飛機(jī)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)介紹

飛機(jī)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)介紹

1.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)及組成

飛機(jī)是使用最廣泛、最具有代表性的航空飛行器，它主要由機(jī)體、飛機(jī)操縱系統(tǒng)、飛機(jī)

動(dòng)力裝置和機(jī)載設(shè)備等部分組成，其中機(jī)體包括機(jī)翼、機(jī)身及尾翼等部件，構(gòu)成飛機(jī)的主體

結(jié)構(gòu)，如圖1-1和圖1-2所示。

1-機(jī)翼；2-機(jī)身；3-進(jìn)氣口（發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)身內(nèi)）；4-起落架上輪；5-起落架前輪；6-升降舵；7-水下安定面;

8-方向舵；9-垂直安定面；10-副翼：11-襟翼；12-駕駛員座艙：13-空速管：14-翼刀

圖1T飛機(jī)的主要組成部分

圖1-2波音-747寬體客機(jī)

1.2機(jī)翼

1.2.1機(jī)翼概述

機(jī)翼是飛機(jī)產(chǎn)生升力和滾轉(zhuǎn)操縱力矩的主要部件，同時(shí)也是現(xiàn)代飛機(jī)存儲(chǔ)燃油的地方。

機(jī)翼作為飛機(jī)的主要?dú)鈩?dòng)面，是主要的承受氣動(dòng)載荷部件，其結(jié)構(gòu)高度低，承載大。它一般

由機(jī)翼主盒、襟翼、擾流片、副翼、前緣襟翼、發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛等部分組成，如圖1-3所示。

機(jī)翼重量一般占全機(jī)重量的8%~15%,機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量占機(jī)翼重量的30%~50%。機(jī)翼

通常有以下氣動(dòng)布局形式：平直翼、梯形翼、三角翼、后掠翼、邊條翼、前掠翼、變后掠翼

和菱形翼等。

圖1-3機(jī)翼布置

1.2.2機(jī)翼結(jié)構(gòu)組成

機(jī)翼結(jié)構(gòu)屬薄壁型結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)造上主要由蒙皮和骨架結(jié)構(gòu)組成，如圖1-4所示。骨架

結(jié)構(gòu)中，縱向構(gòu)件有翼梁、長(zhǎng)桁和墻(腹板)；橫向構(gòu)件有普通肋和加強(qiáng)肋，在根部與其他翼

段相連或與機(jī)身相連。這些構(gòu)件的基本功用是形成和保持翼面外形，承受和傳遞外載荷。

(1)蒙皮

蒙皮的直接功用是保持機(jī)翼外形和承載。氣動(dòng)載荷直接作用在蒙皮上，蒙皮將作用在

上而的局部氣動(dòng)力傳給結(jié)構(gòu)骨架。在總體承載時(shí)，蒙皮和翼粱或翼墻的腹板組合在一起，形

成封閉的盒式薄壁結(jié)構(gòu)承受翼面扭矩，與長(zhǎng)桁一起形成壁板承受翼面彎矩引起的軸力。結(jié)構(gòu)

最簡(jiǎn)單又廣泛使用的是硬鋁蒙皮。蒙皮和桁條組成的壁板有組合式或整體式，如圖1-5所示。

某些結(jié)構(gòu)形式(如多墻式蒙皮)的蒙皮很厚，可從幾毫米到十幾毫米，常做成整體壁板形式，

這時(shí)，蒙皮將成為最主要的、甚至是惟一的承受彎矩的受力結(jié)構(gòu)。整體壁板可以減少連接件

的數(shù)目，提高翼面整體油箱的密封性，可在保證足夠強(qiáng)度和剛度的條件下得到質(zhì)量輕的光滑

翼面。

(a)金屬蒙皮(b)整體蒙皮(整體壁板)

圖1-5蒙皮

除了整體壁板外，近來(lái)夾芯蒙皮也得到推廣。夾芯蒙皮由兩層薄金屬板或復(fù)合材料層板

與輕質(zhì)疏松或蜂窩結(jié)構(gòu)夾，芯互相連接而成，如圖1-6所示。夾芯蒙皮可以降低翼面結(jié)構(gòu)質(zhì)

量，提高翼而剛度和表面品質(zhì)(無(wú)聊縫)，并具有良好的隔熱、隔音、防震、抵抗裂紋及其他

損傷擴(kuò)展能力。

(a)塑料夾芯蒙皮(b)蜂窩夾芯蒙皮

1-塑料芯；2-面版；3-蜂窩芯

圖1-6夾芯蒙皮

(2)桁條

(a)板彎型材

(b)擠壓型材

圖1-7桁條的標(biāo)準(zhǔn)型材

桁條(也稱(chēng)長(zhǎng)桁)是縱向較為細(xì)長(zhǎng)的桿件，與蒙皮相連，對(duì)蒙皮起支持作用，一般還與

翼肋相連，受翼肋支持。桁條是縱向骨架中的重要受力構(gòu)件之一，承受翼面彎矩引起的軸向

力和局部氣動(dòng)力引起的剪刀，這些力的大小取決于翼面的結(jié)構(gòu)形式并決定桁條橫截面的形狀

和面積。

桁條按截而形狀有開(kāi)式和閉式截面，按制造方法有板彎桁條和擠壓桁條，如圖17所示。

板彎開(kāi)式犁材由板材制造，容易彎曲，與蒙皮貼合好，得到的翼面光滑，容易與蒙皮及其他

構(gòu)件固接。板彎的閉式型材，如圖17(a)中的6、7所示，可提高型材和蒙皮壓縮臨界應(yīng)力。

擠壓型材通常比板彎型材具有較厚的腹板，在其他條件相同的情況下，它們的受力臨界應(yīng)力

較高，但與蒙皮(特別是彎度大的蒙皮)難以固接。

(3)翼梁

翼梁由梁的腹板和緣條(或稱(chēng)突緣)組成，大多在根部與中翼段或與機(jī)身固接，如圖卜8

所示，剖面呈工字形或槽形。冀梁是單純的受力件，緣條承受由彎矩M引起的拉壓軸力。

由支柱加固的腹板承受剪力Q并能承受由扭矩帽引起的剪流，使翼面周邊形成閉室并在這

兩種情況下受剪。在有的結(jié)構(gòu)形式中，它是翼面主要的縱向受力件，承受翼面全部或大部分

彎矩。

1-上緣條；2-腹板；3-下緣條；4-支柱

圖1-8翼梁

(4)縱墻

縱墻的構(gòu)造與翼梁相似，但緣條比梁緣條弱得多，一般與長(zhǎng)桁相似，根部與其他部分的

連接方式為錢(qián)接。具結(jié)構(gòu)方案如圖「9所示?？v墻一般都不能承受彎矩，腹板主要用來(lái)承受

剪力并傳遞到連接接頭，與蒙皮組成到閉盒段以承受翼面的扭矩。縱墻還起到對(duì)蒙皮的支持,

以提高蒙皮的屈曲承載能力。通常腹板沒(méi)有減輕孔，為了提高臨界應(yīng)力，腹板用支持型材加

強(qiáng)。后墻則還有封閉翼面內(nèi)部容積的作用。

1-腹板；2-弱緣條

圖1-9縱墻

（5）翼肋

翼肋分為普通翼肋和加強(qiáng)翼肋。普通翼肋構(gòu)造上的功用是維持機(jī)翼剖而所需的形狀，

并將局部氣動(dòng)載荷從蒙皮和桁條傳遞到翼梁和蒙皮上，如圖1-10所示。一般它與蒙皮、長(zhǎng)

