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飛機(jī)機(jī)身
概述
飛機(jī)機(jī)身的功用主要是裝載人員、貨物、燃油、武器、各種裝備和其他物資,它還可用于連接機(jī)翼、尾翼、起落架和其他有關(guān)的構(gòu)件,并把它們連接成為一個整體。
按照機(jī)身的功用,首先在使用方面,應(yīng)要求它具有盡可能大的空間,使它的單位體積利用率最高,以便能裝載更多的人和物資,同時連接必須安全可靠。應(yīng)有良好的通風(fēng)加溫和隔音設(shè)備;視界必須廣調(diào),以利于飛機(jī)的起落。
其次在氣動方面,它的迎風(fēng)面積應(yīng)減小到最小,表面應(yīng)光滑,形狀應(yīng)流線化而沒有突角和縫隙,以便盡可能地減小阻力。
另外,在保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗疲勞的能力情況下,應(yīng)使它的重量最輕。對于具有氣密座艙的機(jī)身,抗疲勞的能力尤為重要。
機(jī)身的形式
飛機(jī)機(jī)體的型式一般有機(jī)身型、船身型和短艙型,機(jī)身型是陸上飛機(jī)的機(jī)體,水上飛機(jī)機(jī)體一般采用船身型,至于短艙型則是沒有尾翼的機(jī)體。短艙型包括雙機(jī)身和雙尾撐。
另外,二戰(zhàn)中還有一種偵察/轟炸飛機(jī),介于雙機(jī)身和雙尾撐形式之間:一側(cè)機(jī)身有座艙,另一側(cè)機(jī)身則連接尾翼,這種不對稱布局在飛機(jī)上較少見。
機(jī)身的外形
機(jī)身的外形和發(fā)動機(jī)的類型、數(shù)目及安裝位置有關(guān)。例如活塞發(fā)動機(jī)螺旋槳式飛機(jī)的機(jī)身,就與噴氣式發(fā)動機(jī)飛機(jī)的機(jī)身有所不同。
從機(jī)身外形來看,不外乎側(cè)面形狀和剖面形狀兩種。側(cè)面形狀一般為拉長的流線體,F(xiàn)代飛機(jī)的側(cè)面形狀受到駕駛艙的很大影響。有的駕駛艙平滑地露于氣流之中,有的則埋藏在機(jī)身之內(nèi),前者多用于中小型飛機(jī),后者多用于大型飛機(jī)。
現(xiàn)代超音速戰(zhàn)斗機(jī)根據(jù)跨音速飛行的阻力特點(diǎn),首先采用了跨音速面積律,即安裝機(jī)翼部位的機(jī)身截面適當(dāng)縮小,形成蜂腰機(jī)身;其次它的機(jī)頭往往做得很尖,或者在頭部用空速管作為激波桿,遠(yuǎn)遠(yuǎn)地伸出在迎面氣流之中。這也有助于削弱激波的強(qiáng)度,減小波阻;第三是隨著速度的不斷增長,飛機(jī)機(jī)身的“長細(xì)比”不斷增大,即用細(xì)而長的旋轉(zhuǎn)體作機(jī)身。現(xiàn)代超音速飛機(jī)機(jī)身的長細(xì)比已超過10。所謂長細(xì)比即是機(jī)身長度與機(jī)身剖面的最大直徑的比值,這一比值越大,則機(jī)身越細(xì)越長。而且隨著速度的提高,飛機(jī)機(jī)身相對于機(jī)翼尺寸也越來越大。
還有些超音速飛機(jī)為了減小阻力,盡量將駕駛艙埋藏于機(jī)身外形輪廓線之內(nèi)。這樣就使得飛機(jī)在著陸時座艙視界大大惡化。為了改善這種情況,就將機(jī)頭做成活動的,著陸時可以下垂。例如“協(xié)和”號超音速旅客機(jī)機(jī)頭就可下垂17.5度。其機(jī)頭可有三種狀態(tài)。超音速飛行時,機(jī)頭呈流線形;亞音速飛行時,檔整流罩放下,以擴(kuò)大駕駛員的視界;進(jìn)場和著陸時則全部下垂,駕駛員視界就更擴(kuò)大了。
常用的機(jī)身剖面形狀有圓、橢圓、方、梯形等,這些形狀適用于不同用途及速度范圍的飛機(jī)。例如低速飛機(jī)可用方形,而具有氣密座艙的高亞音速大型客機(jī),則多用圓形或橢圓形。噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)一般采用不規(guī)則的形狀。
隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的進(jìn)步,新的飛行動力理論的應(yīng)用,飛機(jī)機(jī)身的外形也呈現(xiàn)千姿百態(tài),變化多端,如隱身戰(zhàn)斗機(jī)所使用的機(jī)翼和機(jī)身融為一體的翼身融合體;除去機(jī)身和尾翼的飛翼;除去機(jī)翼的升力體機(jī)身;以汽車作為機(jī)身的汽車飛機(jī)等等。
機(jī)身的受力
機(jī)身的受力和機(jī)翼相似,也包括分布載荷和集中載荷,而以后者為主。集中載荷包括由機(jī)翼、尾翼和起落架等的固定接頭傳來的載荷,以及機(jī)身各部分的質(zhì)量力。分布載荷則包括空氣動力和機(jī)身結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量力。這些外力作用到機(jī)身使它承受剪力、彎矩和扭矩。這種情況與機(jī)翼相似。對于機(jī)身而言,其受力的特殊性有下列兩點(diǎn):
第一、機(jī)身上起主要作用的是各個集中載荷,如機(jī)翼的反作用力,尾翼的反作用力,設(shè)備艙、駕駛員及座椅、發(fā)動機(jī)的質(zhì)量力等。至于分布載荷如由機(jī)身結(jié)構(gòu)質(zhì)量力而來的分布載荷和空氣動力分布載荷則不是主要的;而在機(jī)翼上,起主要作用的是空氣動力分布載荷。因?yàn)闄C(jī)身表面上作用的空氣動力較小,機(jī)身結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量力也比較小。
第二、必須考慮機(jī)身的側(cè)向水平載荷,因?yàn)檫@一載荷很大,同時機(jī)身沿水平方向的抗彎剛度又比機(jī)翼小得多,而且在受側(cè)向載荷作用時,經(jīng)常附帶有扭轉(zhuǎn),這就更增加了受力的嚴(yán)重性。
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