機身是飛機的主要結構，為機組人員、乘客、貨物、配件及其他重要設備提供空間。

    空氣動力學決定了常規飛機機身的各艙室尺寸及布置。只有高度專業化的現代飛機，例如黑鳥SR-71（SR-71 Blackbird），與常規飛機明顯不同的是其設計和所使用的材料。

    在航空業發展的早期，原始機身由木頭制成。20世紀20年代末30年代初，飛機制造商開始采用鋁和鋼鐵制造更多的飛機。這些金屬更加穩定，提供了更多的保護。今天，許多軍事偵察機由性能優異的鈦或碳復合材料制成。

    有些飛機機身由所謂的承載式設計構造而成，這種設計很大程度上取決于飛機外殼承受不同載荷的強度。半承載式機身由完整框架的加固件構成。

    半承載式機身的彎曲應力通過稱為“大梁（longerons）”的加固梁來吸收，通常延伸到整個機身寬度。同時通過橫跨飛機長度的縱梁（stringers）提供支撐。相比于大梁，縱梁更輕，但應用更廣泛。

    機身上的縱向加固件涉及到艙壁、框架和前艙。這些加固件被分隔開，承受與其他部件（如機翼和發動機）連接點的壓力。

    這些元素有助于流線型機身的構造，增加了承載式設計的強度和剛度。傳統半承載式機身可以承受相當大的損害，仍保持完整。軍事戰斗機和其他小型飛機通常由兩個或兩個以上的機身部分。更大的飛機最多可有六個不同的部分。

    維護人員可能通過好幾個門、面板和其他開口進入機身系統和設備。這些接入點的位置可通過引用服務圖紙和制造商為每類飛機發布的手冊來獲知。

    應該指出的是，飛機機身通常并不是由單一材料組成。例如，一架飛機可能機構件采用鋁合金，而外部由鋼構成。

    木質機身（Wooden Fuselage）

    原因很明顯，航空業的早期開拓者們擔心飛機的重量。萊特兄弟以及其他人受工程時間限制，因而建造木質飛機，從而保持整體重量盡可能低。

    20世紀前20年，航空工程設計和技術得到突飛猛進的發展，直至第一次世界大戰爆發——經典線支撐、木頭和織物的雙翼飛機。德國軍隊著名的紅男爵（Red Baron）在他傳奇的戰爭史中超越了無數的木質飛機。

    今天，愛好者們仍然在制造他們自己的輕質飛機——木質機身。

    鋁合金機身（Aluminum Fuselage）

    20世紀30年代引擎技術的進步使得工程師們考慮金屬設計，鋁合金成為全金屬飛機的主要金屬。

    用于制造飛機的鋁通常與其他金屬混合，使其具有強度和輕質。鋁合金機身不像鋼鐵那么容易受腐蝕，但鋁合金并不用于超音速飛機的表面，因為由如此高速度飛行引起的摩擦而產生的熱導致鋁合金的強度下降。

    波音247D和道格拉斯DC-3很大程度上歸功于20世紀30年代金屬飛機的流行，這些飛機與我們今天看到的飛機有所不同。

    1933年，聯合航空公司的247D開始服役，其速度比其他競爭對手快了大約50%。兩年以后，在萊特兄弟歷史性飛行32周年之際，DC-3推出。盡管DC-3預計于20世紀50年代退出服役，但其已經使用超過80年，直至今天仍在飛行。

    鋼制機身（Steel fuselage）

    建于20世紀30年代的鋼制飛機強度更高、硬度也更高，但其重量也更大。鋼鐵的重量更大，使其無法成為主流的機身材料。然而，這種金屬被用于制造飛機的某些部分。它的強度和剛度非常適合用在起落架上。鋼鐵的耐熱性也使其可用于超音速飛機的外殼。

    1932年，Beechcraft Staggerwing是鋼制機身飛機的一個主要例子。Staggerwing擴大生產，并成為主流的快速商務飛機。

    鈦機身（Titanium Fuselages）

    鈦和鈦合金具有與鋼一樣的強度，但質量更輕，是建造飛機的理想材料。這些金屬比鋁和鐵更耐腐蝕。然而，鈦機身飛機非常昂貴，這在很大程度上限制了大多數鈦飛機的商業使用。

    鈦機身最突出的例子就是黑鳥SR-71（SR-71 Blackbird）。于1964年12月首飛的SR-71是冷戰期間美國空軍偵察機的主要機型。在其服役的24年間，黑鳥在空中飛行約2,800小時。

    1990年3月6日，SR-71最后的飛行，由洛杉磯至華盛頓的航班花了1小時零4分鐘，平均速度約為2,100英里每小時。

    碳復合材料機身（Carbon Composites Fuselages）

    石墨環氧樹脂或碳纖維增強復合材料已成為當今最先進的商用飛機的首選。彈性碳纖維嵌入環氧樹脂中制成碳復合材料，可以很多種方式堆疊，滿足在高速飛行過程中保持完整性的各種要求。這些碳纖維材料強度與鋁接近，但質量只有其一半。

    碳纖維復合材料在航空業中還未獲得廣泛的使用，波音787客機（Boeing's 787 Dreamliner）是第一架超過一半機身采用這種材料的大飛機。




 

責任編輯：王元

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