桁相連，翼而受氣動(dòng)載荷時(shí)，它以自身平面內(nèi)的剛度向蒙皮、長(zhǎng)桁提供垂直方向的支持。同

時(shí)，翼肋又沿周邊支持在蒙皮和梁（或墻）的腹板上，在翼肋受載時(shí)，由蒙皮、腹板向翼肋提

供各自平面內(nèi)的支承剪流。

1-腹板；2-周緣彎邊；3-與腹板連接的彎邊；4-減輕孔；

A-前段；B-中段；C-后段；a-上部分；b-下部分

圖1-10腹板式翼肋

加強(qiáng)翼肋除起普通翼肋的作用外，主要是用于承受固定在翼面上的部件（起落架、發(fā)動(dòng)

機(jī)、副翼及翼面其他活動(dòng)部分懸掛接頭）的集中力和力矩，并將它們傳遞轉(zhuǎn)化為分散力傳給

蒙皮和翼梁、縱墻的腹板。結(jié)構(gòu)不連續(xù)的地方也要布置加強(qiáng)肋，用于重新分配在縱向構(gòu)件軸

線(xiàn)轉(zhuǎn)折處壁板和腹板之間的力，或在翼面結(jié)合處和大開(kāi)口邊界上將扭矩轉(zhuǎn)變?yōu)榱ε?。加?qiáng)肋

有很大的橫截面積，擠壓型材制成的緣條、腹板不開(kāi)口，用支撐角材加強(qiáng)，翼肋上的桁條重

新對(duì)接，不需要切斷翼肋緣條，如圖171所示。有時(shí)這樣的翼肋由鍛件制造，或采用桁架

式結(jié)構(gòu)。

機(jī)翼的特點(diǎn)是薄壁結(jié)構(gòu)，以上各構(gòu)件之間的連接大多采用分散連接，如鉀接、螺接、點(diǎn)

焊、膠接或它們的混合形式，如膠釧等。

2

4

?緣條；1-支柱；3-腹板；4-翼梁

圖1-11帶支柱的腹板式加強(qiáng)翼肋

1.2.3機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式

機(jī)翼的主承力系統(tǒng)由承受作用在機(jī)翼上的力和力矩的構(gòu)件組成，機(jī)翼的其他構(gòu)件將局部

載荷傳遞到主承力系統(tǒng)構(gòu)件上，并與它一起形成機(jī)翼的整個(gè)承力系統(tǒng)。機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式是指結(jié)

構(gòu)中主承力系統(tǒng)的組成形式，通常按照強(qiáng)度設(shè)計(jì)的要求選擇機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式，典型的受力形式

有蒙皮骨架式、整體壁板式和夾層結(jié)構(gòu)。

（1）蒙皮骨架式翼面

蒙皮骨架式即薄壁結(jié)構(gòu)形式。隨著現(xiàn)代飛機(jī)飛行速度增大和翼載荷提高，為了增大翼面

的局部和總體剛度，開(kāi)始全部采用硬蒙皮。最初的薄壁結(jié)構(gòu)翼面，蒙皮很薄，只承擔(dān)扭矩,

不能承受彎矩，稱(chēng)為梁式結(jié)構(gòu)。以后蒙皮不斷加厚，支持蒙皮的桁條相應(yīng)加強(qiáng)。蒙皮不僅承

扭，還參與承彎，并且承彎程度越來(lái)越高，以至蒙皮與桁條一起組成的加強(qiáng)壁板成為主要的

承彎構(gòu)件，此時(shí)結(jié)構(gòu)便發(fā)展成單塊式結(jié)構(gòu)。蒙皮進(jìn)一步加厚，取消桁條，由多根縱墻對(duì)蒙皮

提供支持，蒙皮單獨(dú)成為承彎元件，此時(shí)結(jié)構(gòu)便發(fā)展為多墻（腹板）式結(jié)構(gòu)。按照抗彎材料的

配置，蒙皮骨架式翼面可分為梁式、單塊式和多墻式三種結(jié)構(gòu)形式。

1）梁式結(jié)構(gòu)

梁式結(jié)構(gòu)多用于相對(duì)厚度大、結(jié)構(gòu)載荷參數(shù)比較小、要大開(kāi)口的翼面中或用在機(jī)翼與機(jī)

身需要安排設(shè)計(jì)分離面的布局中。梁式結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)造特點(diǎn)是蒙皮很薄，常用輕質(zhì)鋁合金制

作，縱向翼梁很強(qiáng)，縱向長(zhǎng)桁較少且弱，有時(shí)在與翼肋相交處斷開(kāi)，梁緣條的剖而與長(zhǎng)桁相

比要大得多。按翼梁的數(shù)目，梁式結(jié)構(gòu)可分為單梁式（如圖14所示），雙梁式（如圖1-12）

和多梁（3?5根梁）式。單梁式的翼梁通常放在剖面最高處，以便充分利用結(jié)構(gòu)高度，提高

翼梁的抗彎能力，減小緣條中因彎矩引起的拉壓軸力，減輕翼梁質(zhì)量。這種翼面通常布置1?

2根縱墻形成閉室，提高翼面抗扭能力，前后縱墻還可用來(lái)固定副翼、襟翼及縫翼。雙梁式

對(duì)翼而內(nèi)部空間合理利用較有利，兩梁之間結(jié)構(gòu)高度較大的部位可用來(lái)收藏起落架或放置燃

油箱，但梁的高度降低，結(jié)構(gòu)較重。多梁式多用于弦長(zhǎng)較大的小展弦比機(jī)翼，安全性較高,

可以設(shè)計(jì)成多通道傳力。該形式的翼面通常不作為一個(gè)整體，而是分成左、右兩個(gè)翼面，用

幾個(gè)梁、墻根部傳遞集中載的對(duì)接接頭與機(jī)身連接。

1-前梁；2-后梁：3-后墻；4-桁條；5-普通翼肋：6-蒙皮：7-梁緣條；8-立柱；

9-接頭；10-加強(qiáng)翼肋

圖1-12雙梁結(jié)構(gòu)

梁式結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單;抗彎材料集中在翼梁緣條上;在蒙皮上開(kāi)口方便,

對(duì)結(jié)構(gòu)承彎能力影響較小。而且，中、外翼或翼身是通過(guò)翼梁根部的接頭連接的，對(duì)接點(diǎn)少，

連接簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是蒙皮未能發(fā)揮承彎作用，蒙皮材料利用不充分；蒙皮失穩(wěn)后易出現(xiàn)皺紋,

影響氣流質(zhì)量，增大阻力，容易導(dǎo)致早期疲勞損壞；生存性比其他承彎材料分散性大的結(jié)構(gòu)

形式低。

2）單塊式結(jié)構(gòu)

單塊式結(jié)構(gòu)從構(gòu)造上看，蒙皮較厚，與長(zhǎng)桁、翼梁緣條組成可受軸力的壁板承受絕大部

分彎矩；縱向長(zhǎng)桁布置較密，長(zhǎng)桁截面積與梁的橫截面比較接近或略?。涣夯驂εc壁板形成

封閉的盒段，增強(qiáng)了翼麗結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。

單塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是蒙皮在氣動(dòng)載荷作用下變形較小，材料向剖面外緣分散，抗彎、抗

