Фюзеля́ж (франц. fuselage, от fuseau – веретено), основной агрегат летательного аппарата, предназначенный для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, одновременно служащий для крепления крыла, оперения, шасси, силовой установки и т. п. На некоторых гидросамолётах фюзеляж выполняется в виде лодки, обеспечивающей посадку на воду.

Рис. 1. Двухфюзеляжный самолёт.Рис. 1. Двухфюзеляжный самолёт.С целью улучшения общих характеристик летательного аппарата при разработке конструкции фюзеляжа стремятся обеспечить минимальное лобовое сопротивление и оптимальную объёмную компоновку. Схема фюзеляжа разрабатывается в зависимости от назначения летательного аппарата.

В 1940 г. В. Н. Беляевым был построен экспериментальный дальний бомбардировщик ДБ-ЛК, внешне напоминающий «летающее крыло», но имевший два фюзеляжа – гондолы (рис. 1). Рис. 2. Двухбалочный самолёт.Рис. 2. Двухбалочный самолёт.В «чистой» схеме «летающее крыло» фюзеляж вообще отсутствует, а необходимые объёмы для размещения экипажа и полезной нагрузки выделяются внутри крыла, имеющего большую строительную высоту. Двухбалочный самолёт (рис. 2) имеет гондолу-фюзеляж, обеспечивающую наиболее эффективное размещение пилота и стрелка-радиста либо наблюдателя на штурмовике или разведчике.

Рис. 3. Самолёт «классической» схемы.Рис. 3. Самолёт «классической» схемы.Наиболее распространённой оказалась «классическая» схема самолёта (рис. 3) с одним фюзеляжем. При этой компоновке в носовой части фюзеляжа, как правило, размещаются кабина экипажа, требующая незатенённого конструкцией обзора, носовая опора шасси, вооружение, радиолокационное оборудование или агрегаты силовой установки (на лёгких самолётах). В средней части по условиям центровки наиболее целесообразно размещение крыла, главных опор шасси, двигателей, топливных баков, пассажирской кабины или грузовых отсеков. В хвостовой части фюзеляжа находятся узлы крепления оперения, люки грузовых отсеков, хвостовая опора шасси, средства защиты (на военных самолётах) или средства связи. В процессе эксплуатации на конструкцию фюзеляжа действует совокупность нагрузок в различных сочетаниях:

• нагрузки в узлах крепления основных агрегатов (крыла, оперения, силовой установки и др.);

• вес конструкции, полезной нагрузки и оборудования;

• аэродинамические силы, действующие на поверхность фюзеляжа;

• нагрузки от внутреннего избыточного давления в гермокабине фюзеляжа;

• вибрации и акустические нагрузки;

• нагрузки от внешних подвесок грузов, антенны и т. д.

Пределы допустимых нагрузок, случаи нагружения и коэффициент безопасности регламентируются Нормами лётной годности (Раздел C – Прочность) и другими нормативными документами.

Конструкции фюзеляжа

По типу применяемых конструкций фюзеляжи можно разделить на ферменные и балочные.

Ферменный фюзеляж, распространённый в конструкциях первых самолётов, применяется редко и, как правило, только в лёгких спортивных или тренировочных самолётах (рис. 4). Основные элементы ферменного фюзеляжа: лонжероны, стойки, раскосы, расчалки и др. Рис. 4. Ферменная конструкция фюзеляжа.Рис. 4. Ферменная конструкция фюзеляжа.При этом в конструкцию ферменного фюзеляжа, как правило, входят горизонтальная и вертикальная фермы с соединяющими их элементами, обеспечивающими общую жёсткость каркаса фюзеляжа. Для улучшения аэродинамических характеристик ферменная конструкция обычно обтягивается полотняной или фанерной обшивкой, а в отдельных местах закрывается съёмными обтекателями (гаргротами).

Переходным типом конструкции между ферменным и балочным является геодезический фюзеляж (рис. 5). Он используется редко.Рис. 5. Фюзеляж геодезической конструкции.Рис. 5. Фюзеляж геодезической конструкции.

Балочный фюзеляж наиболее распространён. Получил название по аналогии с консольной одностеночной балкой. Изгиб и нормальные силы (сжатия, растяжения) в балочном фюзеляже воспринимаются продольными силовыми элементами (лонжеронами, стрингерами), обшивкой или оребрёнными монолитными панелями. Перерезывающая сила воспринимается главным образом обшивкой. Местные сосредоточенные силы воспринимаются усиленными и типовыми шпангоутами, обеспечивающими сохранение общей формы фюзеляжа. Балочный фюзеляж имеет несколько разновидностей:

• балочно-лонжеронную (рис. 6), в которой основные продольные нагрузки воспринимаются мощными лонжеронами (бимсами);

• балочно-стрингерную, или полумонокок;

• балочно-обшивочную, или монокок.

