飛機結(jié)構(gòu)及其特點

1、第1章 飛機結(jié)構(gòu)及其特點,徐 巖 航空宇航制造工程系,飛行器制造技術基礎,本章內(nèi)容,1.1飛機結(jié)構(gòu)及組成 1.2 機翼結(jié)構(gòu)形式 1.3 機身結(jié)構(gòu)形式 1.4 尾翼結(jié)構(gòu)形式 1.5飛機制造工藝的特點,1.1 飛機結(jié)構(gòu)及組成,主要由機體、飛機操縱系統(tǒng)、飛機動力裝置和機載設備等部分組成，其中機體包括機翼、機身及尾翼等部件，構(gòu)成飛機的主體結(jié)構(gòu),1.1 飛機結(jié)構(gòu)及組成,波音747寬體客機,機翼一般是不對稱的，上表面比較凸，而下表面比較平，流過機翼上表面的氣流流速較快，而流過機翼下表面的氣流正好相反。根據(jù)流體力學的基本原理，流動慢的大氣壓強較大，而流動快的大氣壓強較小，這樣機翼下表 面的壓強就比上表面的壓

2、強 高，換一句話說，就是大氣 施加與機翼下表面的壓力(方 向向上)比施加于機翼上表面 的壓力(方向向下)大，二者 的壓力差便形成了飛機的升 力,1.2 機翼結(jié)構(gòu)形式,1.2 機翼結(jié)構(gòu)形式,機翼是飛機產(chǎn)生升力和滾轉(zhuǎn)操縱力矩的主要部件，同時也是現(xiàn)代飛機存儲燃油的地方。機翼作為飛機的主要氣動面，是主要的承受氣動載荷部件，其結(jié)構(gòu)高度低，承載大。機翼通常有以下氣動布局形式：平直翼、梯形翼、三角翼、后掠翼、邊條翼、前掠翼、變后掠翼和菱形翼等,1.2.1機翼的基本組成,機翼重量一般占全機重量的8%15%，機翼結(jié)構(gòu)重量占機翼重量的30%50%。機翼一般由機翼主盒、襟翼、擾流片、副翼、前緣襟翼、發(fā)動機吊掛等部分

3、組成,1.2.1機翼的基本組成,1.2.1機翼的基本組成,機翼結(jié)構(gòu)屬薄壁型結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)造上主要由蒙皮和骨架結(jié)構(gòu)組成。機翼的基本結(jié)構(gòu)元件是由縱向骨架、橫向骨架以及蒙皮和接頭等組成。 縱向骨架沿翼展方向安置的構(gòu)件，包括梁、縱檣和桁條。 橫向骨架沿翼弦方向安置的構(gòu)件。主要包括普通翼肋和加強翼肋。 （1）蒙皮、（2）桁條、（3）翼梁、（4）縱墻、（5）翼肋,1）蒙皮,蒙皮的直接功用是保持機翼外形和承載，用粘接劑或鉚釘固定于骨架上，形成機翼的氣動力外形。氣動載荷直接作用在蒙皮上，蒙皮將作用在上面的局部氣動力傳給結(jié)構(gòu)骨架。在總體承載時，蒙皮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)承受翼面扭矩，

4、與長桁一起形成壁板承受翼面彎矩引起的軸力。 根據(jù)蒙皮參與受力的程度可分兩類：一類只能承受氣動力載荷，有布質(zhì)蒙皮、層板蒙皮和薄金屬板蒙皮，早期的低速飛機廣泛使用。另一類不僅可以承受氣動力載荷，而且可在不同程度上承受彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn)等載荷，有鋁合金蒙皮，通常在馬赫數(shù)小于2.5 的飛機上采用；鈦合金或不銹鋼蒙皮，通常在高溫區(qū)和馬赫數(shù)大于2.5 的飛機上采用,1）蒙皮,結(jié)構(gòu)最簡單又廣泛使用的是硬鋁蒙皮。蒙皮和桁條組成的壁板有組合式或整體式。某些結(jié)構(gòu)形式（如多墻式蒙皮）的蒙皮很厚，可從幾毫米到十幾毫米，常做成整體壁板形式，這時，蒙皮將成為最主要的、甚至是惟一的承受彎矩的受力結(jié)構(gòu)。整體壁板可以減少連接件的