扭強(qiáng)度及剛度均有所提高，安全可靠性比梁式結(jié)構(gòu)好。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。大開(kāi)口后，需

加強(qiáng)周?chē)Y(jié)構(gòu)以補(bǔ)償承彎能力。與機(jī)身連接時(shí)，接頭必須沿用邊分布，結(jié)合點(diǎn)多，連接復(fù)雜。

為了充分發(fā)揮單塊式結(jié)構(gòu)的受力特性，左、右翼面最好連成整體貫穿機(jī)身。有時(shí)為便于使用、

維修，可在展向布置有設(shè)計(jì)分離面，分離面處采用沿翼盒周緣分散連接的形式將整個(gè)翼面連

成一體，如圖113所示，然后整個(gè)翼面另外通過(guò)幾個(gè)接頭與機(jī)身相連。

3）多墻式結(jié)構(gòu)

多墻式結(jié)構(gòu)由厚的承力蒙皮和多根墻組成，除在受集中力部位安排加強(qiáng)肋外，一般不安

排普通肋。如圖1T4所示。由于該結(jié)構(gòu)的受壓蒙皮通過(guò)墻得到受拉面蒙皮的支持，因此具

有很高的應(yīng)力水平和承彎能力。厚蒙皮翼盒結(jié)構(gòu)承扭剛度大，對(duì)于高速飛機(jī)的薄機(jī)翼情況,

特別適宜，可有效解決薄機(jī)翼的強(qiáng)度、剛度與減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量之間的矛盾。這種結(jié)構(gòu)只能用于

沒(méi)有大開(kāi)口的翼面，并被廣泛設(shè)計(jì)成機(jī)翼整體油箱。

多墻式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是抗彎材料分散在剖面上下緣，有較高的結(jié)構(gòu)效率：局部剛度及總體

剛度大；受力高度分散(多墻抗剪、蒙皮分散受彎及多閉室承扭)，破損安全性好，生存性高。

缺點(diǎn)是不宜大開(kāi)口；與機(jī)身連接點(diǎn)多。當(dāng)左、右翼麗連成整體時(shí)與機(jī)身的連接與單塊式類(lèi)似。

但有的也與梁式結(jié)構(gòu)類(lèi)似，分成左右翼面，在機(jī)身側(cè)邊與之相連。此時(shí)，往往由多墻式過(guò)渡

到多梁式,用少于墻數(shù)量的幾個(gè)梁的根部集中對(duì)接接頭在根部與機(jī)身相連,如圖1-15所示。

1-長(zhǎng)桁；2-翼肋；3-墻或梁的腹板

圖1-13單塊式結(jié)構(gòu)

1-縱墻：2-蒙皮；3-襟翼；4-副翼；5-縱墻的緣條

圖1-14多墻式結(jié)構(gòu)

(2)整體壁板結(jié)構(gòu)

整體壁板結(jié)構(gòu)山若干個(gè)大型整休件如整體蒙皮壁板、整體梁和整體肋組成，而整體件則

是由整塊毛坯加工制成的大型結(jié)構(gòu)受力元件。整體壁板翼面由蒙皮與縱向構(gòu)件、橫向構(gòu)件合

并而成上下兩塊整體壁板，如圖1—16所示，然后再卸接裝配而成。

整體壁板結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：蒙皮容易實(shí)現(xiàn)變厚度，加強(qiáng)筋可以合理布置，蒙皮材料離翼剖

面中心最遠(yuǎn)，受力效果好，強(qiáng)度、剛度較大；構(gòu)造簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕；硼縫少，表面光滑，氣動(dòng)

外形好：零件少，裝配協(xié)凋容易。整體壁板結(jié)構(gòu)除了用金屬材料制造以外，用復(fù)合材料制造

也有很大的發(fā)展前景。

1-蜂窩夾芯蒙皮；2-縱墻；3-副翼；4-翼肋

圖1-17蜂窩夾層結(jié)構(gòu)

(3)夾層結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是采用夾層板作為元件。夾層板是將單層板分成兩層薄板，中間夾

以芯層構(gòu)成，芯層一般是輕質(zhì)材料，輕質(zhì)木材或硬泡木塑料，或各種金屬材料，復(fù)合材料。

面板有鋁合金、不銹鋼等。目前，應(yīng)用最多的是鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。夾層結(jié)構(gòu)又可分為夾板結(jié)

構(gòu)和夾層盒結(jié)構(gòu)。

夾層板結(jié)構(gòu)主要由上下夾層板壁板，前后梁和若干翼肋組成。如圖117所示。與同樣

質(zhì)量的單層蒙皮相比，夾芯蒙皮的強(qiáng)度、剛度大，能夠承受較大的局部氣動(dòng)力，氣動(dòng)外形好；

夾芯蒙皮的兩層面板之間充滿(mǎn)著空氣和絕熱材料，耐熱絕熱性好。這種結(jié)構(gòu)形式受力構(gòu)件少，

構(gòu)造簡(jiǎn)單，裝配工藝性好，密封性好。但制造工藝較復(fù)雜，工藝質(zhì)量不穩(wěn)定，特別是接頭和

分段處加工制造更加困難，且?jiàn)A層結(jié)構(gòu)上不宜開(kāi)口。

夾層盒結(jié)構(gòu)主要針對(duì)相對(duì)厚度很小的翼面，上下夾層蒙皮的內(nèi)層面板過(guò)于靠近，制成的

全厚度夾層或全充填?yuàn)A層結(jié)構(gòu)。如圖1T8所示為采用泡沫塑料作為填料的夾層盒翼面。該

結(jié)構(gòu)除在機(jī)翼尖部和根部安排翼肋外，不安排其他翼肋。其上蒙皮通過(guò)夾芯得到下蒙皮的支

持，有很高的應(yīng)力水平和輕的結(jié)構(gòu)重量；但該結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能裝載，一般多用于無(wú)裝載的外翼

結(jié)構(gòu)。

機(jī)翼一般有多種不同的平面形狀，如平直翼、后掠翼和三角翼等，分別由于不同速度、

不同類(lèi)型的飛機(jī)上。例如平直翼主要用于低速飛機(jī)，后掠翼主要用于高亞音速和超音速飛機(jī)

上，三角翼和小展弦比直機(jī)翼用于超音速飛機(jī)上。不同類(lèi)型形狀的翼面，往往采用不同形式

的翼面結(jié)構(gòu)。即便是同一類(lèi)型的平面形狀，其結(jié)構(gòu)形式也由于具體的設(shè)計(jì)要求不同而各異。

從現(xiàn)代飛機(jī)的翼面結(jié)構(gòu)來(lái)看，薄蒙皮梁式結(jié)構(gòu)已很少采用；大型高亞音速的現(xiàn)代運(yùn)輸機(jī)和有

些超音速戰(zhàn)斗機(jī)采用多梁?jiǎn)螇K式結(jié)構(gòu)；馬赫數(shù)較大的超音速戰(zhàn)斗機(jī)，多采用多墻（或多梁）

