1 机身的功用

Ø   机身质量占全机质量的40%至50%。

Ø   连接机翼、尾翼及其它部件为一整体。

Ø   装载人员、货物。

Ø   安装飞机设备。

2 对机身的要求

Ø   机身结构应具有足够的承载能力：足够的强度和刚度

Ø   机身有效装载空间大：机身截面近似圆形或椭圆形

Ø   机身气动外形好：机身为流线体，表面光滑。

3 机身外部载荷

Ø  载荷的构成

Ø   气动力

Ø   座舱增压载荷

Ø   集中力

Ø   机翼、尾翼等部件集中力

Ø   装载物集中力

n  机身与机翼的受力特点比较

Ø  机翼

l  主要承受分布气动力。

l  主要考虑垂直方向的载荷和变形。

Ø   机身

l  主要承受集中力。

l  需同时考虑机身结构在水平方向和垂直方向的载荷和变形。

n  对称载荷

对称载荷是指作用于机身纵向对称面两边近似相等的载荷。

例如平飞时两边机翼所受到的升力。

n  不对称载荷

不对称载荷是指作用于机身纵向对称面两边不相等的载荷。

4 机身的主要受力构件

Ø  现代飞机的机身可简化为布置有各种加强件的壳体，通常称为“半硬壳式结构”。

Ø  若没有内部加强构件的支撑，简单的薄蒙皮圆筒形结构被称为硬壳式结构，这种结构在受到压缩和扭转剪切载荷时很容易发生屈曲（失稳），承载能力较差。

Ø  半硬壳式结构机身中支撑蒙皮的加强构件主要包括纵向的桁条、桁梁和横向的普通隔框和加强隔框。

n  机身与机翼的结构件的对比分析

①机身和机翼的蒙皮作用相似，但机身的蒙皮曲率较大，在压缩和剪切载荷作用下稳定性较高；机身表面的局部气动压力也比机翼表面压力小很多，因此机身蒙皮通常都比机翼蒙皮薄。

②机身的桁条和桁梁与机翼大梁缘条和机翼桁条作用类似，都用于承受弯矩造成的轴向拉、压应力，机身也可以看作是一个圆形截面的空间薄壁梁。

③机身的横向剪切载荷由蒙皮承受并传递，而机翼的剪力则由翼梁腹板或单块式机翼的翼盒承受。

④机身隔框与机翼的翼肋功能相似，但翼肋的形状是由机翼的翼型决定的，对机翼的气动性能有很大的影响；机身的隔框形状则主要考虑设备、人员装载的要求，机身隔框形状沿机身纵向的变化情况要符合面积率要求。

Ø  对机身结构进行分析时，需要特别关注两种载荷造成的稳定性问题：一种是机身上承受弯矩的受压壁板稳定性，另一种是承受扭矩造成的剪切应力壁板的稳定性问题。

Ø  可以采用适当提高隔框和桁条密度的办法来提高受压区结构的稳定性。

5 机身的结构形式

n  桁架式机身

Ø  构架式结构的优点

l 桁架可以是静定的（轻）。

l 在空间飞行器上也采用桁架式箭体，因为桁架接头采用铰 接，使得结构在受热状态下能保持良好的工作状态。

Ø  构架式结构的缺点

l 桁架的质量、整流罩的质量、受力蒙皮的质量和固定接头的质量累加起来，使它重量特性已经不如薄壁梁式机身。

l 桁架式机身在利用内部空间方面潜力较差。

l 桁架式机身的战斗生存性较差。

n  硬壳式机身

Ø  结构特点：

①       由普通隔框、加强隔框和蒙皮组成。

②       没有纵向构件。

③       蒙皮较厚。

④       隔框数量较少。

⑤       生存性很强。

⑥       比桁条式机身重。

Ø  受力特点：

①       所有的剪力、弯矩和扭矩都主要由蒙皮承担。

②       隔框主要用于维持机身截面形状。

③       集中力通过隔框或加强隔框转化为分布载荷传递到蒙皮上。

n  桁梁式机身

Ø  结构特点：

①      四根大梁比较强

②      桁条比较弱

③        蒙皮比较薄

Ø  受力特点：

①     弯曲轴向力主要由梁承受，小部分由蒙皮及桁条承受。

②     剪力、扭矩全部由蒙皮承受。

Ø  使用特点：

①     生存力差

②     适于大开口

n  桁条式机身

Ø  结构特点

①     局部弱梁或无梁

②     桁条多而强

③     蒙皮比较厚，与桁条构成壁板。

Ø  受力特点

①     弯曲轴向力由壁板承受

②     剪力和扭矩由蒙皮承受

Ø  使用特点

①     刚度大

②     生存力强

③     不适于大开口

Ø  现代客机机身结构特点

      以桁条式结构为基础，增加承载能力强的地板。

6 机身构件的构造

n  蒙皮

Ø  蒙皮的作用：

l  维持机身外形

l  蒙皮和加强它的桁条共同承受由于弯矩引起的拉—压(法向应力)应力

l  承受由于横向力和扭矩作用而引起的剪力(切向应力)

l  密封舱(座舱)蒙皮还要承受相当大的压差。

n  桁条和桁梁

Ø   作用：正应力、集中力扩散。

Ø   简单式的（从横剖面看，只有一个结构元件）

Ø   组合式的（从横剖面看，有几个结构元件）

n  隔框

Ø  普通框：用于维持飞机外形和固定蒙皮、桁条

Ø  加强框：承受来自机翼、尾翼、起落架、发动机和货物的集中力并把这些力传到蒙皮上。有较强的缘条和较厚的腹板。

Ø  普通框受力

l   气动力

ü   圆形：环向拉力

ü   非圆：局部弯曲应力

l   机身弯曲变形引起的压力

l   一般不存在强度问题

l   大型飞机变形可能大，需检查弯曲刚度

Ø  加强框受力：

l   将集中力并把这些力传到蒙皮上

l   承弯矩、剪切载荷

l   分为环形框和腹板框两类

Ø  腹板框特点：

l   不承受弯曲。

l   结构简单，重量轻，一般放在后机身或是布置在大开口的两端。

l   影响了机身内部空间的利用。

7 机身结构细节

n  蒙皮与桁条的连接

n  隔框与地板梁的连接

n  承压隔框

8 机身结构的传力分析

n  加强隔框与蒙皮的传力

Ø  垂直载荷的传递

Ø  水平载荷的传递

n  蒙皮与纵梁和壁板的传力