飛機結構系統圖解（飛機的主要結構簡介）

2023-10-22 15:42:38

儘管飛機可以設計用於很多不同的目的，大多數還是有相同的主要結構。它的總體特性大部分由最初的設計目標確定。大部分飛機結構包含機身，機翼，尾翼，起落架和發動機。

1機身

機身包含駕駛艙和/或客艙，其中有供乘客使用的坐位和飛機的控制裝置。另外，機身可能也提供貨艙和其它主要飛機部件的掛載點。一些飛行器使用開放的桁架結構。桁架型機身用鋼或者鋁質管子構造。通過把這些管子焊接成一系列三角形來獲得強度和剛性，成為桁架結構。下圖就是華倫桁架。

華倫桁架結構中有縱梁，斜管子和豎直的管子單元。為降低重量，小飛機一般使用鋁合金管子，可能是用螺釘或者鉚釘通過連接件鉚成一個整體。

隨著技術進步，飛行器設計人員開始把桁架單元弄成流線型的飛機以改進性能。在最初使用布料織物來實現的，最終讓位於輕金屬比如鋁。在某些情況下，外殼可以支持所有或者一主要部分的飛行載荷。大多數現代飛機使用稱為單體橫造或者半單體構造的加強型外殼結構。

單體橫造設計使用加強的外殼來支持幾乎全部的載荷。這種結構非常結實，但是表面不能有凹痕或者變形。這種特性可以很容易的通過一個鋁的飲料罐來演示，你可以對飲料罐的兩頭施加相當的力量管子不受什麼損壞。然而，如果罐壁上只有一點凹痕，那麼這個罐子就很容易的被扭曲變形。實際的單體造型結構主要由外殼、隔框、防水壁組成。隔框和防水壁形成機身的外形。

由於沒有支柱，外殼必須足夠的堅固以保持機身的剛性。這樣，單體造型結構有一個重要的問題，在保持重量在允許的範圍內同時要維持足夠的力量。由於單體設計的限制，今天的大多數飛機使用半單體造型結構。

半單體造型結構使用飛機外殼可以貼上去的亞結構，亞結構由隔框和不同尺寸的隔壁以及桁條組成，通過來自機身的彎曲應力來加固加強的外殼。機身的主要部分也包括機翼掛載點和防火隔板。

在單發動機飛機上，發動機一般附加在機身的前端。在發動機後面和駕駛艙或客艙之間，有防火部分以保護飛行員或乘客受到發動機火焰的傷害，這部分稱為防火隔壁，一般由阻熱材料如不鏽鋼製成。

2機翼

機翼是連接到機身兩邊的翅膀，也是支持飛機飛行的主要升力表面。很多飛機製造商設計了多種不同的機翼樣式，尺寸和外形。每一種都是為了滿足特定的需要，這些需要由具體飛機的目標性能決定。下面將解釋機翼是如何獲得升力的。

機翼可以安裝在機身的上，中或較低部分，分別稱為高翼、中翼、低翼設計。機翼的數量也可以不同。有一組機翼的飛機稱為單翼機，有兩組機翼的飛機稱為雙翼飛機或者復翼飛機。

許多高翼飛機有外部支柱或者機翼支杆，它可以通過支杆把飛行和著陸負荷傳遞到主機身結構。由於支杆一般安裝在機翼突出機身的一半位置上，所以這種類型的機翼結構也叫半懸臂機翼。少數高翼飛機和多數低翼飛機用全懸臂機翼不用外部支杆來承載負荷。機翼的主要結構部件有翼梁、翼肋、桁條。

這些都通過支杆，工字型梁，管子，或其它設備包括外殼而加固。翼肋決定了機翼的外形和厚度。在大多數現代飛機上，油箱也是機翼的一個集成部件，或者由靈活的安裝在機翼裡的容器組成。

安裝在機翼後面的或者尾部和邊緣的是兩種類型的控制面，稱為副翼和襟翼。副翼大約從機翼的一半處向外伸出，以利於創造使得飛機側滾的反方向移動和傾斜的空氣動力。襟翼從靠近機翼中點處向外伸出。襟翼在巡航飛行時通常是和機翼表面齊平的。當向外伸出時，襟翼同時向下延伸以在起飛或者著陸時增加機翼的升力。

3尾翼

飛機尾巴部分的正確名字叫尾翼。尾翼包括整個的尾巴部分，由固定翼面如垂直尾翼和水平尾翼組成。可活動的表面包括方向舵，升降舵，一個或者多個配平片（補翼）。如下圖所示。

第二種尾翼的設計不需要升降舵。相反，在中央的鉸鏈點安裝一片水平尾翼，鉸鏈軸是水平的。這種類型的設計叫全動式水平尾翼，使用控制輪移動，就像使用升降舵一樣。例如，當你向後拉控制輪時，水平尾翼轉動，拖尾邊緣向上運動。水平尾翼還有一個沿尾部邊緣的防沉降片。

防沉降片的運動方向和水平尾翼尾部邊緣的運動方向一樣。防沉降片也作為減輕控制壓力的配平片，幫助維持水平尾翼在需要的位置。

垂直方向舵安裝在垂直尾翼的後部。飛行時，它用於使得飛機頭部向左或者向右運動。在飛行轉彎時，垂直方向舵需要和副翼配合使用。升降舵安裝在水平尾翼的後面，用於控制在行中飛機的頭部向上或者向下運動。

配平片是位於控制面的尾部邊緣可活動的一小部分。這些可活動的配平片，從駕駛艙控制，降低控制壓力。配平片也可以安裝在副翼，方向舵和/或升降舵。

4起落架

起落架是飛機停放，滑行，起飛或者著陸時的主要支撐部分。大多數普通類型的起落架由輪子組成，但是飛機也可以裝備浮筒以便在水上運作，或者用於雪上著陸的雪橇。

起落架由三個輪子組成，兩個主輪子以及一個可以在飛機後面或者前面的第三個輪子。使用後面安裝第三個輪子的起落架稱為傳統起落架，傳統起落架的飛機有時候是指後三點式飛機。當第三個輪子位於飛機頭部位置時，稱為前三點式飛機，相應的這種設計叫前三點式起落架。可操控的前輪或者尾輪允許在地面上對飛機的全部控制。

5發動機

發動機一般包括引擎和螺旋推進器。發動機的主要作用是為螺旋推進器提供轉動的動力。它也產生電力，為一些儀表提供真空源，在大多數單發動機飛機上，發動機為飛行員和乘客提供熱量的來源。發動機飛機發動機罩蓋住，或者在某些飛機上，它被飛機發動機機艙包圍。發動機罩或者發動機機艙的作用是使得發動機周圍的空氣流動變得流線型，用管子引導氣缸的空氣來幫助冷卻發動機。