式機(jī)翼結(jié)構(gòu)（如圖1-19所示），或采用混合式結(jié)構(gòu)形式，例如在根部要開(kāi)口的部位采用梁式，

外端較薄處為增大剛度而采用單塊式。

?填料；2-蒙皮；3-縱墻

圖1-18實(shí)心夾層盒結(jié)構(gòu)

1-前緣縫翼；2-主起落架；3-副油箱；4-鋁鋰翼身連接板；5-冀身連接主骨架；6-機(jī)炮；

7-右側(cè)進(jìn)氣口：8-前起落架；9-前鴨翼（復(fù)合材料膠接結(jié)構(gòu)）；10-機(jī)翼多梁結(jié)構(gòu)，整體油箱;

11-機(jī)翼碳纖維復(fù)合材料蒙皮；11-垂直安定面碳纖維板；13-方向舵復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；

14-垂直安定面鋁鋰附件接頭；15-內(nèi)、外側(cè)升降副冀（蜂窩芯子結(jié)構(gòu)）

圖1-19法國(guó)“陣風(fēng)”單座戰(zhàn)斗機(jī)

1.3機(jī)身

1.3.1機(jī)身結(jié)構(gòu)概述

機(jī)身是指飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)中除各機(jī)翼結(jié)構(gòu)之外的機(jī)體結(jié)構(gòu)部分。機(jī)身結(jié)構(gòu)包括機(jī)身、短艙、

尾撐等筒形結(jié)構(gòu)，主要用于裝載和傳力，同時(shí)將機(jī)翼、尾翼、發(fā)動(dòng)機(jī)和起落架等部件連接在

一起，此外，可以安置空勤組人員和旅客、裝載燃油、武器、各種儀器設(shè)備和貨物等。

1.3.2機(jī)身結(jié)構(gòu)組成

機(jī)身結(jié)構(gòu)一般由蒙皮和內(nèi)部骨架組成。內(nèi)部骨架由縱向元件一一長(zhǎng)桁、桁梁和垂直于機(jī)

體縱軸的橫向骨架一一隔框組成。通常，機(jī)身結(jié)構(gòu)各元件的功用相應(yīng)地與機(jī)翼結(jié)構(gòu)中各元件

的功用相同。

（1）蒙皮

機(jī)身的蒙皮和機(jī)翼的蒙皮作用相同，構(gòu)成飛機(jī)的氣動(dòng)外形，并保持表面光滑。在承受局

部載荷時(shí)，如承受局部氣動(dòng)力，增壓密封座艙部位的蒙皮將承受內(nèi)壓載荷，蒙皮將其傳遞給

機(jī)身骨架。

在承受總體載荷時(shí)，蒙皮承受垂直和水平方向的剪力，還承受和平衡機(jī)身上的扭矩；蒙

皮與長(zhǎng)桁組成的加筋板承受垂直和水平方向的彎矩。

（2）縱向骨架

長(zhǎng)桁與桁梁均為機(jī)身的縱向構(gòu)件。結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)桁與機(jī)翼的長(zhǎng)桁相似，長(zhǎng)桁承受部分作用在

蒙皮上的氣動(dòng)力并將其傳給隔框。在桁條式機(jī)體結(jié)構(gòu)中，長(zhǎng)桁與蒙皮組成加強(qiáng)壁板承受機(jī)身

彎曲時(shí)產(chǎn)生的軸力以及軸向載荷引起的軸力。另外，長(zhǎng)桁對(duì)蒙皮起支持作用，提高蒙皮受壓、

受剪時(shí)失穩(wěn)臨界應(yīng)力。在桁梁式機(jī)體結(jié)構(gòu)中，布置了橫截面積較大的桁梁來(lái)承受機(jī)身彎曲時(shí)

產(chǎn)生軸力以及軸向載荷引起的軸力。同時(shí)，桁梁又可作為開(kāi)口處加強(qiáng)件和承受集中載荷。

（3）橫向骨架

橫向骨架主要由普通框和加強(qiáng)框組成?？虻墓τ门c機(jī)翼中的肋相同。普通框用于維持機(jī)

身的截面形狀以及固定蒙皮和桁條，承受蒙皮的局部載荷，對(duì)桁條提供支持。普通框的典型

結(jié)構(gòu)如圖1-20所示?？蚪孛嬗袃蓚€(gè)緣條和一個(gè)腹板，能保證框承受彎曲和剪切。

加強(qiáng)框主要是傳遞機(jī)翼、尾翼的集中力和集中裝載等。通過(guò)連接件以剪流形式將力分散

傳給機(jī)身蒙皮。

圖1-20普通框的典型結(jié)構(gòu)和框截面形狀

1.3.3機(jī)身結(jié)構(gòu)形式

機(jī)身通常要承受剪力、彎矩以及沿機(jī)體軸向的軸力和扭矩，而且內(nèi)部需要裝載貨物、乘

員和發(fā)動(dòng)機(jī)等，故一般采用剛性薄壁空間結(jié)構(gòu)。主要有下列幾種典型結(jié)構(gòu)形式。

（1）桁架式結(jié)構(gòu)

桁架式結(jié)構(gòu)的機(jī)身是一個(gè)立體構(gòu)架，如圖『21所示。構(gòu)架由兩個(gè)垂直的（側(cè)面的）和兩

個(gè)水平面的（上面和下面）桁架組成，中間有構(gòu)架式框和斜撐桿。桁架的組成元件（桿）只承受

拉力或壓力，而蒙皮起維形作用，只承受局部氣動(dòng)載荷。桁架一般是靜定結(jié)構(gòu)，故桁架結(jié)構(gòu)

生存性差，空間利用困難。目前這種結(jié)構(gòu)僅在小型或輕型飛機(jī)上采用。

圖1-21桁架式結(jié)構(gòu)

(2)桁條式結(jié)構(gòu)(單塊式結(jié)構(gòu))

桁條式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是長(zhǎng)桁較密、較強(qiáng)，蒙皮較厚。長(zhǎng)桁與蒙皮組成壁板來(lái)承受彎曲引起的

軸力，剪力和扭矩引起的剪流由蒙皮承受，如圖122所示。結(jié)構(gòu)的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度大，故

結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕。但從其受力特點(diǎn)可以看出，蒙皮不宜開(kāi)大口，開(kāi)口處加強(qiáng)困難。

1-桁條：2-蒙皮；3-隔框：4-接頭;

圖1-22桁條式結(jié)構(gòu)

(3)桁梁式結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)縱向具有較強(qiáng)的桁梁(如圖

1-23所示)，桁梁的截面很大但桁條很弱，甚至桁條

可以不連續(xù)，蒙皮較薄。桁梁式結(jié)構(gòu)一般安置四根縱

梁，縱梁布置除考慮最佳承受彎矩狀態(tài)外，還考慮大

開(kāi)n處結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和集中載荷傳遞。從結(jié)構(gòu)總體受力分

析看，彎曲引起的軸向力主要由桁梁承受，蒙皮和長(zhǎng)

桁只承受很小部分的軸力，剪力全部由蒙皮承受。桁

梁式結(jié)構(gòu)中開(kāi)口可布置在兩桁梁之間，這樣不會(huì)顯著地降低機(jī)身的抗彎強(qiáng)度和剛度，開(kāi)口處

加強(qiáng)所引起的質(zhì)量增加較小。圖1-23桁梁式結(jié)

