Фюзеляж — несущая конструкция воздушного судна¶

Фюзеляж — основная несущая конструкция воздушного судна (самолёта, вертолёта, беспилотного летательного аппарата), объединяющая в едином корпусе кабину экипажа, пассажирский салон, грузовое отсеки и агрегаты, и воспринимающая нагрузки от крыла, оперения, шасси и силовой установки. Термин происходит от французского fuselage, что восходит к латинскому fusus — «веретено»: классическая форма фюзеляжа действительно напоминает вытянутое веретено, сужающееся к носу и хвосту.

¶Основные функции

Фюзеляж выполняет несколько взаимосвязанных задач:

• Размещение полезной нагрузки — пилотов, пассажиров, груза, оборудования, топливных баков.
• Несущая функция — восприятие аэродинамических сил, веса конструкции, нагрузок от оперения, крыла и шасси.
• Аэродинамическая оболочка — формирование обтекаемой поверхности, снижающей сопротивление воздуха.
• Защита — обеспечение герметизации (в самолётах с гермокабиной), тепловой и шумовой изоляции экипажа и пассажиров.

¶Классификация

По конструктивной схеме различают:

• Балочно-стрингерный (каркасный) — классическая конструкция, состоящая из каркаса (шпангоутов, стрингеров, рам) и обшивки. Шпангоуты задают поперечный профиль, стрингеры — продольный, обшивка воспринимает совместно с каркасом нагрузки на кручение и изгиб.
• Сплошностеночный (монокок) — обшивка воспринимает основные нагрузки, внутренний каркас минимален. Широко применяется в лёгких самолётах и беспилотниках.
• Полумонокок — промежуточная схема, в которой несущую роль играют и каркас, и обшивка; наиболее распространена в современной авиации.
• Каркасно-силовой — усиленный каркас, воспринимающий основную часть нагрузок, с тонкой обшивкой.

По расположению крыла относительно фюзеляжа различают схемы с нижним, средним и верхним крылом; от этого зависит конструкция узла сопряжения крыла с корпусом.

¶Конструктивные элементы

Типовой фюзеляж включает:

• Носовую часть — размещает радар (в военных и гражданских самолётах), оборудование, навигационные датчики.
• Кабину пилотов — герметизированный отсек с приборным оборудованием.
• Центроплан — участок фюзеляжа, к которому крепится крыло; воспринимает максимальные изгибающие моменты.
• Грузовой или пассажирский отсек.
• Хвостовую часть (киль) — основание для оперения.

Основные элементы каркаса: шпангоуты (поперечные рамы), стрингеры (продольные балки), лонжероны (мощные продольные балки, воспринимающие основной изгиб), силовые рамы и нервюры. Обшивка изготавливается из алюминиевых сплавов (Д16, В95), титана, композитных материалов (углепластики, стеклопластики).

¶Материалы

Исторически фюзеляжи изготавливались из дерева (тканевой обтяжкой на каркасе — например, «Илья Муромец» С. И. Сикорского, 1913 год), затем — из дюралюминия. В XXI веке доля композитных материалов в конструкции фюзеляжа растёт: у авиалайнера Airbus A350 композиты составляют около 53 % конструкции, у Boeing 787 — около 50 %. Российский авиалайнер МС-21 (разработан ПАО «Иркут») примечателен применением технологии формования из сухого углеволокна, что позволило использовать композиты в несущих элементах фюзеляжа шире, чем у зарубежных аналогов.

¶Герметизация

У самолётов, летающих на высотах свыше 3000 м, фюзеляж герметизирован: внутреннее давление поддерживается компрессорами силовой установки. Герметичность обеспечивается конструкцией швов, люков, дверей (в авиации применяются двери-«ножницы» и опускаемые вниз, чтобы исключить разгерметизацию в полёте). Циклические нагрузки от наддува и сброса давления приводят к усталостным явлениям в обшивке — одна из причин введения регламентных сроков проверки на усталостные трещины.

¶Особенности у вертолётов и БПЛА

У вертолётов фюзеляж (в гражданской практике часто именуемый планером) объединяет кабину экипажа, двигательное отделение и балку несущего винта. У беспилотных летательных аппаратов конструкция упрощена: часто применяется монокок из композитов, а полезное размещается в носовой части.

¶Интересные факты

• Самый крупный в истории фюзеляж принадлежал советскому летающему аппарату «Красноармеец» (АНТ-20 «Максим Горький», 1934) — длина корпуса составляла около 28 м.
• Разъёмный фюзеляж применяется в пассажирских самолётах для аварийной эвакуации: в Boeing 737 и Airbus A320 верхняя часть фюзеляжа в зоне крыла может быть отсоединена при аварии.

¶Источники

• Бондарев Л. С. «Конструкция самолётов»
• Кожин В. В. «Наука о прочности»
• Авиационные материалы и технологии (сборник статей)
• Руководства по лётной эксплуатации Boeing 737, Airbus A320