飞机结构 【航空科普】全面了解飞机结构

根据联邦法规第1部分第14节的定义和缩写，飞机是一种用于或可用于飞行的设备。根据飞行员认证，飞机分为飞机，直升机，轻于空气，动力升降机和滑翔机。还定义了飞机是由发动机驱动的重于空空气的固定翼飞机，在飞行中受到作用在机翼上的动态空空气反作用力的支撑。以下是飞机及其主要部件的简要介绍。

虽然飞机可以设计成多种不同的用途，但大多数都有相同的主要结构。它的总体特征大多由最初的设计目标决定。大多数飞机结构包括机身、机翼、尾翼、起落架和动力装置。

机身包含驾驶舱和/或客舱，客舱中有乘客座椅和飞机控制装置。此外，机身还可以为货舱和其他主要飞机部件提供安装点。有些飞机使用开放式桁架结构。桁架机身由钢管或铝管构成。这些管子焊接成一系列三角形，以获得强度和刚度，成为桁架结构。下图为沃伦桁架。

沃伦桁架结构中有纵梁、斜腹杆和竖向腹杆单元。为了减轻重量，小型飞机一般采用铝合金管，可以通过连接件用螺钉或铆钉铆接成一体。

随着技术的发展，飞机设计师开始对桁架元件进行流线化以提高性能。最开始是用布面料实现的，最后让位于铝等轻金属。在某些情况下，壳体可以支撑全部或大部分飞行载荷。大多数现代飞机使用被称为整体横向或半整体结构的加强壳体结构。

整体式横向设计使用加固外壳来支撑几乎所有负载。这个结构比较熟悉，但是表面不应该有凹陷或者变形。这一特性可以通过铝制饮料罐轻松展现。你可以在饮料罐的两端施加相当大的力，不会损坏管道。但是如果罐壁只有一个凹痕，罐就容易变形。实际的单体造型结构主要由蒙皮、前体和舱壁组成。隔板架和防水墙形成机身的形状。如图。

由于没有支柱，所以外壳必须足够坚固，以保持机身的刚性。这样，单一的成型结构就有一个重要的问题，就是在保持重量在允许范围内的同时，保持足够的强度。由于整体设计的限制，今天大多数飞机使用半整体造型结构。

半整体模型结构使用一个可以连接飞机外壳的下部结构。下部结构由隔断框架、不同尺寸的隔断墙和桁条组成，加固后的壳体由来自机身的弯曲应力进行加固。机身主要部分还包括机翼连接点和防火墙。

在单发动机飞机中，发动机通常安装在机身的前端。发动机后面和驾驶舱或客舱之间有一个防火部件，以保护飞行员或乘客免受发动机火焰的影响。这部分称为防火隔墙，一般由不锈钢等耐热材料制成。

机翼是连接在机身两侧的机翼，也是支撑飞机飞行的主要升力面。许多飞机制造商设计了许多不同的机翼样式、尺寸和形状。每种设计都是为了满足特定的要求，这些要求是由特定飞机的目标性能决定的。下面将解释机翼如何获得升力。

机翼可以安装在机身的上部、中部或下部，分别称为高机翼、中机翼和低机翼设计。翅膀的数量也可以不同。有一组机翼的飞机叫单翼机，有两组机翼的飞机叫双翼机或双翼机。

许多高机翼飞机都有外部支柱，或机翼支柱，飞行和着陆载荷可以通过它们传递到主发动机结构上。这种机翼结构也被称为半悬臂机翼，因为支柱通常安装在机翼从机身伸出的一半位置。少数高机翼飞机和大多数低机翼飞机使用不带外部支柱的全悬臂机翼来承载载荷。机翼的主要结构部件是翼梁、肋和桁条。

这些由支柱、工字梁、管道或包括外壳在内的其他设备加固。肋决定了机翼的形状和厚度。在大多数现代飞机上，油箱也是机翼的一个组成部分。或者安装在机翼上的柔性容器。

两种类型的操纵面，称为副翼和襟翼，安装在机翼的尾部或边缘。副翼从机翼的大约一半向外延伸，从而产生空气动力，使飞机向相反的方向滚动和倾斜。襟翼在机翼中点附近向外延伸。巡航飞行时，襟翼通常与机翼表面齐平。当向外延伸时，襟翼同时向下延伸，以增加起飞或着陆时机翼的升力。

飞机尾部的正确名称是尾翼。尾翼包括整个尾部，由垂直安定面、水平安定面等固定翼型组成。可移动表面包括方向舵、升降舵和一个或多个配平片。

第二种尾翼设计不需要升降舵。相反，在中心铰点安装一个水平尾翼，铰轴是水平的。这种设计被称为全运动水平稳定器，它使用控制轮来移动，就像使用电梯一样。例如，当您向后拉动控制轮时，水平尾翼旋转，后缘向上移动。水平尾翼也有一个沿尾翼边缘的防反舌片。

防沉鳍的运动方向与平尾的尾缘相同。防沉鳍也用作配平件，以减小控制压力，表明水平尾翼保持在要求的位置。

垂直方向舵安装在垂直尾翼的后部。飞行时用来使飞机头部向左或向右移动。在飞行转弯中，垂直方向舵需要与副翼一起使用。升降舵安装在水平尾翼的后面，以控制飞机在飞行过程中头部的向上或向下运动。

修剪标签是一个小的可移动部件，位于控制表面的尾缘。这些可移动的配平片由驾驶舱控制，以降低控制压力。配平翼片也可以安装在副翼、方向舵和/或升降舵上。

起落架是飞机在停放、滑行、起飞或着陆时的主要支撑部件。最常见的起落架是由轮子组成的，但飞机也可以配备浮子在水上操作或在雪上滑行着陆。

起落架由三个轮子、两个主轮子和一个可以在飞机后面或前面的第三个轮子组成。后面装第三轮的起落架叫传统起落架。带有传统起落架的飞机有时被称为尾轮飞机。当第三轮位于飞机头部位置时，称为前三点式飞机，相应的设计称为前三点式起落架。可转向的前轮或后轮允许在地面上完全控制飞机。

发动机通常包括发动机和螺旋桨。发动机的主要功能是为螺旋桨提供旋转动力。它还能发电，为一些仪器提供真正的空电源。在大多数单发动机飞机上，发动机为飞行员和乘客提供热源。发动机飞机的整流罩盖，或者在一些飞机上，它被飞机的发动机室包围着。发动机罩或机舱的作用是使发动机周围的空气流流线化，用管道引导气缸的空空气，帮助冷却发动机。

安装在发动机前的螺旋桨将发动机的旋转力转化为一种叫做后坐力的向前的力，帮助飞机在空空气中运动。