構(gòu)

(4)梁式結(jié)構(gòu)

此類(lèi)結(jié)構(gòu)由蒙皮、隔框和縱向大梁組成，如圖124所示。載荷主要由大梁承受，蒙皮

只承受剪力不參加縱向承力。當(dāng)粱式結(jié)構(gòu)一端傳入彎矩和軸力時(shí)，大梁將承受釉力；這類(lèi)結(jié)

構(gòu)適用于當(dāng)結(jié)構(gòu)承受軸向集中載荷較大，并間需要大開(kāi)口的情況。由于蒙皮不參加縱向承力

而只承受剪力，材料利用率不高，故相對(duì)于桁梁式結(jié)構(gòu)而言，梁式結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大。

2

1

2

典型剖而

1-蒙皮；2-梁；3-隔框

圖1-24梁式結(jié)構(gòu)

（5）硬殼式結(jié)構(gòu)

硬殼式結(jié)構(gòu)是一個(gè)厚壁筒殼，由蒙皮和少數(shù)隔框組成（如圖1-25所示），沒(méi)有縱向構(gòu)件，

蒙皮很厚或采用夾層結(jié)構(gòu)。由蒙皮承受結(jié)構(gòu)總體彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn)載荷。在彎矩作用下蒙皮

中產(chǎn)生拉伸或壓縮正應(yīng)力，但蒙皮利用率不高，離開(kāi)削面慣性軸較遠(yuǎn)處蒙皮承載較大，而在

剖面慣性軸附近蒙皮中正應(yīng)力很小。硬殼式結(jié)構(gòu)由于蒙皮較厚，結(jié)構(gòu)具有較大的抗扭剛度;

但結(jié)構(gòu)質(zhì)量重，不易開(kāi)口，目前飛機(jī)上采用較少。

典理剖而

1-蒙皮;2-隔桁

圖1-25硬殼式結(jié)構(gòu)

硬殼式結(jié)構(gòu)形式又可分為下列幾種:

1）厚蒙皮式整體結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)由較厚蒙皮和隔框組成，沒(méi)有縱向構(gòu)件，如圖1—26所示。隔框只起維形和各艙段

間連接作用，蒙皮承受全部載荷。當(dāng)結(jié)構(gòu)截面尺寸增大時(shí)，蒙皮的臨界應(yīng)力降低，要增加蒙

皮厚度才能保證其承載能力。此類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配工作量少，氣動(dòng)外形好，容易

保證艙段的密封，有效容積大，一般適用于小型強(qiáng)擊機(jī)防彈艙段。此類(lèi)結(jié)構(gòu)不宜開(kāi)口，若必

須開(kāi)艙口時(shí)，均應(yīng)采用受力式口蓋?？谏w需參加整體受力，因此，結(jié)構(gòu)質(zhì)量增加。

2）加肋殼式結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)由帶肋條的整體壁板和框組成（如圖1-27所示），整體壁板可用鍛造、鑄造或化學(xué)

腐蝕等方法制成，壁板內(nèi)有縱向和橫向肋條以提高壁板的強(qiáng)度和剛度，并且不參加總體受力。

在需要開(kāi)口地方和受集中力附近可布置一些較強(qiáng)的縱、橫向加強(qiáng)肋條。機(jī)身的進(jìn)氣道側(cè)壁等

常采用這類(lèi)結(jié)構(gòu)。

1-縱向加強(qiáng)筋；2-橫向加強(qiáng)筋

圖1-26厚蒙皮式整體結(jié)構(gòu)圖1-27加強(qiáng)殼式結(jié)構(gòu)

3）波紋板式結(jié)構(gòu)

波紋板式結(jié)構(gòu)，外殼可以由一層波紋板與一層或兩層光滑蒙皮構(gòu)成，連接方式可以是焊

接、膠接或熱擴(kuò)散成犁。材料用鋁合金、鈦合金或不銹鋼。這種結(jié)構(gòu)最大特點(diǎn)是：當(dāng)沿波紋

截面垂直方向作用壓縮載荷，或者垂直蒙皮有徑向載荷時(shí)，其臨界應(yīng)力很高，臨界應(yīng)力與材

料的屈服應(yīng)力的比值可達(dá)到0.7~0.8。對(duì)于主要承受軸向載荷的艙段或進(jìn)氣道側(cè)壁可采用

此結(jié)構(gòu)。

4）蜂窩夾層結(jié)構(gòu)

此類(lèi)結(jié)構(gòu)一般為兩層光滑蒙皮與中間一層蜂窩夾芯組成，材料可選用鋁合金、鈦合金或

復(fù)合材料，根據(jù)結(jié)構(gòu)承載需要和結(jié)構(gòu)使用溫度確定。此類(lèi)結(jié)構(gòu)剛度大、質(zhì)量輕，但不宜開(kāi)口，

與其他元件連接復(fù)雜。一般用于不需大開(kāi)口的大型結(jié)構(gòu)。

1.3.4機(jī)身典型結(jié)構(gòu)布局

為提高飛機(jī)的維護(hù)性，戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)要有很高的開(kāi)口率。因此往往使結(jié)構(gòu)傳力路線(xiàn)布

置變得十分困難。在總體布局時(shí)，特別要綜合處理好維護(hù)性與合理傳力的矛盾。一般情況，

新一代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)身開(kāi)口率可達(dá)50%,特別是機(jī)身腹部有前起落架艙開(kāi)口，內(nèi)埋武器艙開(kāi)

口，用于脫裝發(fā)動(dòng)機(jī)的大開(kāi)口等。對(duì)于機(jī)身起落架布局的飛機(jī)，主起落架艙形成了更多的機(jī)

身大開(kāi)門(mén)。機(jī)頭電子艙、設(shè)備艙也幾乎將機(jī)頭部位全部開(kāi)口。因此機(jī)身結(jié)構(gòu)大都采用梁式布

局。只有老式較少開(kāi)口的結(jié)構(gòu)才采用單塊式結(jié)構(gòu)形式。由于尾翼的氣動(dòng)彈性特性受機(jī)身剛度

影響十分大，機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要考慮機(jī)身本身的強(qiáng)度、剛度要求，而且特別要注意尾翼氣

功彈性對(duì)機(jī)身的要求。許多飛機(jī)為滿(mǎn)足尾翼的剛度要求，在后機(jī)身兩側(cè)布置了加強(qiáng)邊條。FT6、

蘇-27飛機(jī)就采用了這種布局形式。圖廠(chǎng)28所示蘇-27機(jī)身是由前機(jī)身、機(jī)身中段和后機(jī)身

三部分組成。該機(jī)采用翼身融合體技術(shù)，懸壁式中單翼，翼根外有光滑彎曲前伸的邊條翼，

雙垂尾正常式布局，楔型進(jìn)氣道位于翼身融合休的前下方，有很好的氣動(dòng)性能，進(jìn)氣道底部

及側(cè)壁有柵型輔助門(mén)，以防起落時(shí)吸入異物。全金屬半硬殼式機(jī)身，機(jī)頭略向下垂，大量采

用鋁合金和鈦合金，傳統(tǒng)三梁式機(jī)翼。

圖1-28蘇-27戰(zhàn)斗機(jī)

