航空航天知识科普（二）飞机的构造

主要对固定翼飞机和直升机的组成进行描述；对飞机的使用环境及其他相关知识进行简单介绍。

(一)固定翼飞机构造

一般认为，固定翼飞机的机体结构由机身、机翼、尾翼、动力系统/发动机吊舱、起落架、操纵系统和其他系统的受力结构组成。

1、机身(Fuselage)：机身主要是用来装载机组人员、空乘人员、乘客、货物、设备等。机身还作为整个机体的中枢部件，将机翼、尾翼、起落架、动力装置等组装在一起形成一架完整的飞机。

机身属于薄壁结构，由一些受力构件组成受力骨架，其中纵向骨架主要有长桁、桁梁；，横向骨架主要是隔框，外面再蒙以蒙皮而形成。

机身所受到的外部载荷主要包括：装载和机身结构本身所产生的重力；飞行中的气动载荷；飞行或起飞、滑跑、着陆等过程中，机翼、尾翼、起落架等传来的力；若发动机安装在机身上，还受到发动机推力(拉力)和陀螺效应产生的合力。以及飞机气密增压舱内部空气压力与外部大气压的压差所产生的增压载荷。

机身的结构设计上，首先是要满足众多的使用要求；二是总体协调性要好，以利于飞机减重；三是要满足结构完整性前提下的最小重量要求；四是要能合理利用机身的有效容积，保证飞机性能；五是满足气动力要求，尽量减少阻力；六是由于机身装载多，本身结构复杂，对开敞性(便于维修)要求高；七是要满足良好的工艺性、经济性要求。

2、机翼(Wing)：机翼是产生升力的主要部件，支持飞机在空中飞行，同时也起到一定的稳定和操纵作用。一般分为左右两个翼面，对称地布置在机身两边。按机翼的数量分类：可分为单翼机、双翼机、多翼机等；对于单翼机，按照机翼在机身上的安装位置，一般还有上单翼、中单翼或下单翼。

不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。按机翼的平面形状分类：可分为平直翼、后掠翼、前掠翼、三角翼等。按机翼的构造形式分类：可分为构架式、梁式、壁板式、整体式等。

机翼内部经常用来放置燃油。机翼上还可安装发动机、起落架，以及副油箱、武器等其他外挂。在机翼厚度允许的情况下，飞机主起落架也经常是全部或部分地收在机翼内。许多飞机的发动机或是直接固定在机翼上，或是吊挂在机翼下面。

机翼的一些部位(主要是前缘和后缘)可以活动。驾驶员操纵这些部分可以改变机翼的形状，控制机翼升力或阻力的分布，以达到增加升力或改变飞机姿态的目的。机翼上常用的活动翼面有：各种前后缘增升装置(襟翼)、副翼、扰流片、减速板、升降副翼等。操纵副翼可使飞机滚转，放下襟翼可使升力增大。

机翼的基本受力构件包括纵向骨架、横向骨架、蒙皮和接头。其中接头的作用是将机翼上的载荷传递到机身上，而有些飞机整个就是一个大的飞翼(如美国的B－2隐形轰炸机)，则根本就没有接头。典型的梁式机翼结构如图。

机翼的纵向骨架由翼梁、纵樯和桁条等组成，所谓纵向是指沿翼展方向。翼梁是最主要的纵向构件，它承受全部或大部分弯矩和剪力。翼梁一般由凸缘、腹板和支柱构成。纵樯通常布置在机翼的前后缘部分，与上下蒙皮相连，形成封闭盒段，承受扭矩。靠后缘的纵樯还可以悬挂襟翼和副翼。桁条是用铝合金挤压或板材弯制而成，铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承载能力，并共同将气动力分布载荷传给翼肋

机翼的横向骨架主要是指翼肋，而翼肋又包括普通翼肋和加强翼肋，横向是指垂直于翼展的方向，它们的安装方向一般都垂直于机翼前缘。

蒙皮是包围在机翼骨架外的维形构件，用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成机翼的气动力外形。蒙皮除了形成和维持机翼的气动外形之外，还能够承受局部气动力。

