飞机的构造-飞机的机身-机身的受力(图文教程)

机身的受力和机翼相似，也包括分布载荷和集中载荷，而以后者为主。集中载荷包括由机翼、尾翼和起落架等的固定接头传来的载荷，以及机身各部分的质量力。分布载荷则包括空气动力和机身结构本身的质量力。这些外力作用到机身使它承受剪力、弯矩和扭矩。这种情况与机翼相似。对于机身而言，其受力的特殊性有下列两点：

第一、机身上起主要作用的是各个集中载荷，如机翼的反作用力，尾翼的反作用力，设备舱、驾驶员及座椅、发动机的质量力等。至于分布载荷如由机身结构质量力而来的分布载荷和空气动力分布载荷则不是主要的；而在机翼上，起主要作用的是空气动力分布载荷。因为机身表面上作用的空气动力较小，机身结构本身的质量力也比较小。

第二、必须考虑机身的侧向水平载荷，因为这一载荷很大，同时机身沿水平方向的抗弯刚度又比机翼小得多，而且在受侧向载荷作用时，经常附带有扭转，这就更增加了受力的严重性。

焦点

焦点是这样的一个点—当飞机的攻角发生变化时，飞机的气动力对该点的力矩始终不变，因此它可以理解为飞机气动力增量的作用点。焦点的位置是决定飞机稳定性的重要参数。焦点位于飞机重心之前则飞机是不稳定的，焦点位于飞机重心之后则飞机是稳定的。

我们知道，当飞机处于平衡状态时，作用在飞机上的所有气动力的作用点一定与飞机的中心重合。当飞机受到扰动或其他原因攻角发生改变，作用在飞机上的气动力会发生变化，不仅是大小的变化，作用点也会发生变化。这时，我们可以通过力的合成原理，将气动力分解成两部分，一部分是飞机在原来的平衡位置所受到的气动力，仍然作用于重心；另一部分是气动力的改变量，作用点就是飞机的焦点。

如图，蓝色的点就是飞机的焦点。飞机在受到一个使攻角增大的扰动情况下，增加的气动力就作用在焦点上，如果飞机的焦点位于重心之后，则气动力增量将对重心产生一个低头力矩，使飞机攻角减小，飞行员即使不加以控制，飞机仍然能够回到原来的平衡位置；如果焦点位于重心之前，气动力增量对重心产生的将是抬头力矩，使飞机继续抬头，偏离继续扩大，如果飞行员不及时加以控制，将导致飞行稳定性的丧失直至发生飞行事故。

飞机的焦点位置在整个攻角的变化范围内也是变化的，焦点在机身上的前极限位置被称为前焦点位置，相应的，焦点在机身上的后极限位置被称为后焦点位置，在九十多年飞机发展的过程中，前七十多年里人们都极力将飞机的前焦点控制在飞机的重心之后，以保证飞机具有足够的稳定性，但是为此却必须付出机动性下降的代价。自从七十年代开始出现电传操纵以来，人们通过计算机的帮助完全可以保证飞机的稳定飞行，焦点位置也没有必要一定位于重心之后了，所以现代的高性能战斗机都是采用电传操纵的不稳定飞机。这样的飞机由于焦点的位置靠前，不仅机动性大大提高，还提高的总升力，并且减小了配平阻力。