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二、機(jī)身結(jié)構(gòu)型式的選擇
機(jī)身的結(jié)構(gòu)型式有半硬殼式（包括桁條式和桁梁式）、硬殼式（厚蒙皮）和構(gòu)架式，它們的構(gòu)造和受力特點(diǎn)已在第三章中進(jìn)行了介紹。桁條式、硬殼式機(jī)身的受力特性相應(yīng)地與單塊式、厚蒙皮多墻式機(jī)翼較相似。不同的是在超音速飛機(jī)薄機(jī)翼上大多采用多墻式（或多梁式）；但機(jī)身結(jié)構(gòu)，不論是亞音速或超音速飛機(jī)基本上多采用半硬殼式。其主要原因是機(jī)身剖面尺寸（特別是高度）遠(yuǎn)比機(jī)翼大，且多接近于對(duì)稱的剖面形狀，彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度都比較好。半硬殼式機(jī)身通過適當(dāng)?shù)牟贾媚艹惺芨鞣N載荷，而且結(jié)構(gòu)效率高。而硬殼式機(jī)身反而會(huì)因機(jī)身上的開口多，而大大影響厚蒙皮的利用率，開口補(bǔ)強(qiáng)的增重也將增大，進(jìn)而影響機(jī)身的結(jié)構(gòu)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(jī)身結(jié)構(gòu)而言，實(shí)踐證明，蒙皮—桁條加強(qiáng)壁板構(gòu)成的盒段結(jié)構(gòu)具有重量輕、強(qiáng)度高、易制造和好維修的優(yōu)點(diǎn)。此外桁條式機(jī)身屬多傳力途徑的結(jié)構(gòu)型式，損傷容限特性好，能通過載荷再分配經(jīng)受住局部破壞，而不致造成機(jī)身結(jié)構(gòu)的總體破壞，因此是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)輸機(jī)應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)型式。桁梁式機(jī)身適合于相對(duì)載荷較小，或有大開口的機(jī)身或機(jī)身的某段結(jié)構(gòu)采用。
須注意的是，機(jī)身的結(jié)構(gòu)布置受開口影響較大，特別在戰(zhàn)斗機(jī)上，各種開口的布置不大可能連續(xù)，因此在實(shí)際結(jié)構(gòu)中這些部位的結(jié)構(gòu)型式不一定十分典型，可能是幾種結(jié)構(gòu)型式的組合或過渡。例如桁條式機(jī)身上的受力長(zhǎng)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(jī)身結(jié)構(gòu)元件的設(shè)計(jì)與布置
本節(jié)主要介紹半硬殼機(jī)身結(jié)構(gòu)元件的布置與設(shè)計(jì)。半硬殼式機(jī)身尺寸最大、受力也最嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)件是由蒙皮和桁條（或桁梁）組成的壁板構(gòu)成的加筋筒狀盒段結(jié)構(gòu)。它承受幾乎所有的總體內(nèi)力—
—垂直平面和水平面內(nèi)的彎矩、剪力以及機(jī)身的扭矩、軸力（如發(fā)動(dòng)機(jī)推力）；還有外部氣動(dòng)壓力、內(nèi)部增壓座艙壓力等所引起的一切載荷。盒段內(nèi)以一定的間隔配置機(jī)身隔框，以防機(jī)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(jié)構(gòu)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(yīng)力和剪應(yīng)力下就會(huì)出現(xiàn)屈曲。如果設(shè)計(jì)要求規(guī)定蒙皮在受載時(shí)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)效率降低。機(jī)身的艙內(nèi)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(chǎng)形式承受、傳遞剪切載荷（此時(shí)機(jī)身結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力會(huì)重新分配），因此在某些情況下設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)載荷）下才不允許出現(xiàn)屈曲。但應(yīng)注意到蒙皮以張力場(chǎng)梁受剪時(shí)，桁條和框緣條會(huì)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(zhǎng)度即框距。