3、尾翼(Empennage)：是平衡、安定和操纵飞机飞行姿态的部件，包括水平尾翼和垂直尾翼两部分。水平尾翼(简称平尾)由固定的水平安定面(HorizontalStabilizer)和可动的升降舵(Elevator)组成，有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾(Stabilizer)。垂直尾翼包括固定的垂直安定面(VerticalStabilizer)和可动的方向舵(Rudder)。

有些飞机在可动的表面，如升降舵、方向舵、副翼上，还安装有一个或者多个配平片(trimtab)。配平片是位于控制面的尾部边缘可活动的一小部分。这些可活动的配平片，从驾驶舱控制，以降低控制压力。

尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。

4、起落装置(LandingGear)：飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成，作用是起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。大多数普通类型的起落架由机轮组成，极少数飞机也可以装备浮筒(float)以便在水上运作，或者装备用于雪上着陆的雪橇(ski)。

大多数飞机起落架一般有三个，两个主起落架，以及一个可以在飞机后面或者前面的第三个起落架。使用后面安装第三个起落架的称为后三点式飞机(tailwheelairplane)。当第三个起落架位于飞机头部位置时称为前三点式飞机，相应的这种设计叫前三点式起落架(tricyclegear)。可操控的前轮或者尾轮允许在地面上对飞机的滑动方向控制。

5、动力装置(Powerplant)：动力装置，又称航空动力系统，主要用来产生拉力或推力，使飞机前进。是指飞机发动机以及保证飞机发动机正常工作所必需的系统和附件的总称。

(二)直升机构造

直升机主要由机体和升力(含旋翼和尾桨)、动力、传动三大系统以及机载飞行设备等组成。旋翼一般由涡轮轴发动机或活塞式发动机通过由传动轴及减速器等组成的机械传动系统来驱动，也可由桨尖喷气产生的反作用力来驱动。

与固定翼飞机相比，直升机的机体、动力装置和起落装置与飞机相类似，操纵系统与飞机不同，而旋翼、尾桨和传动系统是直升机特有的。

1、机体：是直升机重要部件。机体用来支持和固定直升机部件和系统，把它们连接成一个整体，并用来装载人员、物资和设备，使直升机满足既定技术要求。机体外形对直升机飞行性能、操纵性和稳定性有重要影响。在使用过程中，机体除承受各种装载传来的负荷外，还承受动部件、武器发射和货物吊装传来的动负荷。

2、旋翼：主要有旋转轴、桨叶、桨毂和自动倾斜器等组成。桨叶是提供升力的重要部件，旋翼桨叶的发展是建立在材料、工艺和旋翼理论基础上的。依据桨叶发展的先后顺序，它有混合式桨叶、金属桨叶和复合材料桨叶三种形式。

旋翼系统在功能上，具有类似飞机机翼的功能，产生向上的力克服直升机的重力；具有类似飞机推进装置的功能，产生向前的水平分力；具有类似飞机操纵面功能，使直升机保持平衡或进行机动飞行；当发动机发生空中停车故障时，还可以操纵旋翼，使其像风车一样自转，从而保证直升机安全着陆。

3、尾桨：是用来平衡反扭矩和对直升机进行航向操纵和稳定的部件。旋转着的尾桨相当于一个垂直安定面，能对直升机航向起稳定作用。由尾桨叶、尾桨毂及变距操纵机构组成。

4、动力装置：大体上分两类，航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机。

5、传动装置：把发动机功率传递给旋翼和尾桨，由主减速器、尾减速器、中间减速器、传动轴和旋翼刹车等组成。

6、起降装置：主要作用是吸收在着陆时由于有垂直速度而带来的能量，减少着陆时撞击引起的过载，并保证在整个使用过程中不发生“地面共振”。此外，起降装置往往还用来使直升机具有在地面运动的能力，减少滑行时因地面不平而产生的撞击与颠簸。

(三)飞机使用环境及其他相关知识

1、使用环境

航空活动的环境包括自然环境和人为环境。

自然环境中，大气的物理参数变化、各种天气现象以及大气层不同层次的大气特性，对飞行产生着重要影响。影响最大的大气物理参数是气压、气温、空气密度和声速。

人为环境主要是机场及跑道、飞行技术保障、飞行法规等。飞行技术保障一般有通信与导航、雷达、气象、航行调度、航空机务保障等。