5、數(shù)目，提高翼面整體油箱的密封性，可在保證足夠強度和剛度條件下得到輕的光滑翼面,1）蒙皮,除了整體壁板外，近來夾芯蒙皮也得到推廣。夾芯蒙皮由兩層薄金屬板或復合材料層板與輕質(zhì)疏松或蜂窩結(jié)構(gòu)夾芯互相連接而成。夾芯蒙皮可以降低翼面結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高翼面剛度和表面品質(zhì)（無鉚縫），并具有良好的隔熱、隔音、防震、抵抗裂紋及其他損傷擴展能力,F15尾翼和方向舵蒙皮是全厚度鋁夾芯和硼-環(huán)氧復合材料面板構(gòu)成的蜂窩壁板。前、后緣為全鋁蜂窩結(jié)構(gòu),2）桁條,桁條（也稱長桁）是縱向較為細長的桿件，與蒙皮相連，對蒙皮起支持作用，一般還與翼肋相連，受翼肋支持。桁條是縱向骨架中的重要受力構(gòu)件之一，承受翼面彎矩引起的軸向力和局部氣動

6、力引起的剪力，這些 力的大小取決于翼面 的結(jié)構(gòu)形式并決定桁 條橫截面的形狀和面 積,2）桁條,桁條按截面形狀分有開式和閉式；按制造方法分有板彎桁條和擠壓桁條。板彎開式桁條由板材制造，容易彎曲，與蒙皮貼合好，得到翼面光滑，容易與蒙皮及其它構(gòu)件固接；板彎閉式桁條可提高型材和蒙皮壓縮臨界應力。擠壓型材比板彎型材具有較厚的腹板，受力臨界應力較高，但與蒙皮（特別是彎度大的蒙皮）難以固接,a) 板彎型材,b) 擠壓型材,3）翼梁,翼梁由梁的腹板和緣條（或稱凸緣）組成，大多在根部與中翼段或與機身固接，剖面呈工字形或槽形。翼梁是單純的受力件，緣條承受由彎矩M引起的拉壓軸力。由支柱加固的腹板承受剪力并能承受由扭

7、矩引起的剪流，使翼面周邊形成閉室并在這兩種情況下受剪。在有的結(jié)構(gòu)形式中，它是翼面主要的縱向受力件，承受翼面全部或大部分 彎矩,整體式翼梁：1.機翼與機身接頭的耳片；2.挫修墊板；3.固定座,1）構(gòu)架式翼梁 （2）組合式梁 （3）整體鍛造梁,4）縱墻,縱墻的構(gòu)造與翼梁相似，但緣條比梁緣條弱得多，而且不與機身相連，其長度有時僅為翼展的一部分。縱墻通常布置在機翼的前后緣部分，與上下蒙皮相連，形成封閉盒段，承受扭矩，縱墻一般都不能承受彎矩?？亢缶壍目v墻還可以懸掛襟翼和副翼。 縱墻還起到對蒙皮的支持，以提高蒙皮的屈曲承載能力。通常腹板設有減輕孔，為了提高臨 界應力，腹板用支持型材加 強。后墻則還有封閉翼

8、面內(nèi) 部容積的作用,5）翼肋,翼肋分為普通翼肋和加強翼肋。 普通翼肋 構(gòu)造上的功用是維持機翼剖面所需的形狀，并將局部氣動載荷從蒙皮和桁條傳遞到翼梁和蒙皮上。一般它與蒙皮、長桁相連，翼面受氣動載荷時，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,5）翼肋,加強翼肋 主要用于承受固定在翼面上的部件（起落架、發(fā)動機、副翼及翼面其他活動部分懸掛接頭）的集中力和力矩，并將它們傳遞轉(zhuǎn)化為分散力傳給蒙皮和翼梁、縱墻的腹板。結(jié)構(gòu)不連續(xù)的地方也要布置加強肋，用于重新分配在縱向構(gòu)件軸線轉(zhuǎn)折處壁板和腹板

