图中右上角是飞机的横截面结构示意图。图中上腔机身是双通道九纵列座位的客舱,下腔机身是运输行李等货物的货舱。机身的左右示意性地画出了机翼的翼根部分,在机身下部还示意性地画出了起落架的整流罩。
这种双腔结构在原理上与前面说到的运输机双腔结构一样。但是这种双腔结构在设计上的难度远远小于运输机。
一是因为客机不需要在机首和机尾做出巨大的结构开口安装货舱门;
二是因为客机主起落架与机翼的连接非常直接,对传递巨大的着陆冲击载荷非常有利。相比之下,运输机的起落架冲击载荷必须通过机身结构传递到机翼,对机身是又一个负担。另外,客机的着陆非常缓和,与运输机在野战机场的粗猛着陆不可同日而语。
客机的双腔结构对其结构载荷分布是如此之关键,以至于基于客机改造而成的军用飞机,也都尽量秉承其固有的双腔结构。比如在客机基础上开发的空中加油机,基本都是上腔机身运货运人、下腔机身加装额外的油箱执行空中加油任务。如果下腔机身空间不够,才在上腔机身另外加装额外的油箱。下图是在波音 767 基础上开发的 KC-767 空中加油机,其下腔机身有额外油箱,而上腔机身是货舱和客舱:

更进一步——将双腔机身简化成单腔机身
对于运输机而言,双腔结构虽然在不付出过大重量和阻力代价的前提下,开辟了次要载荷空间,却毕竟没有直接扩大主要载荷空间。如果能将双腔结构的隔板去掉,变成单腔结构,就可以直接扩大主要载荷空间了。
可是去掉隔板意味着结构的受力情况恶化,必须付出额外重量代价加强结构。当结构设计水平和钛合金、复合材料之类先进材料的加工水平达到一定程度时,这种额外的重量代价也可以减小,甚至变得可以接受。
C-17 就是这样。下图是 C-17 货舱内部的照片:

图中,中央翼从机身内部,在货舱顶棚一穿而过。而整个飞机并没有类似 C-5 那样的双腔结构,中央翼后面是高高的货舱顶棚。
C-17 中央翼后面的高高度货舱长度其实很大,下图是 C-17 货舱尺寸示意图:

图中可见,C-17 货舱中,有将近一半的长度是中央翼后面的高高度货舱。而中央翼部分及其前面的货舱高度虽然稍低于后部,其实际高度也已经很高。
这种后面很高、前面稍低的货舱,也非常适应在野战机场非常简陋条件下的装货、卸货。因为货物在经过后舱门登记跳板上坡进入货舱时,因货物头部上翘而需要高一些的货舱高度。而当货物进入货舱放平后,其高度要求相应降低,正好可以推进到货舱前面高度稍低的地方。
下图是一辆 18 轮大卡车正在进入 C-17 货舱:

这个卡车的车厢方方正正,在通过跳板上坡进入货舱时,车厢后端会达到一个比其在水平状态更高的高度。这就是为什么货舱后部稍微高一些,对装卸货物更有利。
下图是这个大卡车基本进入货舱时的照片:

C-17 这种摒弃了隔板的中央翼内置结构,既不同于 C-5 和 An-124,也和客机的双腔机身结构非常不同。这种结构虽然扩大了货舱容积,但设计难度很大,对结构材料的要求也很高。事实上,即使是欧洲最新设计的 A400M 运输机,也没有用这种结构,而是使用了传统的中央翼基本外置结构。下图是欧洲的 A400M:

本章小结:
1、C-5 和 An-124 这种载货超过 100 吨的巨型运输机,使用了双腔机身结构来开辟额外的、次要的运输空间,并为使用机首货舱门提供条件;
2、大型客机也普遍使用双腔机身结构来提高结构效率并减小机翼机身结合处的整流要求;
3、C-17 使用了中央翼内置于单腔机身结构的设计来扩展货舱容积。虽然这种方式因对设计和材料的要求高而在目前很少被采用,但因为有扩大货舱的好处而应该被重视。