（"）總體失穩(wěn)。它所造成的破壞超出兩個(gè)或兩個(gè)以上隔框間距。一般半硬殼式機(jī)身不允許出現(xiàn)總體失穩(wěn)。當(dāng)壁板出現(xiàn)失穩(wěn)時(shí)，各隔框的剛度可以支持住長(zhǎng)桁；但當(dāng)框的剛度不足時(shí)，就會(huì)發(fā)生總體失穩(wěn)破壞。此時(shí)增加桁條效果不大，而增加框的剛度卻可產(chǎn)生較大影響。
以下對(duì)機(jī)身的典型結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)做一介紹，對(duì)于桁條和桁梁剖面形狀的確定等與機(jī)翼相似，不再贅述。
一、機(jī)身蒙皮設(shè)計(jì)
機(jī)身蒙皮是機(jī)身盒段結(jié)構(gòu)中的重要受力元件，其重量約占機(jī)身結(jié)構(gòu)重量的 % "&。它承受并傳遞機(jī)身中的剪力 ’(，’)和扭矩 *+的剪流。在桁條式機(jī)身中，蒙皮較厚時(shí)它還承受一部分彎矩引起的軸向力。旅客機(jī)氣密增壓座艙部位的蒙皮還承受內(nèi)外壓力差造成的周向（環(huán)向）和軸向的張應(yīng)力。因此，機(jī)身蒙皮上的載荷一般是多種應(yīng)力的組合。但由于機(jī)身剖面尺寸大，所以相對(duì)載荷較小，其厚度一般比機(jī)翼蒙皮薄。
機(jī)身蒙皮的設(shè)計(jì)和布置包括以下內(nèi)容：確定材料、厚度、合理的分塊和厚度分布以及損傷容限設(shè)計(jì)措施。
機(jī)身蒙皮材料一般采用鋁合金。對(duì)損傷容限設(shè)計(jì)的關(guān)鍵件、危險(xiǎn)部位應(yīng)采用斷裂、疲勞性能好的材料，如 ,-.，&/ 0 1/等。對(duì)于 *2 3"的飛機(jī)，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(jīng)化學(xué)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(jī)的中機(jī)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(jī)身中部受力大，兩端受力小，故中部的蒙皮比兩端的厚。但設(shè)計(jì)時(shí)必須同時(shí)考慮工藝制造、供貨來源、生產(chǎn)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(huì)增加連接工藝上的困難和工作量，還會(huì)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(yīng)的板材和蒙皮成型設(shè)備大小的限制；但考慮到有時(shí)機(jī)身蒙皮厚度差一級(jí)就可能會(huì)使重量差幾十甚至上百公斤，因此設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)其縱向?qū)涌p在亞音速飛機(jī)（如大型運(yùn)輸機(jī)）上可通過長(zhǎng)桁單搭接，這種連接簡(jiǎn)便，又不會(huì)在氣動(dòng)力方面造成嚴(yán)重?fù)p失；也可另
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用對(duì)接板連接。垂直于氣流方向的周向連接縫則采用齊平的對(duì)接接頭，用對(duì)接加強(qiáng)板實(shí)現(xiàn)，以避免明顯增加氣動(dòng)阻力。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般當(dāng)機(jī)身彎矩由縱向構(gòu)件桁條、桁梁承受，而蒙皮僅受剪應(yīng)力時(shí)，蒙皮厚度可取 " %&&；當(dāng)蒙皮同時(shí)受正應(yīng)力時(shí)約為 %" ’"&&，在殲 ()，殲 (飛機(jī)的中機(jī)身上有取到 ’"* +"*&&。
增壓座艙的內(nèi)外壓力差在蒙皮中引起的雙向張應(yīng)力是在每一次地一至—二—地循環(huán)中反復(fù)出現(xiàn)的疲勞載荷，因此旅客機(jī)的增壓座艙應(yīng)按損傷容限或疲勞設(shè)計(jì)，目前一般按損傷容限設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)多采用緩慢裂紋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)類型，此時(shí)應(yīng)從合理選擇材料、控制應(yīng)力水平、局部高應(yīng)力或應(yīng)力集中區(qū)增加蒙皮厚度以保證所要求的剩余強(qiáng)度、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等方面采取一系列措施。例如，蒙皮中的應(yīng)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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