孙则徐

摘 要 本文通过对双圆机身截面在气密载荷下的受力特性进行分析，总结出截面几何参数对机身蒙皮/地板结构的受力结果的影响。

关键词 双圆机身截面；机身蒙皮；机身地板

中图分类号 V271 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）164-0221-02

1 简介

现代喷气式客机由于飞行高度通常在海拔7？000m以上，其机身结构需要按照增压要求按照进行设计。最理想受的压容器的截面是圆形，所有侧向内压完全由机身蒙皮自身的拉应所承受，在这种情况下蒙皮被假设为膜单元。对于单通道客机机身宽度较小，限制了机身截面直径为了既满足客舱容积需要又满足货舱容积，因此双圆机身截面被广泛用于单通道窄体客机上，上圆弧空间为乘客提供足够的空间，而下圆弧空间则为货物提供足够的货舱容积。

2 机身截面设计过程

在飞机概念设计阶段，机身等直段截面往往先考虑客舱空间，通过机身截面座位数与机身过道宽度与机身结构空间确定上圆弧半径与地板宽度，然后在考虑货舱容积的基础上确定下圆弧半径，上下圆弧的交点则设在上圆弧与地板交点处。下圆弧的半径也可以在确定上圆弧宽度与地板宽度后，通过调节上下两圆弧的圆心距来控制。

理想双圆弧机身气密载荷下受力分析。典型双圆弧机身截面由上下2个不同直径的圆组成，在上下两圆之间设置地板梁如图1所示。机身在增压情况下的变形趋势是向一个等圆方向的变形，而上圆与下圆都是等圆截面，唯一的问题就是转折处的内力平衡。

由单圆机身截面受压容器环向载荷可以由锅炉公式得到：

其中p为圆形容器内压（MPa）。

假设机身蒙皮与地板仅承受面内拉力而不承受弯距，双圆机身截面承受气密载荷受力分析如下：

上圆弧的增压载荷为NU=PRC，U，下半圆弧的增压载荷为NL=PRC，L。由图2几何关系可得地板载荷：

从上述3种情况可以发现等圆的力学性能最佳，此时地板上气密平衡载荷为零，而情况1则经常在等直段出现。

3数据分析

以下以机身压差为0.124MPa，在给定上圆弧半径为1？975mm，标准框间距530mm为例，给出了3组不同机身截面参数地板载荷与地板梁载荷的计算结果。

4 结论

从上述分析可以看出在双圆机身截面的设计时应尽量减小上下两圆圆心距，使得地板为了平衡两圆气密载荷的平衡载荷保持在较小水平，从而可以为地板支撑结构减重创造条件。在机身收缩段截面设计时，则应该以地板为基准，尽量不拉大两圆的圆心距，使得地板不会发生承受过大压缩力而发生稳定性不够。

参考书目

[1]Mr.Michael C.Y Niu，Airframe Stress Analysis And Sizing SECOND EDITION ISBN 962-7128-08-2 p198.

[2]Mr.Michael C.Y Niu，Airframe Structural Design ISBN 962-7128-04-X p380.