(1)前機(jī)身布局

前機(jī)身主要是由雷達(dá)罩、設(shè)備艙、座艙、進(jìn)氣道、油箱、前起落架艙等組成。雷達(dá)罩應(yīng)

設(shè)計(jì)成能滿(mǎn)足透波性能的非金屬罩，目前一般采用重量較輕的蜂窩結(jié)構(gòu)或非金屬殼結(jié)構(gòu)。新

一代隱身飛機(jī)的雷達(dá)罩，要求采用既滿(mǎn)足隱身要求，又能保持良好的自身雷達(dá)透波能力的結(jié)

構(gòu)設(shè)計(jì)。為便于使用維護(hù)，一般雷達(dá)罩設(shè)計(jì)成可向側(cè)面翻轉(zhuǎn)打開(kāi)形式。設(shè)備艙一般設(shè)計(jì)成由

縱向隔板和水平隔板組成的受力骨架，由快卸鎖與口蓋式蒙皮相連組成艙段。座艙一般為密

封艙結(jié)構(gòu)，上面由可密封的座體座艙和風(fēng)擋玻璃組成，前后多是整體框，兩側(cè)和地板是密封

釧接的筋板框結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)要考慮座艙增壓的疲勞載荷。為滿(mǎn)足隱身要求，風(fēng)擋與座艙玻璃要

采用表面增鍍來(lái)減少座艙的雷達(dá)波反射。新式飛機(jī)的機(jī)身多采用整體油箱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與老

式軟油箱布局相比，可減輕結(jié)構(gòu)重量和提高載油量。進(jìn)氣道設(shè)計(jì)要特別注意由于壓力脈動(dòng)引

起的蒙皮抖動(dòng)以及由此帶來(lái)的蒙皮疲勞和掉鉀釘問(wèn)題;其結(jié)構(gòu)一般采用蜂窩板結(jié)構(gòu)或密加筋

板結(jié)構(gòu)。

前起落架艙通常利用座艙前后加強(qiáng)框間下面的空間。起落架支在其中的一個(gè)加強(qiáng)框上。

為安全起見(jiàn)，一般情況起落架向前收，支點(diǎn)設(shè)在艙后面的加強(qiáng)框上。

(2)中機(jī)身布局

中機(jī)身一般由進(jìn)氣道、油箱、部分發(fā)動(dòng)機(jī)艙、設(shè)備艙和武器艙組成，中機(jī)身處于與機(jī)翼

相連接部位，是機(jī)身受力最大部位，一般力求減少開(kāi)口。對(duì)于上下單翼布局的飛機(jī)多采用翼

盒穿過(guò)中機(jī)身形式，并采用接頭與機(jī)身結(jié)構(gòu)相連接，這時(shí)飛機(jī)翼只將剪力和扭矩通過(guò)接頭傳

給機(jī)身，而機(jī)翼大部分彎矩通過(guò)穿過(guò)機(jī)身的翼盒自身平衡。中單翼機(jī)翼布局情況，兩側(cè)機(jī)翼

結(jié)構(gòu)通過(guò)接頭與機(jī)身加強(qiáng)框相連結(jié)，機(jī)翼的彎矩、扭矩、剪力全部傳給機(jī)身的加強(qiáng)框結(jié)構(gòu)；

機(jī)身加強(qiáng)框再將這些載荷傳給機(jī)身蒙皮和縱向傳力結(jié)構(gòu)。這種連接形式的左右機(jī)翼比穿過(guò)機(jī)

身的機(jī)翼結(jié)構(gòu)形式易于分解，便于運(yùn)輸；但機(jī)身框上彎曲載荷特別大，設(shè)計(jì)比較困難，同時(shí)

結(jié)構(gòu)重量較大。盡管如此，殲擊機(jī)仍常用這種布局。如圖1-29所示的蘇-27飛機(jī)中機(jī)身。

該機(jī)具有翼身融合的氣動(dòng)外形，機(jī)身中段從氣動(dòng)布局角度看，屬于機(jī)翼的一部分，稱(chēng)為中央

翼；而從結(jié)構(gòu)功能角度看，則為機(jī)身中段。機(jī)身中段主要由1、2號(hào)油箱、主起落架艙和設(shè)

備附件艙組成。機(jī)身中段為厚壁板框架式半硬殼式結(jié)構(gòu)，大開(kāi)口較少，機(jī)身的縱向彎矩由成

型架大梁和縱向構(gòu)件與壁板組成機(jī)身盒段承受，剪力由縱向構(gòu)件腹板和翼肋傳遞，扭矩由機(jī)

身中段的封閉盒段承受。外翼傳入彎矩、剪力和扭矩在中央翼平衡。

A—A

IT號(hào)油箱4號(hào)腹板：2-桁條；3-1號(hào)油箱1腹板；4-上壁板；5-中央翼前艙；6T號(hào)油箱3號(hào)腹板；7-

前起落架收放支桿固定接頭；8-阻力板固定接頭；9-下壁板；10T8框側(cè)壁板；11-機(jī)輪艙內(nèi)7號(hào)肋；12-

機(jī)輪艙內(nèi)8號(hào)肋；13-2號(hào)油箱節(jié)6號(hào)內(nèi)肋：14-中翼與外翼固定銷(xiāo)孔；15-阻力板大梁；16、7-主起落架梁

固定接頭；18、19-進(jìn)氣口固定接頭；20-2號(hào)油箱上壁板；21、25、26-2號(hào)油箱7、5、4號(hào)翼肋；22-阻力

板；23-作動(dòng)筒：24-起落架梁

圖1-29蘇-27中機(jī)身結(jié)構(gòu)圖

(3)后機(jī)身布局

后機(jī)身主要是用于支持尾翼、裝載發(fā)動(dòng)機(jī)及部分設(shè)備。為便于維護(hù)，一般情況發(fā)動(dòng)機(jī)采

用向下脫出的方案裝卸，因此，后機(jī)身下部要設(shè)計(jì)成大開(kāi)口形式。如何將尾翼載荷傳遞至中

機(jī)身，特別在有大開(kāi)口的情況下如何傳遞扭矩是結(jié)構(gòu)布局的關(guān)鍵，另一關(guān)鍵問(wèn)題是確保后機(jī)

身有足夠的剛度，使得尾翼能夠滿(mǎn)足顫振設(shè)計(jì)要求.對(duì)于有大開(kāi)口的后機(jī)身，通常采用梁式

結(jié)構(gòu)，還要在開(kāi)口梁處設(shè)計(jì)出一個(gè)傳扭閉室。

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在后機(jī)身的布局，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮隔熱和通風(fēng)。耐熱的鈦合金材料往往被

廣泛用于后機(jī)身結(jié)構(gòu)中。

對(duì)于雙發(fā)飛機(jī)，考慮進(jìn)氣道布局、翼身融合體布局和面積律設(shè)計(jì)后，機(jī)身外形變得十分

復(fù)雜，結(jié)構(gòu)布局也應(yīng)根據(jù)具體情況，多方案比較后確定。

為滿(mǎn)足隱身要求，機(jī)身所有開(kāi)口都要早鋸齒形并安要求做好密封。F-22飛機(jī)的口蓋設(shè)

