| 词条 | 机身 |
| 释义 | 飞机上用来装载人员、货物、武器和机载设备的部件。它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。在轻型飞机和歼击机上,还常将发动机装在机身内。飞行中机身的阻力占全机阻力的30％～50％。因此，良好的机身流线型对于减小飞机阻力，改善飞行性能具有重要作用。由于驾驶员、旅客、货物和机载设备等都集中在机身上，与之有关的飞机使用方面的大部分要求（如驾驶员的视界，座舱的环境要求,货物和武器装备的装卸,系统设备的检查维修等）都对机身的外形和结构有直接的影响。 § 外形 机身 机身按外形特点分为正常式机身和尾撑式(包括单尾撑和双尾撑)机身。正常式机身（图1a ）应用最为普遍。它是一个中间大，向两头缓慢收缩的流线体（纺锤形）。机身头部略下垂以扩大驾驶员的视界，尾部略上翘以避免飞机着陆时机身尾部触地。在一些喷气式歼击机上，发动机装在机身后部，进气口在机身头部，机身成为两头略小的圆筒形，常称为雪茄形机身。在一些超音速飞机上，为了减小跨音速飞行时的阻力，采用中部收缩的细腰形机身，常称为面积律机身（图1b）。高亚音速旅客机的机身截面多为圆形或近于圆形，机身中部有一个较长的等截面段，头部和尾部为收缩段，形成一个流线型。这样的机身具有较大的内部容积。军用运输机的机身尾部常有很大的上翘，并开有后门，便于大型武器装备和车辆的装卸。尾撑式机身(图1c、d )也能达到方便货物装卸的目的，但是由于机身流线型不好，阻力大，以及细的尾撑刚度较差等原因而较少采用。在轻型飞机上,为了提高机身容积利用效率和便于制造,多采用带圆角的长方形截面的机身。机身 作用 直接作用在机身上的气动载荷较小，飞行中主要的载荷是机身内各装载物的惯性力和机翼、尾翼接头传来的力。从结构上看，机身好像一根中部支持在机翼上的悬臂梁，在装载物惯性力和尾翼集中力作用下两端向下弯曲（正过载时）（图2 ）。在垂直尾翼侧力作用下，机身在水平方向也产生弯曲，但比垂直方向小得多。垂直尾翼侧力对后机身有较大的扭转作用。飞机在地面滑行和着陆时，地面的撞击也会使机身受载，如前轮受到侧向撞击就会使前机身受扭。 § 结构 机身 柱形的机身在结构受力方面比薄的机翼有利得多。因此其结构件剖面尺寸比机翼小，刚度比较大。机身结构由蒙皮、纵向和横向骨架组成。纵向骨架有桁条、桁梁和纵向局部加强件。横向骨架有普通框和加强框。除桁梁和纵向局部加强件外，其他结构元件的基本作用与机翼结构元件相同（见机翼）。桁梁相当于机翼翼梁中的缘条，承受弯曲正应力，其剖面尺寸比桁条大。在有桁梁的机身结构中,多布置4根桁梁和少量的（或没有）桁条，机身轴向力多由桁梁承受。纵向局部加强件的作用是将集中力分散传给蒙皮和隔框。它可能由几根纵向短梁组成，也可能是一个短的盒形梁。普通框是一个环形结构，剖面尺寸较小，用以维持机身外形并起加强蒙皮的作用。加强框可以是环形结构，也可以是桁架式和板式结构。机身可按其结构元件的受力特点分为几种型式（图3）。 ①梁式机身:由4根桁梁承受机身的全部或大部分弯曲正应力。蒙皮较薄，只承受扭矩和横向剪切力。桁条较少，用于支持蒙皮或承受少量轴向力。这种结构型式多用于机身口盖较多的部位。如歼击机的前机身有较多的大开口（座舱盖、前起落架舱盖、电子设备舱和武器舱口盖等），蒙皮不可能受力，宜用梁式结构。 ②半硬壳式机身：没有强的桁梁。密布的桁条与蒙皮一起承受弯曲正应力。这种结构重量较轻，机身上凡是开口较少的部位大多采用这种结构型式。 ③硬壳式机身：没有桁梁和桁条。为了改善蒙皮的支持情况，沿机身长度方向布置有较密的普通框，有时也称密框结构。一般用在弯矩很小而又无大开口的部位。有些轻型飞机为便于制造而采用硬壳式机身。 飞机机身往往要根据不同部位装载物的特点采用不同的结构型式。 增压舱 机身 现代飞机的巡航飞行高度多在8000米以上。高空气压低，空气稀薄，难以维持乘员的生命，在驾驶舱和客舱内需要人工增压，以保持相当于地面的生活环境。这样，在高空飞行中，机身增压舱（又称气密舱）就相当于一个高压气瓶。在内外压力差的作用下，机身结构就会受载变形。增压舱的截面如为方形，在内压力作用下隔框将承受巨大的载荷（图4 左）。为了保持截面形状,隔框就要做得非常坚固,从而使机身重量增加。如截面改为圆形，蒙皮便可发挥承载作用,舱壁上的内压力完全可由蒙皮张力所平衡（图4中），隔框基本不受载，因此旅客机机身截面多用圆形。在增压舱的两头布置有带腹板的隔框，由于同样的原因也常做成球面框。为了提高机身容积的利用率，不少飞机的机身截面做成由不同圆弧组合成的复杂形状（图4右）。 飞机的使用期限比较长(现代旅客机可达15～20年)，必须考虑飞机结构在重复受载下的疲劳损坏问题。通常在受拉应力大且存在应力集中的部位，容易产生疲劳裂纹。机身增压舱蒙皮在内外压差作用下经常处于受拉伸状态，同时在座舱门窗和结构连接接头附近应力集中比较严重，是最易产生疲劳裂纹的地方。为使飞机不因结构疲劳而影响飞行安全，在结构设计时要注意使增压舱蒙皮的张应力不要过高。在细节设计中尽量避免应力集中（例如采用胶接结构可以减少铆钉连接孔，减小应力集中，且有利于保持增压舱的密封性）。同时对关键部位采用多路传力设计和阻止裂纹扩展的措施。 § 静电消除法 飞机在空气中运动，由于空气和其它杂质的摩擦，在飞机机身上将产生静电电荷（摩擦生电），一般为正电荷，通常电荷均匀分布在机身表面，但大气层也是一个电磁场，由于电磁场的作用，导致这些电荷集中到飞机外表比较尖顶、薄等边缘区域，如果没有放电刷的作用，在电荷积累到一定能量时将导致空气或云层水分子之间的击穿放电，也就是我们说的闪电现象，从专业方面也就是我们所说的“雷击”现象。 放电刷是安装在飞机表面外型尖端部分，由于放电刷的制作特点是在放电刷的顶端还装了一个很小的金属针，在大气中由于电磁场的作用，带电电荷都集中到放电刷的顶端的金属针头上，这样电荷积聚在非常小的针头上在不是非常高的电荷能量积聚的状态下就非常容易导致与空气或云层中水分子之间的击穿放电引起局部非常小能量的“雷击”效应，从而将积聚在飞机机体表面的电荷能量释放（所谓的尖端放电）；通常对于飞机机身外表为金属部分的，对放电刷的要求不是非常高，但对于复合材料部分在放电刷的要求方面是比较高的。这是因为金属材料是电的导体，电荷可以自由流动，而复合材料是电的不良导体，容易积聚电荷。 雷达罩通常必须是复合材料（雷达波必须能够穿透的材料），同样雷达罩的表面在飞行中也会有电荷的积聚，在雷达罩表面电荷的积聚一方面会导致遭“雷击”，另外一方面也会导致屏蔽掉雷达波的穿透，造成雷达工作不正常或探测不到应该探测到的气象或地形状态；雷达罩上导流条的作用是将非导电体雷达罩表面的静电电荷通过导体导流条传导到机身表面去，避免雷达罩表面上电荷的积聚。 § 参考资料 [1] 长春工程学院教学基础资源库 |
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