第八章 机身结构分析
第一节 机身的功用、内部布置和设计要求
一、机身的功用
机身是飞机的一个重要部件。它的主要功用为：
（"）安置空勤人员、旅客，装载燃油、武器、设备和货物等。
（）把机翼、尾翼、起落架（对歼击机一般还有发动机）连接在一起，形成一架完整的飞机。这些部件通过固定在机身上的接头，把作用在各部件上的载荷都传到机身上，和机身上的其他载荷一起达到受力平衡，因此机身是整架飞机的受力基础。
二、机身的内部布置
机身的内部布置了各种装载。
内部布置时应将各装载、燃油等合理地布置在机身内，同时协调机身与机翼、尾翼、起落架等部件的受力结构。有效载重的布置应使它们所处的位置满足其本身的技术条件要求。如前方搜索雷达天线要求安排在机身最前端；燃油及炸弹应尽可能置于飞机重心附近，以期达到不因燃油的消耗与炸弹的投放而使飞机重心变化超出规定的范围等。除位置要求外，还必须满足各种装载的使用、检测、维护、更换等要求。如空勤人员和旅客进出、货物装卸、炸弹投放等都需在机身上开很大的舱门；设备、附件等要经常检测、维护，有些是每一个起落都要检查。这就需要创造条件便于方便地接近它们。在大型飞机上，绝大部分可从机舱内部接近，但在歼击机上，却必须在机身壳体上开很多大小不一的检查窗口。对于按损伤容限要求设计的结构，要考虑可检测性。
三、机身结构的设计要求
飞机结构设计一般性要求都适用于机身结构。只是机身的功用与机、尾翼有不同的侧重点，所以在设计要求上也有不同侧重点。（"）机身必须满足各种装载根据本身的特殊需要提出的众多的使用要求，并应与
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机翼、尾翼等相连部件的主要受力构件的布置、连接点位置进行总体协调，这与减轻飞机总重量有关。（）机身应有足够的强度，以保证机身结构在预定的使用期限内，承受强度规范中规定的各种载荷而不破坏。
（"）机身应有足够的刚度。机身结构受载后的总变形与局部变形都应在规范或战术 使用技术要求允许的范围之内。机身的总体刚度直接影响着尾翼的效率和尾翼颤振特性；机身结构局部变形过大，对阻力特性不利。
（）机身应有足够的开敞性以便于维修。开敞性直接影响飞机的维修性，而维修性的好坏与飞机的利用率及运营成本等均有关。相对于机、尾翼等部件，由于机身内装载多，本身结构复杂，因而这一要求对机身结构就更为突出。
（%）机身结构的重量应尽可能小。（&）机身结构应有良好的工艺性，生产成本要低。机身基本不产生升力，所以气动力方面主要是要求阻力小，因此机身一般做成细长的流线体，并希望外形光滑，尽量少突起等。
从上面分析可以看到，很多要求往往是矛盾的。比如驾驶舱为了满足驾驶员的视界要求，座舱盖常凸出机身外形，引起阻力增大。但为了满足使用要求，只好在气动要求上作些让步。又如机身上的各种大、小开口，破坏了机身结构的完整性，而进行补强必定会增加重量，但为满足各种使用或维修要求不得不在重量上作出牺牲。
第二节 ’机身的外载和受力特点
一、机身上的外载
机身上的外载主要有以下 种。
()空气动力载荷
由于机身基本上为对称流线体，故机身上除局部地区外，气动载荷都较小。只有在头部和一些曲度较大的突出部位（如座舱盖）等处局部气动载荷较大，因此空气动力应作为这些部位的主要设计载荷之一。但机身分布气动力对机身的总体载荷基本没有影响。
)质量力
机身内的载重与机身结构本身都会产生质量力，其中尤以各种装载的质量力影响较大。沿轴线各点上的过载大小与方向不一定相同，故也会影响到质量力的大小与方向。它们有的为集中力形式（如装载通过集中接头连到机身结构上时）；有的为分布力形式（如客舱、货舱内载重的质量力）。
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"其他部件传来的力
这里主要指在飞行或起飞着陆滑跑中由机翼、平尾、垂尾或起落架上传来的力。若发动机安装在机身上，则还有发动机推力和陀螺效应产生的集中力。
"增压载荷
它在机身增压舱部分自身平衡而不影响机身的总体载荷。
由于机身的特殊性，上述 ，项对机身结构是主要的外载荷。
二、机身的总体受力特点
机身上的全部载荷在机翼处得到平衡，因此可把机身看成是支持在机翼上的双支点（或多支点）外伸梁。根据各种设计情况下的载荷，机身会产生在垂直对称面内和水平面内的弯曲以及绕机身轴线的扭转。相应的在机身结构中引起两个平面内的剪力、弯矩和绕工轴的扭矩等内力。
综上所述，机身的受力一般说与机翼很相似。但对机翼，水平载荷较其垂直载荷（如升力）小得多，而机翼结构在水平方向的尺度较垂直方向大，所以，。在结构分析时，常略去水平载荷。对于机身，垂直方向和水平方向的载荷为同一数量级，且机身结构在这两个方向上的尺度又相差不大，因此在机身结构分析时，两个方向上的载荷都要考虑。
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