9、之間的力，或在翼面結(jié)合處和大開口邊界上將扭矩轉(zhuǎn)變?yōu)榱ε肌＜訌娎哂泻艽蟮臋M截面積，擠壓型材制成的緣條、腹板不開口，用支撐角材加強，翼肋上的桁條重新對接，不需要切斷翼肋緣條。有時這樣的翼肋由鍛件制造，或采用桁架式結(jié)構(gòu),波音747400機翼,1.2.2 機翼結(jié)構(gòu)形式,機翼的特點是薄壁結(jié)構(gòu)，以上各構(gòu)件之間的連接大多采用分散連接，如鉚接、螺接、點焊、膠接或混合方式，如膠鉚。 機翼結(jié)構(gòu)形式是指結(jié)構(gòu)中主承力系統(tǒng)的組成形式，通常按照強度設計的要求選擇機翼結(jié)構(gòu)形式，典型的受力形式有蒙皮骨架式、整體壁板式和夾層結(jié)構(gòu)。 （1）蒙皮骨架式 梁式； 單塊式； 多墻式 （2）整體壁板式 （3）夾層結(jié)構(gòu),機翼的受力分析,機

10、翼主要受：剪力、彎矩、扭矩 剪力主要是由翼梁腹板承受的。 彎矩要使機翼產(chǎn)生彎曲變形，彎矩引起的軸向力是由翼梁緣條、桁條和蒙皮共同承受的。 機翼受扭矩作用時，翼梁緣條和桁條都很容易變形，而金屬蒙皮和翼梁腹板所組成的合圍框，卻能很好地反抗扭轉(zhuǎn)變形,1）蒙皮骨架式,按照抗彎材料的配置，蒙皮骨架式翼面可分為梁式、單塊式和多墻式三種結(jié)構(gòu)形式。 最初的薄壁結(jié)構(gòu)翼面蒙皮很薄，只承擔扭矩，不能承受彎矩，稱為梁式結(jié)構(gòu)。 以后蒙皮不斷加厚，支持蒙皮的桁條相應加強。蒙皮不僅承扭，還參與承彎，并且承彎程度越來越高，以至蒙皮與桁條一起組成的加強壁板成為主要的承彎構(gòu)件，此時結(jié)構(gòu)便發(fā)展成單塊式結(jié)構(gòu)。 蒙皮進一步加厚，取消桁

11、條，由多根縱墻對蒙皮提供支持，蒙皮單獨成為承彎元件，此時結(jié)構(gòu)便發(fā)展為多墻（腹板）式結(jié)構(gòu),梁式結(jié)構(gòu),梁式結(jié)構(gòu)多用于相對厚度大、結(jié)構(gòu)載荷參數(shù)比較小、要大開口的翼面中，或用在機翼與機身需要安排設計分離面的布局中。 梁式結(jié)構(gòu)的主要構(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，縱向長桁較少且弱，有時在與翼肋相交處斷開，梁緣條的剖面與長桁相比要大得多。 按翼梁的數(shù)目，梁式結(jié)構(gòu)可分為單梁式、雙梁式和多梁（35根梁）式,梁式結(jié)構(gòu),單梁式：翼梁通常放在剖面最高處，以便充分利用結(jié)構(gòu)高度，提高翼梁的抗彎能力，減小緣條中因彎矩引起的拉壓軸力，減輕翼梁質(zhì)量。這種翼面通常布置12根縱墻形成閉室，提高翼面抗扭能力，

12、前后縱墻還可用來固定副翼、襟翼及縫翼。 雙梁式：翼面內(nèi)部空間合理利用較有利，兩梁之間結(jié)構(gòu)高度較大的部位可用來收藏起落架或放置燃油箱，但梁的高度降低，結(jié)構(gòu)較重。 多梁式：多用于弦長較大的小展弦比機翼，安全性較高，可以設計成多通道傳力,梁式結(jié)構(gòu),單梁式結(jié)構(gòu),1前梁；2后梁；3后墻；4桁條；5普通翼肋；6蒙皮；7梁緣條；8立柱；9接頭；10加強翼肋,雙梁式結(jié)構(gòu),梁式結(jié)構(gòu),優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單 蒙皮上開口方便，對結(jié)構(gòu)承彎能力影響較小。 對接點少，連接簡單。 缺點: 蒙皮承彎作用利用不充分 蒙皮失穩(wěn)后易出現(xiàn)皺紋，增大阻力 生存性比其他承彎材料分散性大的結(jié)構(gòu)形式低,單塊式結(jié)構(gòu),隨著飛行速度的進一步增大，為保持