Рис. 6. Фюзеляж балочно-лонжеронной конструкции.Рис. 6. Фюзеляж балочно-лонжеронной конструкции.Из приведённых разновидностей балочно-стрингерный фюзеляж наиболее совершенен. Эта разновидность конструкции позволяет получить любую форму фюзеляжа и необходимую прочность при высокой весовой отдаче благодаря возможности изменять площади и расположение конструктивных элементов, входящих в состав фюзеляжа. Любая выбранная конструкция должна удовлетворять общим конструктивно-технологическим требованиям:

• обеспечивать заданную статическую прочность, жёсткость, ресурс и живучесть при минимальной массе конструкции;

• быть пригодной для осмотра и ремонта;

• иметь простые конструкцию и технологию, обеспечивающие низкую стоимость производства.

Параметры фюзеляжа

Фюзеляж самолёта обычно представляет собой вытянутое по потоку веретенообразное тело с плоскостью симметрии, совпадающей, как правило, с плоскостью симметрии летательного аппарата. Его основными геометрическими параметрами являются удлинение, относительная площадь миделевого сечения $\overline{S}_{мид} = \frac{S_{мид}}{S_{кр}}$, относительная площадь омываемой поверхности $\overline{S}_{ом} = \frac{S_{ом}}{S_{кр}}$, где $S_{ом}$ – площадь поверхности фюзеляжа, $S_{кр}$ – площадь крыла. Простейшим фюзеляжем является осесимметричное тело вращения, в частности тело, имеющее цилиндрическую среднюю часть и заострённые или округлённые носовую и хвостовую части.

Фюзеляжи самолётов 1980-х гг. имеют сложные пространственные формы из-за компоновочных и эксплуатационных требований. В ряде компоновок фюзеляж объединяется с воздухозаборниками и соплами силовой установки. Иногда носовая часть фюзеляжа одновременно является воздухозаборником, а хвостовая часть совмещается с соплами двигателей. В т. н. интегральных компоновках роль фюзеляжа может выполнять корневая часть крыла сложной формы в плане с большими наплывами.

Несущие свойства изолированного фюзеляжа невелики и качественно соответствуют несущим свойствам крыльев очень малого удлинения. Характерным является наличие у фюзеляжа линейно возрастающего по углу атаки (скольжения) продольного (путевого) момента, обусловленного в основном действием пары сил и поэтому практически не зависящего от центровки.

При заданном объёме фюзеляж самолёта должен обладать минимальным аэродинамическим сопротивлением, он обычно имеет сужающуюся и заострённую хвостовую часть, т. к. наличие донного среза приводит к появлению значительного донного сопротивления. При сверхзвуковых скоростях полёта основной вклад в аэродинамическое сопротивление фюзеляжа вносит волновое сопротивление. Для простейшего фюзеляжа с цилиндрической средней частью волновое сопротивление определяется волновыми сопротивлениями его носовой и хвостовой частей, значения которых обратно пропорциональны квадратам их удлинений. При заданных значениях объёма и длины минимальным волновым сопротивлением обладает тело Сирса – Хаака (Sears–Haack body), представляющее собой осесимметричное тело вращения с контуром: $( \frac{R}{R_ {max}}) = [1-( \frac{ 2x }{l_ф})^2]^ \frac{3}{2}$, где R – радиус фюзеляжа на расстоянии $x$ от его середины, $R_{max}$ – максимальный радиус фюзеляжа (в середине), $l_ф$ – длина фюзеляжа. При этом объём фюзеляжа $Q =\frac{3πl_фS_{мид}}{16}$.

При больших углах атаки поперечное отрывное обтекание фюзеляжа приводит к образованию над его верхней поверхностью пары вихрей, которые могут оказывать существенное влияние на характеристики продольной и путевой устойчивостей компоновки из-за аэродинамической интерференции.

При установке на фюзеляже крыла и оперений также возникают значительные перераспределения аэродинамических нагрузок. В связи с этим обводы фюзеляжа часто модифицируют с учётом интерференционных эффектов. Характерным примером являются поджатия фюзеляжа, выполняемые в соответствии с около- или сверхзвуковым правилом площадей. Большое внимание в практической аэродинамике уделяется выбору оптимальных форм зализов в области сопряжения крыла и фюзеляжа.

В ракетной технике вместо термина «фюзеляж» обычно используется термин «корпус».