飞机结构

一台机器怎样才能足够轻,可以飞行,但又足够坚固,可以在巨大压力下保持完好无损?机翼如何携带燃料和发动机而不折断?全部都是由啤酒罐铝制成的?

其中一个关键是飞机的制造材料。铝几乎总是与其他金属(通常是铜或镁)制成合金,以大大提高性能。固溶热处理工艺显着提高了这些合金的强度。还使用钢、钛和复合材料。

飞机和桥梁有很多共同点。悬臂设计常见于机翼。一个翼以与相邻桥跨相同的方式支撑另一翼。这消除了许多小型飞机上对机翼支架的需求。 “W”形桁架遍布整个飞机,尤其是机翼和管状框架。

零件的形状决定了它的刚性。将一张锡箔与一块已成型的锡箔进行比较任何形状。实力差距惊人。我最近制作了一个由 0.060 英寸铝合金制成的结构部件。成型过程将其从像一块海报板一样柔软的东西变成了关键翼梁的一部分。飞机广泛利用这种现象。这同样适用于实心金属棒——空心管实际上更坚固。不幸的是,凹痕或扭结会导致非常严重的削弱。

大多数飞机都是“半硬壳式”类型。皮肤受到压力并提供大量的力量。该结构由一系列纵梁、肋材、翼梁、框架、腹板、纵梁和舱壁组成。这些为皮肤保持在一起的坚固结构奠定了基础。铆钉使飞机达到了巨大的尺寸。无数的小零件通过机械方式连接起来,以达到惊人的强度。铆接蒙皮面板的强度足以为机身的健全结构做出巨大贡献。

将加倍器铆接到高应力区域会使金属表现得更厚。但结构上的应力不能集中在一个小区域。平稳过渡至关重要。一些蒙皮面板经过化学蚀刻,厚度逐渐减小。这改善了应力从翼尖到机身的均匀传递。工程师们竭尽全力将应力逐渐均匀地施加到主要结构上。德哈维兰彗星号在结构上失败了,因为方形窗户开口处出现了裂缝。当应力逐渐消散到皮肤上时,飞机机械师可能会通过增加修复强度而无意中导致故障。

虽然某些结构必须是刚性的,但许多区域需要精心设计的灵活性。波音 B-52 轰炸机的翼尖通常会弯曲 12 英尺。尝试使它们变得坚固会增加巨大的重量,并且仍然会导致灾难。

数千 sma所有零件都组装成子组件。这些又构成了飞机的主要部分。机身通常包含多个部分并终止于尾翼。垂直和水平稳定器是本部分的一部分。然后安装方向舵和升降舵。机翼、发动机和起落架将完成飞机的结构。

我们所知道的很多东西都是用生命付出的。今天飞机的结构是一个世纪发展的结果。飞机的结构设计付出了令人难以置信的努力。空气动力学、重量与平衡、强度、性能和安全性都经过精心完善。结果是我们认为理所当然的。复合材料的进步将为我们带来未来更好的“飞行器”。


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