13、機翼有足夠的局部剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，需要加厚蒙皮并增多桁條。這樣，由厚蒙皮和桁條組成的壁板已經(jīng)能夠承受大部分彎矩，因而梁的凸緣就可以減弱，直至變?yōu)榭v檣，于是就發(fā)展成為了沒有翼梁的單塊式機翼。單塊式機翼的維形構(gòu)件和受力構(gòu)件已經(jīng)完全合并。 單塊式結(jié)構(gòu)蒙皮較厚，與長桁、翼梁緣條組成壁板，承受絕大部分彎矩；縱向長桁布置較密，長桁截面積與梁的橫截面比較接近；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。單塊式機翼僅在前后梁之間的中央部分為受力的上下壁板，形成一個翼盒，稱為盒形梁,單塊式結(jié)構(gòu),單塊式結(jié)構(gòu),優(yōu)點蒙皮在氣動載荷作用下變形較小，材料向剖面外緣分散，抗彎、抗扭強度及剛度均有所提高，安全可靠性比

14、梁式結(jié)構(gòu)好。 缺點結(jié)構(gòu)比較復雜。大開口后，需加強周圍結(jié)構(gòu)以補償承彎能力。與機身連接時，接頭必須沿周邊分布，結(jié)合點多，連接復雜。為了充分發(fā)揮單塊式結(jié)構(gòu)的受力特性，左、右翼面最好連成整體貫穿機身,多墻式結(jié)構(gòu),多墻式結(jié)構(gòu)由厚的承力蒙皮和多根墻組成，除在受集中力部位安排加強肋外，一般不安排普通肋。由于該結(jié)構(gòu)的受壓蒙皮通過墻得到受拉面蒙皮的支持，因此具有很高的應力水平和承彎能力。 厚蒙皮翼盒結(jié)構(gòu)承扭剛度大，對于高速飛機的薄機翼情況特別適宜，可有效解決薄機翼的強度、剛度與減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量之間的矛盾。這種結(jié)構(gòu)只能用于沒有大開口的翼面，并被廣泛設計成機翼整體油箱,多墻式結(jié)構(gòu),多墻式結(jié)構(gòu),優(yōu)點： 抗彎材料分散在剖面

15、上下緣，有較高的結(jié)構(gòu)效率； 局部剛度及總體剛度大； 受力高度分散（多墻抗剪、蒙皮分散受彎及多閉室承扭），破損安全性好，生存性高。 缺點 不宜大開口； 與機身連接點多,2）整體壁板結(jié)構(gòu),由若干個大型整體件如整體蒙皮壁板、整體梁和整體肋組成，而整體件則是由整塊毛坯加工制成的大型結(jié)構(gòu)受力元件。整體壁板翼面由蒙皮與縱向構(gòu)件、橫向構(gòu)件合并而成上下兩塊整體壁板，然后再鉚接裝配而成,1、結(jié)構(gòu)形式：主要為變厚度蒙皮，結(jié)構(gòu)簡單，蒙皮與長桁和肋通過鉚接方式連接起來。優(yōu)點：零件成形容易，一般采用拉形或滾彎成形。缺點：零件數(shù)量多，蒙皮與長桁和肋的連接裝配工作量大。 2、結(jié)構(gòu)形式：帶整體加強凸臺、口框、下限、變厚度蒙皮

16、等結(jié)構(gòu)要素，與長桁和肋通過鉚接方式連接起來。優(yōu)點：單個零件制造難度降低。缺點：零件數(shù)量多，蒙皮與長桁和肋的連接裝配工作量大。 3、結(jié)構(gòu)特點：帶整體加強凸臺、口框、下限、變厚度蒙皮等結(jié)構(gòu)要素，且筋條和蒙皮之間沒有任何機械連接。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)整體性好，零件數(shù)量少，減重10-30% ，大幅降低連接裝配工作量，密封性能好。缺點：材料利用率低，成形難度大,1. 簡單蒙皮零件,2. 鉚接組合式整體壁板結(jié)構(gòu),3. 整體帶筋壁板結(jié)構(gòu),整體壁板結(jié)構(gòu)的特點,蒙皮容易實現(xiàn)變厚度，加強筋可以合理布置，蒙皮材料離翼剖面中心最遠，受力效果好，強度、剛度較大； 構(gòu)造簡單、質(zhì)量輕；鉚縫少，表面光滑，氣動外形好； 零件少，裝配協(xié)

