機身是飛機的主要結(jié)構(gòu)，為機組人員、乘客、貨物、配件及其他重要設(shè)備提供空間。

    空氣動力學(xué)決定了常規(guī)飛機機身的各艙室尺寸及布置。只有高度專業(yè)化的現(xiàn)代飛機，例如黑鳥SR-71（SR-71 Blackbird），與常規(guī)飛機明顯不同的是其設(shè)計和所使用的材料。

    在航空業(yè)發(fā)展的早期，原始機身由木頭制成。20世紀20年代末30年代初，飛機制造商開始采用鋁和鋼鐵制造更多的飛機。這些金屬更加穩(wěn)定，提供了更多的保護。今天，許多軍事偵察機由性能優(yōu)異的鈦或碳復(fù)合材料制成。

    有些飛機機身由所謂的承載式設(shè)計構(gòu)造而成，這種設(shè)計很大程度上取決于飛機外殼承受不同載荷的強度。半承載式機身由完整框架的加固件構(gòu)成。

    半承載式機身的彎曲應(yīng)力通過稱為“大梁（longerons）”的加固梁來吸收，通常延伸到整個機身寬度。同時通過橫跨飛機長度的縱梁（stringers）提供支撐。相比于大梁，縱梁更輕，但應(yīng)用更廣泛。

    機身上的縱向加固件涉及到艙壁、框架和前艙。這些加固件被分隔開，承受與其他部件（如機翼和發(fā)動機）連接點的壓力。

    這些元素有助于流線型機身的構(gòu)造，增加了承載式設(shè)計的強度和剛度。傳統(tǒng)半承載式機身可以承受相當大的損害，仍保持完整。軍事戰(zhàn)斗機和其他小型飛機通常由兩個或兩個以上的機身部分。更大的飛機最多可有六個不同的部分。

    維護人員可能通過好幾個門、面板和其他開口進入機身系統(tǒng)和設(shè)備。這些接入點的位置可通過引用服務(wù)圖紙和制造商為每類飛機發(fā)布的手冊來獲知。

    應(yīng)該指出的是，飛機機身通常并不是由單一材料組成。例如，一架飛機可能機構(gòu)件采用鋁合金，而外部由鋼構(gòu)成。

    木質(zhì)機身（Wooden Fuselage）

    原因很明顯，航空業(yè)的早期開拓者們擔(dān)心飛機的重量。萊特兄弟以及其他人受工程時間限制，因而建造木質(zhì)飛機，從而保持整體重量盡可能低。

    20世紀前20年，航空工程設(shè)計和技術(shù)得到突飛猛進的發(fā)展，直至第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)——經(jīng)典線支撐、木頭和織物的雙翼飛機。德國軍隊著名的紅男爵（Red Baron）在他傳奇的戰(zhàn)爭史中超越了無數(shù)的木質(zhì)飛機。

    今天，愛好者們?nèi)匀辉谥圃焖麄冏约旱妮p質(zhì)飛機——木質(zhì)機身。

    鋁合金機身（Aluminum Fuselage）

    20世紀30年代引擎技術(shù)的進步使得工程師們考慮金屬設(shè)計，鋁合金成為全金屬飛機的主要金屬。

    用于制造飛機的鋁通常與其他金屬混合，使其具有強度和輕質(zhì)。鋁合金機身不像鋼鐵那么容易受腐蝕，但鋁合金并不用于超音速飛機的表面，因為由如此高速度飛行引起的摩擦而產(chǎn)生的熱導(dǎo)致鋁合金的強度下降。

    波音247D和道格拉斯DC-3很大程度上歸功于20世紀30年代金屬飛機的流行，這些飛機與我們今天看到的飛機有所不同。

    1933年，聯(lián)合航空公司的247D開始服役，其速度比其他競爭對手快了大約50%。兩年以后，在萊特兄弟歷史性飛行32周年之際，DC-3推出。盡管DC-3預(yù)計于20世紀50年代退出服役，但其已經(jīng)使用超過80年，直至今天仍在飛行。

    鋼制機身（Steel fuselage）

    建于20世紀30年代的鋼制飛機強度更高、硬度也更高，但其重量也更大。鋼鐵的重量更大，使其無法成為主流的機身材料。然而，這種金屬被用于制造飛機的某些部分。它的強度和剛度非常適合用在起落架上。鋼鐵的耐熱性也使其可用于超音速飛機的外殼。

    1932年，Beechcraft Staggerwing是鋼制機身飛機的一個主要例子。Staggerwing擴大生產(chǎn)，并成為主流的快速商務(wù)飛機。

    鈦機身（Titanium Fuselages）

    鈦和鈦合金具有與鋼一樣的強度，但質(zhì)量更輕，是建造飛機的理想材料。這些金屬比鋁和鐵更耐腐蝕。然而，鈦機身飛機非常昂貴，這在很大程度上限制了大多數(shù)鈦飛機的商業(yè)使用。

    鈦機身最突出的例子就是黑鳥SR-71（SR-71 Blackbird）。于1964年12月首飛的SR-71是冷戰(zhàn)期間美國空軍偵察機的主要機型。在其服役的24年間，黑鳥在空中飛行約2,800小時。

    1990年3月6日，SR-71最后的飛行，由洛杉磯至華盛頓的航班花了1小時零4分鐘，平均速度約為2,100英里每小時。

    碳復(fù)合材料機身（Carbon Composites Fuselages）

    石墨環(huán)氧樹脂或碳纖維增強復(fù)合材料已成為當今最先進的商用飛機的首選。彈性碳纖維嵌入環(huán)氧樹脂中制成碳復(fù)合材料，可以很多種方式堆疊，滿足在高速飛行過程中保持完整性的各種要求。這些碳纖維材料強度與鋁接近，但質(zhì)量只有其一半。

    碳纖維復(fù)合材料在航空業(yè)中還未獲得廣泛的使用，波音787客機（Boeing's 787 Dreamliner）是第一架超過一半機身采用這種材料的大飛機。




 

責(zé)任編輯：王元

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