جسم الطائرة

لا يزال هذا النوع من الهياكل مستخدمًا في العديد من الطائرات الخفيفة التي تستخدم دعامات من أنابيب فولاذية ملحومة . كما يمكن بناء هيكل جسم الطائرة ذي الدعامات الصندوقية من الخشب، وغالبًا ما يُغطى بالخشب الرقائقي. ويمكن إضفاء شكل دائري على الهياكل الصندوقية البسيطة بإضافة دعامات طولية خفيفة الوزن، مما يسمح للغطاء القماشي بتشكيل شكل أكثر انسيابية، أو شكل أكثر جاذبية للعين.

استخدمت شركة بارنز واليس عناصر هيكلية جيوديسية في طائرات فيكرز البريطانية بين الحربين العالميتين وخلال الحرب العالمية الثانية لتشكيل جسم الطائرة بالكامل، بما في ذلك شكلها الانسيابي. في هذا النوع من البناء، تُلفّ عدة شرائح مسطحة حول القوالب في اتجاهات حلزونية متعاكسة، لتُشكّل ما يشبه السلة. وقد أثبت هذا التصميم خفته وقوته وصلابته، كما تميّز بكونه مصنوعًا بالكامل تقريبًا من الخشب. استُخدم بناء مماثل باستخدام سبائك الألومنيوم في طائرة فيكرز وارويك، بكمية مواد أقل مما هو مطلوب لأنواع الهياكل الأخرى. يتميز الهيكل الجيوديسي أيضًا بتكراره، مما يسمح له بتحمّل الأضرار الموضعية دون انهيار كارثي. يُكمّل غطاء من القماش فوق الهيكل الغلاف الانسيابي (انظر طائرة فيكرز ويلينغتون كمثال على طائرة حربية كبيرة تستخدم هذه العملية). التطور المنطقي لهذا هو ابتكار أجسام طائرات باستخدام الخشب الرقائقي المصبوب، حيث تُوضع عدة طبقات مع اختلاف اتجاه الألياف لتكوين الهيكل الأحادي الموضح أدناه.

في هذه الطريقة، يُعد السطح الخارجي لجسم الطائرة هو الهيكل الأساسي. وقد بُني أحد الأشكال المبكرة لهذه الطريقة (انظر طائرة لوكهيد فيغا ) باستخدام الخشب الرقائقي المصبوب ، حيث تُشكّل طبقات الخشب الرقائقي فوق قالب أو داخل قالب . أما الشكل اللاحق لهذا الهيكل فيستخدم قماشًا من الألياف الزجاجية مشبعًا بالبوليستر أو راتنج الإيبوكسي كغلاف، بدلًا من الخشب الرقائقي. ويستخدم شكل بسيط من هذه الطريقة، المستخدم في بعض الطائرات المصنّعة يدويًا، بلاستيكًا رغويًا صلبًا موسعًا كقلب، مع غطاء من الألياف الزجاجية، مما يُغني عن الحاجة إلى تصنيع القوالب، ولكنه يتطلب جهدًا أكبر في التشطيب (انظر طائرة روتان فاري إيز ). ومن الأمثلة على الطائرات الكبيرة المصنوعة من الخشب الرقائقي المصبوب طائرة دي هافيلاند موسكيتو المقاتلة/القاذفة الخفيفة من الحرب العالمية الثانية . ولا يُعد أي جسم طائرة ذو غلاف من الخشب الرقائقي أحادي الهيكل تمامًا ، نظرًا لوجود عناصر تقوية مدمجة في الهيكل لتحمّل الأحمال المركزة التي قد تؤدي إلى انبعاج الغلاف الرقيق. يُعدّ استخدام الألياف الزجاجية المقولبة باستخدام قوالب سلبية ("أنثوية") (والتي تُنتج منتجًا شبه نهائي) شائعًا في الإنتاج التسلسلي للعديد من الطائرات الشراعية الحديثة . ويجري توسيع نطاق استخدام المواد المركبة المقولبة لهياكل الطائرات ليشمل طائرات الركاب الكبيرة مثل طائرة بوينغ 787 دريملاينر (باستخدام تقنية التشكيل بالضغط على قوالب أنثوية).

تصميم الهيكل الأحادي وشبه الأحادي ^{[ 2 ] : 3-9}

يستخدم الهيكل الأحادي غلافًا مقوى لدعم جميع الأحمال تقريبًا، تمامًا مثل علبة المشروبات المصنوعة من الألومنيوم.

يستخدم البناء شبه الأحادي، الجزئي أو النصف، بنية فرعية يتم ربط غلاف الطائرة بها.

هذه هي الطريقة المُفضلة لبناء هيكل طائرة مصنوع بالكامل من الألومنيوم . في البداية، تُثبّت سلسلة من القوالب على شكل مقاطع عرضية لهيكل الطائرة على قاعدة صلبة . ثم تُربط هذه القوالب بعناصر طولية خفيفة الوزن تُسمى العوارض . تُغطى هذه العوارض بدورها بطبقة من صفائح الألومنيوم، تُثبّت إما بالمسامير أو باستخدام مواد لاصقة خاصة. بعد ذلك، تُفكك القاعدة وتُزال من هيكل الطائرة المُكتمل، والذي يُجهز بعد ذلك بالأسلاك وأجهزة التحكم والمعدات الداخلية مثل المقاعد وصناديق الأمتعة. تُبنى معظم الطائرات الكبيرة الحديثة باستخدام هذه التقنية، ولكنها تستخدم عدة أقسام كبيرة مُصممة بهذه الطريقة، ثم تُربط بمثبتات لتشكيل هيكل الطائرة بالكامل. نظرًا لأن دقة المنتج النهائي تعتمد بشكل كبير على القاعدة المُكلفة، فإن هذا الشكل مناسب للإنتاج المتسلسل، حيث يُراد إنتاج العديد من الطائرات المُتطابقة. من الأمثلة المبكرة على هذا النوع طائرات دوغلاس المدنية DC-2 و DC-3 وقاذفة بوينغ B-17 فلاينغ فورتريس . تُصنع معظم الطائرات المعدنية الخفيفة باستخدام هذه العملية.

يُشار إلى كل من الهيكل الأحادي والهيكل شبه الأحادي باسم هياكل "الجلد المُجهد"، حيث يتحمل الغطاء السطحي كل أو جزء من الحمل الخارجي (أي من الأجنحة والذيل، ومن الكتل المنفصلة مثل المحرك). بالإضافة إلى ذلك، يتحمل الغلاف الخارجي كل الحمل الناتج عن الضغط الداخلي ( كشدّ للجلد ).

إن توزيع الأحمال بين المكونات هو خيار تصميمي تحدده إلى حد كبير أبعاد المكونات المتاحة للبناء وقوتها ومرونتها، وما إذا كان التصميم يهدف إلى أن يكون "ذاتي التثبيت"، أي لا يتطلب تركيبًا كاملاً للمحاذاة.