17、調(diào)容易。整體壁板結(jié)構(gòu)除了用金屬材料制造以外，用復合材料制造也有很大的發(fā)展前景,國內(nèi)研制的一種新型飛機上，為了進一步的降低飛機的結(jié)構(gòu)重量，減少裝配工作量，采用了更新的飛機機翼整體壁板的設計思想。它集變厚度蒙皮、長珩、梳狀接頭、口蓋、橫向加強肋與一起，形成新型的飛機機翼整體壁板,整體壁板結(jié)構(gòu)技術要求,零件加工完成后的尺寸為10880mm640mm64mm，寬度方向的弧形弓高為13mm， 毛料重量：1.898噸，零件重量：221kg。因此其零件尺寸和加工前后重量的變化對加工控制的要求就是一個難點。 零件的協(xié)調(diào)要求高是一個難點。要求相鄰的壁板兩端面和15個加強肋的位置偏移不能超過0.5mm。理論外形面

18、對裝配型架的間隙不超過0.5mm。 零件加工過程中的變形控制要求在0.5mm以內(nèi)。 由于T型筋與加強肋的縱橫交錯成網(wǎng)格狀，使零件內(nèi)部形成了底面為弧形、四周為變化角度的立筋、T型筋的凹槽和槽底面上設計的360多個臺階和下陷。 由于零件的材料利用率僅有11.6%，切削余量很大,3）夾層結(jié)構(gòu),采用夾層板作為元件。夾層板是將單層板分成兩層薄板，中間夾以芯層構(gòu)成，芯層一般是輕質(zhì)材料，輕質(zhì)木材或硬泡木塑料，或各種金屬材料，復合材料。面板有鋁合金、不銹鋼等。目前，應用最多的是鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。夾層結(jié)構(gòu)又可分為夾層板結(jié)構(gòu)和夾層盒結(jié)構(gòu)。 夾層板結(jié)構(gòu)：主要由上下夾層板壁板、前后梁和翼肋組成。相比同樣質(zhì)量的單層蒙皮，

19、夾芯蒙皮的強度、剛度大，能承受較大的局部氣動力，氣動外形好；兩層面板間充滿空氣和絕熱材料，耐熱絕熱性好。受力構(gòu)件少，構(gòu)造簡單，裝配工藝性、密封性好。但制造工藝較復雜，特別是接頭和分段處制造更困難，且夾層結(jié)構(gòu)上不宜開口。 夾層盒結(jié)構(gòu)：對厚度很小的翼面，可制成全厚度夾層或全填充夾層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)除在機翼尖部和根部安排翼肋外，不安排其他翼肋。上蒙皮通過夾芯得到下蒙皮的支持，有很高的應力水平和輕的結(jié)構(gòu)重量,蜂窩夾層結(jié)構(gòu),1.2.2 機翼結(jié)構(gòu)形式,從現(xiàn)代飛機的翼面結(jié)構(gòu)來看，薄蒙皮梁式結(jié)構(gòu)已很少采用； 大型高亞音速的現(xiàn)代運輸機和有些超音速戰(zhàn)斗機采用多梁單塊式結(jié)構(gòu)； 馬赫數(shù)較大的超音速戰(zhàn)斗機多采用多墻（或多梁