計(jì)是十分典型的。

如圖1-30所示的蘇-27飛機(jī)后機(jī)身。由左、右艙和中間艙兩大部分組成。34框開(kāi)始到

尾尖的阻力傘艙整流罩，左、右艙從第28框至發(fā)動(dòng)機(jī)艙尾整流罩，從第28框到第34框左、

右艙在中央翼下方。左、右艙前部為進(jìn)氣道，右部為發(fā)動(dòng)機(jī)艙。

1-28框上固定中翼接頭；2-31框上固定中翼接頭；3-進(jìn)氣道；4-上部大梁；5-機(jī)身尾部中艙；

6-設(shè)備艙：7-阻力傘艙；8-固定平尾半軸；9-45框；10-42框；11-38框；12-發(fā)動(dòng)機(jī)固定接頭：

13-34框；14-31框；15-28框；16-心氣口前緣

圖1—30蘇27后機(jī)身結(jié)構(gòu)

通常機(jī)身在外載荷作用下其總體內(nèi)力可歸納為彎矩、剪力和扭矩，這三類(lèi)內(nèi)力在機(jī)身結(jié)

構(gòu)中傳遞和平衡。而機(jī)身結(jié)構(gòu)主要由蒙皮、桁條、桁梁和隔框組成的空間薄壁結(jié)構(gòu)式的殼休

來(lái)承受內(nèi)力。由于機(jī)身中安置各種裝載物，與機(jī)身相連的各部件位置和受力形式不同，在機(jī)

身承受集中力或大開(kāi)口處需布置相應(yīng)的縱向構(gòu)件（如加強(qiáng)短梁）和加強(qiáng)框。并且需布置一定

構(gòu)件將集中載荷擴(kuò)散成剪流傳到蒙皮、長(zhǎng)桁、隔框等組成的機(jī)身盒段結(jié)構(gòu)上。因此實(shí)際結(jié)構(gòu)

的具休構(gòu)造要復(fù)雜得多。同時(shí)，結(jié)構(gòu)形式選擇，結(jié)構(gòu)布局和具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅僅從受力形

式考慮，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)疲勞和損傷容限以及可靠性，結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)備的使用維護(hù)性，結(jié)構(gòu)的工

藝性和維修性，結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)性等要求。不論對(duì)原有結(jié)構(gòu)的分析或新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都應(yīng)從總

體布置、受力形式、使用、維護(hù)、材料和工藝等方面綜合分析，使結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足質(zhì)量最輕的要求。

1.4尾翼

1.4.1尾翼結(jié)構(gòu)概述

尾翼用于保證飛機(jī)的縱向和航向的平衡與安定性，以及實(shí)施對(duì)飛機(jī)的縱向、俯仰和航向

的操縱。一般常規(guī)飛機(jī)的尾翼由水平尾翼和垂直尾翼兩部分組成。水平尾翼由水平安定面和

升降舵組成；垂直尾翼由垂直安定面和方向舵組成。升降舵和方向舵統(tǒng)稱(chēng)為舵面。從本質(zhì)上

說(shuō)尾翼的直接功用也是產(chǎn)生升力，因而尾翼的設(shè)計(jì)要求和構(gòu)造與機(jī)翼十分類(lèi)似，通常都是由

骨架和蒙皮構(gòu)成，但它們的表面尺寸一般較小，厚度較薄，在構(gòu)造形式上有一些特點(diǎn)。

隨著飛機(jī)的不斷發(fā)展，為了改善跨聲速和超聲速飛行器在高速飛行中的縱向操縱性，如

今許多超音速飛機(jī)（尤其是高性能的戰(zhàn)斗機(jī)，如俄羅斯的蘇-27、美國(guó)的FT5“鷹”戰(zhàn)斗機(jī)

等）都將水平尾翼設(shè)計(jì)成可偏轉(zhuǎn)的整體，稱(chēng)為全動(dòng)平尾。

（a）晉通尾翼布局（b）T形尾布局

圖1-31尾翼的典型布局

1.4.2安定面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及布局

安定面的結(jié)構(gòu)和翼面基本相同，受力特性也相同。但安定面不同于機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

是安定而內(nèi)很少有裝載，故安定面完全可以按受力要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。安定面的結(jié)構(gòu)布局及

承力系統(tǒng)的安排是否合適，對(duì)結(jié)構(gòu)效率有重要影響。同時(shí)尾翼的氣動(dòng)布局形式不同，安定面

的結(jié)構(gòu)布局與承力系統(tǒng)安排也有所不同。普通尾翼與T形尾翼的典型布局如圖1-31所示。

安定面常采用的結(jié)構(gòu)布局形式有梁式、單塊式、多墻式、整體式、全蜂窩式或混合式等。

輕型飛機(jī)的安定而大多采用雙梁式（后梁為主）或一粱（后）一墻（前）式結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代速度較高

的飛機(jī)一般采用雙梁（或多梁）、壁板和多肋的單塊式結(jié)構(gòu)。使用多梁的目的是增大結(jié)構(gòu)剛度,

提高防顫振特性，例如，波音-747和波音-767的水平安定面和垂直安定而都是雙梁加一輔

助前梁（前墻）的雙閉室結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代的高速運(yùn)輸機(jī)還有采用由數(shù)根梁、密排翼肋和變厚度蒙皮

組成的結(jié)構(gòu)，其翼面不用桁條，這種形式的制造成本低、抗扭剛度高，尤其對(duì)防顫振有較好

的效果。這種設(shè)計(jì)已用于波音-707和波音-727的水平安定面上。安定面通常將后梁設(shè)計(jì)成

主梁，且在懸掛接頭處布置有加強(qiáng)肋，如圖1-32所示。這是因?yàn)槎婷嬉话銘覓煸诤竺?，?/p>

尾翼的載荷特點(diǎn)是舵面載荷大。

水平安定面與機(jī)身有兩種連接方式。一種是固定式，水平安定面分段，在機(jī)身側(cè)面，固

定在機(jī)身上；或者整個(gè)水平安定而貫穿機(jī)身，前后用4個(gè)接頭固定在機(jī)身上。另一種是可調(diào)

式，水平安定面的安裝角可凋，應(yīng)用在一些高亞聲速運(yùn)輸機(jī)上，目的是提高平尾的配平效率。

可調(diào)式水平安定面中央翼盒貫穿機(jī)身，后面用兩個(gè)較鏈接頭支撐在機(jī)身加強(qiáng)框上，前面用

「2個(gè)接頭連制動(dòng)器，飛行中可以通過(guò)制動(dòng)器調(diào)節(jié)安定而的迎角，改變飛機(jī)的俯仰角，對(duì)飛

機(jī)起配平作用。它的優(yōu)點(diǎn)是比舵面的配平阻力小。近代許多大型運(yùn)輸機(jī)如1-lOlkDCTO（如

圖1-33所示）和波音系列客機(jī)都采用這種形式。安裝兩個(gè)制動(dòng)器可以使安定面的支撐及操縱

具有破損安全特性。也有的飛機(jī)是在前梁的正中間單獨(dú)裝有一個(gè)螺旋操縱機(jī)構(gòu)，此時(shí)應(yīng)將連

接接頭本身設(shè)計(jì)成具有損傷容限特性，如圖『32（d）所示?？烧{(diào)式水平安定面引起的結(jié)構(gòu)問(wèn)

