一介紹，對于桁條和桁梁剖面形狀的確定等與機翼相似，不再贅述。
一、機身蒙皮設計
機身蒙皮是機身盒段結構中的重要受力元件，其重量約占機身結構重量的  % "&。它承受并傳遞機身中的剪力 ’(，’)和扭矩 *+的剪流。在桁條式機身中，蒙皮較厚時它還承受一部分彎矩引起的軸向力。旅客機氣密增壓座艙部位的蒙皮還承受內外壓力差造成的周向（環(huán)向）和軸向的張應力。因此，機身蒙皮上的載荷一般是多種應力的組合。但由于機身剖面尺寸大，所以相對載荷較小，其厚度一般比機翼蒙皮薄。
機身蒙皮的設計和布置包括以下內容：確定材料、厚度、合理的分塊和厚度分布以及損傷容限設計措施。
機身蒙皮材料一般采用鋁合金。對損傷容限設計的關鍵件、危險部位應采用斷裂、疲勞性能好的材料，如 ,-.，&/ 0 1/等。對于 *2 3"的飛機，在受熱影響較大的部位采用鈦合金或不銹鋼板材。在某些情況下，也有用厚鋁板經化學銑切等方法直接加工成帶縱、橫筋條的整體壁板，如殲 04飛機的中機身上壁板（又是受力口蓋）。
蒙皮厚度首先要考慮載荷的大小。由于一般機身中部受力大，兩端受力小，故中部的蒙皮比兩端的厚。但設計時必須同時考慮工藝制造、供貨來源、生產成本等因素，通常不可能完全按載荷分布做成任意厚度或分成很多小塊。小塊蒙皮不但會增加連接工藝上的困難和工作量，還會增加連接接頭而使重量增加。由于板材厚度都有一定規(guī)格，同一厚度蒙皮其尺寸大小還受所供應的板材和蒙皮成型設備大小的限制；但考慮到有時機身蒙皮厚度差一級就可能會使重量差幾十甚至上百公斤，因此設計時必須綜合考慮各方面因素后合理布置蒙皮的厚度和分塊，在合理的情況下面積盡可能大，以減少接頭。分塊蒙皮連接時其縱向對接縫在亞音速飛機（如大型運輸機）上可通過長桁單搭接，這種連接簡便，又不會在氣動力方面造成嚴重損失；也可另
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用對接板連接。垂直于氣流方向的周向連接縫則采用齊平的對接接頭，用對接加強板實現(xiàn)，以避免明顯增加氣動阻力。根據統(tǒng)計，一般當機身彎矩由縱向構件桁條、桁梁承受，而蒙皮僅受剪應力時，蒙皮厚度可取 " %&&；當蒙皮同時受正應力時約為 %" ’"&&，在殲 ()，殲 (飛機的中機身上有取到 ’"* +"*&&。
增壓座艙的內外壓力差在蒙皮中引起的雙向張應力是在每一次地一至—二—地循環(huán)中反復出現(xiàn)的疲勞載荷，因此旅客機的增壓座艙應按損傷容限或疲勞設計，目前一般按損傷容限設計。設計時多采用緩慢裂紋擴展結構類型，此時應從合理選擇材料、控制應力水平、局部高應力或應力集中區(qū)增加蒙皮厚度以保證所要求的剩余強度、細節(jié)設計等方面采取一系列措施。例如，蒙皮中的應力水平一般很低，大致在（)  %%）,-.之間（/01’的 2 3 4,-.，’’4的 23（4+  4)）,-.）。其次在開口周圍，特別是在有大量
　
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