20、）式機翼結(jié)構(gòu)，或采用混合式結(jié)構(gòu)形式，如在根部要開口的部位采用梁式，外端較薄處為增大剛度而采用單塊式,1.3 機身結(jié)構(gòu)形式,機身是指飛機機體結(jié)構(gòu)中除各機翼結(jié)構(gòu)之外的機體結(jié)構(gòu)部分。機身結(jié)構(gòu)包括機身、短艙、尾撐等筒形結(jié)構(gòu)，主要用于裝載和傳力，同時將機翼、尾翼、發(fā)動機和起落架等部件連接在一起，此外，可以安置空勤組人員和旅客、裝載燃油、武器、各種儀器設備和貨物等。 機身結(jié)構(gòu)一般由蒙皮和內(nèi)部骨架組成。內(nèi)部骨架由縱向元件長桁、桁梁，和垂直于機體縱軸的橫向骨架隔框組成。通常，機身結(jié)構(gòu)各元件的功用相應地與機翼結(jié)構(gòu)中各元件的功用相同,1進氣道唇口；2上桁梁；3下桁梁；46號加強框；511號加強框；6進氣道外蒙皮；

21、7進氣道內(nèi)蒙皮；8進氣道內(nèi)蒙皮加強筋；9座艙底板；10設備艙底板,蒙皮,機身蒙皮材料一般采用鋁合金，對關鍵件應采用斷裂、疲勞性好的材料，如LY12，2024T4 等，對于Ma3 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(jīng)化學銑切等方法直接加工成帶縱、橫筋條的整體壁板。 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,縱向骨架,長桁與桁梁均為機身的縱向構(gòu)件。結(jié)構(gòu)中長桁與機翼的長桁相似，長桁承受部分作用在蒙皮上的氣動力并將其傳給隔框。另外，長桁對蒙皮起支持作用，提高蒙皮受壓、受剪時失穩(wěn)臨界應力。 長桁與蒙皮組成承力壁板

22、，在桁條式機身中，根據(jù)受力合理、結(jié)構(gòu)效率高、工藝性好等多方面因素綜合考慮其剖面形狀、分布規(guī)律。長桁沿機身周邊基本為均勻分布，沿機身縱向盡量按等角輻射布置，約占1220的機身結(jié)構(gòu)重量。現(xiàn)代戰(zhàn)斗機其間距一般為80150mm 之間，轟炸機、運輸機等一般為50250mm 之間,橫向骨架,主要由普通框和加強框組成?？虻墓τ门c機翼中的肋相同。 普通框用于維持機身的截面形狀以及固定蒙皮和桁條，承受蒙皮的局部載荷，對桁條提供支持。 加強框主要是傳遞機翼、尾翼的集中力和集中裝載等。通過連接件以剪流形式將力分散傳給機身蒙皮,1.3.1典型的機身結(jié)構(gòu)形式,機身通常要承受剪力、彎矩以及沿機體軸向的軸力和扭矩，并且機身

23、內(nèi)部需要裝載貨物、乘員和發(fā)動機等，一般采用剛性薄壁空間結(jié)構(gòu)。主要有桁架式、半硬殼式（包括桁條式和桁梁式）和硬殼式（厚蒙皮）等幾種典型結(jié)構(gòu)形式,1）桁架式結(jié)構(gòu),桁架式結(jié)構(gòu)的機身是一個立體構(gòu)架。早期飛機的構(gòu)架式機身由受力空間桁架系統(tǒng)和不參與總體受力的蒙皮構(gòu)成。桁架的組成元件只承受拉力或壓力，蒙皮通常只承受局部氣動載荷，起維形作用。目前這種結(jié)構(gòu)僅在小型或輕型飛機上采用,2）桁條式結(jié)構(gòu),桁條式結(jié)構(gòu)特點是長桁較多、較強，蒙皮較厚。彎曲變形主要由桁條和蒙皮來抵抗，而在局部載荷較大的地方則把桁條加強。這種結(jié)構(gòu)的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度大，機身的重量較輕，生存力較好。但蒙皮不宜開大口，開口處加強困難。桁條式機身損傷容限