題是機(jī)身開(kāi)缺口，影響尾段結(jié)構(gòu)受力特性，還要增設(shè)密封板。

1-安定面前梁；2-安定面后梁；3-墻：4-舵面梁；5-方向舵：6-次強(qiáng)框；7-強(qiáng)框；

8-加強(qiáng)框；9-可拆卸前緣；10-壁板；11-鋁蜂窩：12-錢(qián)鏈肋；13-玻纖蜂窩；14-可更換的后緣；

15-配重；16-檢查口

圖1-32安定面的結(jié)構(gòu)布置與對(duì)接加強(qiáng)框的布置

除個(gè)別飛機(jī)的垂直尾翼可動(dòng)（如SR-71飛機(jī)具有全動(dòng)式垂直尾翼）外，絕大多數(shù)飛機(jī)

的垂直安定面是不可動(dòng)的，安裝固定在后機(jī)身上。根部連接處安定面梁與機(jī)身隔框有轉(zhuǎn)折,

需要沿機(jī)身縱向布置加強(qiáng)的構(gòu)件承受和傳遞安定面梁傳來(lái)的分彎矩，有些飛機(jī)將垂直安定面

的梁直接插入機(jī)身，與機(jī)身加強(qiáng)框結(jié)合一起成為斜加強(qiáng)框。這樣可以直接將彎矩傳到機(jī)身結(jié)

構(gòu)上，避免在機(jī)身上因使用接頭而帶來(lái)疲勞問(wèn)題。T形尾翼的垂直安定面，由于平尾固定在

垂尾上，還必須能承受水平安定面?zhèn)鱽?lái)的載荷。T形尾翼的垂直安定面，常用較厚的對(duì)稱(chēng)翼

型，翼盒結(jié)構(gòu)有較大的剛度，一定程度利于解決T形尾翼突出的顫振問(wèn)題，該種垂直安定而

的結(jié)構(gòu)布局形式多采用雙梁式（或多梁式）或雙梁?jiǎn)螇K式。尤其是裝有可調(diào)安裝角平尾的丁

形尾翼垂直安定面，雙梁式或雙梁?jiǎn)螇K式翼盒結(jié)構(gòu)的前梁用來(lái)安裝操縱下尾的助力器，后梁

上安置支撐平尾翼盒的樞軸，這些連接點(diǎn)直接承受平尾傳來(lái)的集中力。T形尾翼垂直安定面

的翼展比常規(guī)的翼展約短三分之一，而它所需要的結(jié)構(gòu)剛度卻比常規(guī)大。因此，其盒段結(jié)構(gòu)

采用蒙皮一桁條加強(qiáng)板或整體加強(qiáng)板（整體式）最適合這種要求。

1-蒙皮；2-翼肋；3-檢查口蓋；4-制動(dòng)器螺桿連接接頭；5-加強(qiáng)版：6-隔框：7-水下安定面樞軸

圖1-33水平安定面的中央翼盒

1.4.3全動(dòng)平尾

當(dāng)飛機(jī)超聲速飛行時(shí)，因激波后的擾動(dòng)不能前傳，舵面偏轉(zhuǎn)后不能像亞聲速流中那樣同

時(shí)改變安定而的壓力分布，共同提供操縱力或平衡力，因此尾翼效能下降。而飛機(jī)的縱向穩(wěn)

定性卻因翼面壓力中心后移而大大增加，二者之間產(chǎn)生了矛盾。為了提高尾翼的效能采用了

全動(dòng)平尾。全動(dòng)平尾是指整個(gè)平尾可繞某一軸線(xiàn)偏轉(zhuǎn)，起操縱面的作用。

（1）轉(zhuǎn)軸的形式及位置確定

1）轉(zhuǎn)軸的位置

在確定全動(dòng)平尾的轉(zhuǎn)軸位置時(shí)，要綜合考慮如下因素：轉(zhuǎn)軸的位置和平尾的防顫振品質(zhì)

有很大關(guān)系，一般說(shuō)轉(zhuǎn)軸靠前有利于改善防顫振品質(zhì)；盡可能利用平尾內(nèi)有利的結(jié)構(gòu)高度來(lái)

布置轉(zhuǎn)軸，以減輕轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量，提高轉(zhuǎn)軸的承載能力;盡量減小平尾氣動(dòng)合力至轉(zhuǎn)軸的力臂，

以減小錢(qián)鏈力矩。

對(duì)后掠式平尾而言,亞聲速壓心位置約在28%?30%平均氣動(dòng)弦處，超聲速壓心在50%

平均氣動(dòng)弦左右。為了減小錢(qián)鏈力矩應(yīng)使亞聲速較鏈力矩的最大值等于超產(chǎn)速較鏈力矩的最

大值，因而轉(zhuǎn)軸應(yīng)落在兩壓心之間的某個(gè)位置。通常把軸線(xiàn)布置在兩個(gè)壓心的中間位置，約

占平均氣動(dòng)弦的40%,如圖1-34所示。轉(zhuǎn)軸在此位置結(jié)構(gòu)高度較高。

4

圖1-34全動(dòng)平尾的轉(zhuǎn)軸前后位置的確定

2)轉(zhuǎn)軸的形式

全動(dòng)平尾常采用的轉(zhuǎn)軸形式有直軸式、斜軸式、轉(zhuǎn)軸式、定軸式及直斜軸的混合式等。

直軸式是指轉(zhuǎn)軸垂直于飛機(jī)的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)，如圖1-35(a)所示。斜軸式是指轉(zhuǎn)軸具有一定的

后掠角，如圖「35(b)所示。直軸式在機(jī)身內(nèi)容易布置，操縱機(jī)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)軸質(zhì)量比較

輕。如果轉(zhuǎn)軸要伸入平尾內(nèi)，對(duì)于大后掠角平尾，轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)高度將受到平尾結(jié)構(gòu)高度的限

制，在根部，軸所在位置靠近后緣，結(jié)構(gòu)高度小，受載不利，軸的質(zhì)量特性差。當(dāng)平尾為平

直翼或中等后掠或后緣較平直時(shí)，宜采用直軸式。斜軸式正好相反，對(duì)大后掠角的平尾，宜

采用轉(zhuǎn)軸伸人平尾內(nèi)的斜軸式，轉(zhuǎn)軸可以更好地利用結(jié)構(gòu)最大高度，錢(qián)鏈力矩也比較小。

轉(zhuǎn)軸式千尾的軸與尾翼連接在一起，用固定在轉(zhuǎn)軸上的搖臂操縱轉(zhuǎn)軸，平尾與轉(zhuǎn)軸一起

偏轉(zhuǎn)，如圖136(a)所示。定軸式的軸不動(dòng)，固定在機(jī)體上；尾翼套在軸上繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；操縱

接頭則布置在尾冀根部的加強(qiáng)肋上，如圖-36(b)所示。與轉(zhuǎn)軸式相比，由于定軸式的操縱

點(diǎn)和軸之間的力臂有時(shí)可設(shè)計(jì)得比轉(zhuǎn)軸式長(zhǎng)，可使操縱力相對(duì)較小，尾翼受力較好。缺點(diǎn)是

在尾翼結(jié)構(gòu)高度內(nèi)要安放軸和軸承，限制了軸徑，對(duì)軸受力不利;此外須在機(jī)體十開(kāi)弧形槽，

對(duì)機(jī)體有所削弱。轉(zhuǎn)軸式的優(yōu)、缺點(diǎn)與之相反