24、特性好，能通過載荷再分配經(jīng)受住局部破壞，不致造成機身結(jié)構(gòu)的總體破壞。桁條式機身廣泛地應用在旅客機等大型飛機上,3）桁梁式結(jié)構(gòu),桁梁式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點是結(jié)構(gòu)縱向具有較強的桁梁，是抵抗彎曲變形的主要構(gòu)件，桁梁的截面很大但桁條較少且較弱，甚至桁條可以不連續(xù)，蒙皮較薄，便于開口。桁梁式結(jié)構(gòu)一般安置四根縱梁，縱梁布置除考慮最佳承受彎矩狀態(tài)外，還考慮大開口處結(jié)構(gòu)加強和集中載荷傳遞。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(jié)構(gòu)采用。這種機身結(jié)構(gòu)廣泛地用于小型飛機和大開口較多的飛機上。 通常把桁條式和桁梁式機身稱為半硬殼式機身。半硬殼式機身結(jié)構(gòu)的蒙皮桁條加強壁板構(gòu)成的盒段結(jié)構(gòu)重量輕、強度高、易

25、制造和好維修,4）硬殼式結(jié)構(gòu),硬殼式結(jié)構(gòu)的機身蒙皮進一步加厚，直至完全代替桁梁或桁條，整個結(jié)構(gòu)僅由蒙皮和隔框構(gòu)成。通常硬殼式結(jié)構(gòu)是一個厚壁筒殼，由蒙皮和少數(shù)隔框組成，沒有縱向構(gòu)件，蒙皮很厚或采用夾層結(jié)構(gòu)。硬殼式結(jié)構(gòu)具有較大的抗扭剛度；但結(jié)構(gòu)質(zhì)量重，蒙皮材料的利用率不高，硬殼式機身不便于開口，因此一段時期飛機上用得較少。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。具體構(gòu)造也有用夾層結(jié)構(gòu)或整體旋壓件等形式,隨著整體結(jié)構(gòu)的不斷采用，制造工藝的不斷發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的機體結(jié)構(gòu)重新采用硬殼式結(jié)構(gòu)形式，如F-35 戰(zhàn)斗機，其設計思想是飛機的結(jié)構(gòu)完全整體化、組件化和模

26、塊化，飛機結(jié)構(gòu)件大量采用復合材料，使飛機的零部件數(shù)量大幅度減少同時又具有很大的剛性。F-35戰(zhàn)斗機有3 種機型（空軍用型CTOL、海軍用型CV 和短距起飛垂直降落型STOVL），其中80%的零部件可以通用，這樣，也使得現(xiàn)代飛機的裝配過程與傳統(tǒng)的“軟殼”式結(jié)構(gòu)飛機有了根本性的變化,硬殼式又可分為：1.厚蒙皮式；2.加強殼式；3.波紋板式；4.蜂窩夾層式,1.3.2機身典型布局形式,為提高飛機的維護性，戰(zhàn)斗機機身結(jié)構(gòu)要有很高的開口率。因此往往使結(jié)構(gòu)傳力路線布置變得十分困難。在總體布局時，特別要綜合處理好維護性與合理傳力的矛盾。一般情況，新一代戰(zhàn)斗機的機身開口率可達50，特別機身腹部有前起落架艙開口

27、，內(nèi)埋武器艙開口，用于脫裝發(fā)動機的大開口等。 對于機身起落架布局的飛機，主起落架艙形成了更多的機身大開口。機頭電子艙、設備艙也幾乎將機頭部位全部開口。因此機身結(jié)構(gòu)大都采用梁式布局。較少開口的結(jié)構(gòu)可采用單塊式結(jié)構(gòu)形式。尾翼的氣動彈性特性受機身剛度影響十分大，許多飛機為滿足尾翼的剛度要求，在后機身兩側(cè)布置了加強邊條。F-16、蘇-27飛機就采用了這種布局形式,米格-17機身結(jié)構(gòu),前機身采用桁梁式，后機身為單塊式結(jié)構(gòu)，總體為復合式結(jié)構(gòu)。前機身由于大開口多，采用桁梁式，由4個截面為W形的桁條作為主要縱向受力件，與桁條及橫向的隔框組成機身骨架。后機身為桁條式結(jié)構(gòu)，桁梁較密，蒙皮較厚,1.4 尾翼結(jié)構(gòu),用于保證飛機的縱向和航向的平衡與安定性，以及對飛機的操縱。一般常規(guī)飛機的尾翼由水平尾翼和垂直尾翼兩部分組成。水平尾翼由水平安定面和升降舵組成；垂直尾翼由垂直安定面和方向舵組成,水平尾翼,水平尾翼簡稱平尾，