ชิ้นส่วนโครงสร้างทั้งหลายของเครื่องบินปีกคงที่เรียกว่าแอร์เฟรม. ชิ้นส่วนหลายอย่างในปัจจุบันจะแตกต่างกันตามชนิดและวัตถุประสงค์ของเครื่องบิน. หลายชนิดในยุคแรกมักจะทำจากไม้ที่มีพื้นผิวปีกเป็นผ้า. เมื่อเครื่องยนต์ถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องบินราวร้อยปีที่ผ่านมา, แท่นเครื่องของมันจึงทำจากโลหะ. จากนั้นเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ชิ้นส่วนจำนวนมากกลายเป็นโลหะจนในตอนท้ายของสงครามโลกครั้งที่สองอากาศยานที่เป็นโลหะทั้งหมดเป็นเรื่องปกติ. ในยุคปัจจุบันมีการนำวัสดุคอมโพสิตมาใช้งานเพิ่มขึ้น.

ชิ้นส่วนโครงสร้างโดยทั่วไปได้แก่:

• "ปีก"หนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งปีกแนวนอนขนาดใหญ่, มักจะมีรูปร่างหน้าตัดแบบ airfoil. ปีกจะเปลี่ยนทิศทางของอากาศลงด้านล่างในขณะที่เครื่องบินเคลื่อนที่ไปข้างหน้า, เป็นการสร้างแรงยกเพื่อพยุงการบิน. ปีกยังให้ความมั่นคงในการม้วนเพื่อหยุดเครื่องบินไม่ให้กลิ้งไปทางซ้ายหรือขวาในการบินอย่างต่อเนื่อง.

Antonov-225 Mriya ซึ่งสามารถบรรทุกสัมภาระได้ 250 ตัน, มีตัวกันโคลงแนวตั้ง(อังกฤษ: vertical stabilizer)สองต้ว

• "ลำตัว"(อังกฤษ: fuselage)ยาว, ผอม, มักจะมีปลายเรียวหรือโค้งมนเพื่อทำให้รูปร่างของมันราบเรียบแบบอากาศพลศาสตร์. ลำตัวต่อกับส่วนอื่นๆของแอร์เฟรมและมักจะประกอบด้วยสิ่งที่สำคัญเช่นห้องนักบิน, ที่เก็บสัมภาระและระบบการบินต่างๆ.
• "ตัวกันโคลงแนวตั้ง"(อังกฤษ: vertical stabilizer)หรือครีบเป็นแพนหางเหมือนปีกแนวตั้งที่ติดตั้งอยู่ที่ปลายของลำตัวเครื่องบินและมักจะยื่นออกมาด้านบนของลำตัว. ครีบจะรักษาเสถียรภาพการหันเห(อังกฤษ: yaw)ของเครื่องบิน (เลี้ยวซ้ายหรือขวา) และมีหางเสือติดตั้งเพื่อควบคุมการหมุนของลำตัวตามแนวแกนนั้น.
• "ตัวกันโคลงแนวนอน"(อังกฤษ: horizontal stabilizer)หรือแพนหางแนวนอน(อังกฤษ: tailplane) มักจะติดตั้งที่หางใกล้กับกันโคลงแนวตั้ง. กันโคลงแนวนอนจะถูกใช้ในการรักษาเสถียรภาพของช่วง pitch ของเครื่องบิน (เงยขึ้นหรือก้มลง) และตัวยก(อังกฤษ: elevators)ถูกติดตั้งเพื่อควบคุมระดับ pitch.
• "Landing gear", ชุดของล้อ, ตัวกันไถล, หรือทุ่นลอยใช้รองรับเครื่องบินในขณะที่มันอยู่บนพื้นดิน. ในเครื่องบินน้ำ(อังกฤษ: seaplane), ด้านล่างของลำตัวเป็นทุ่นลอยหรือ pontoons ใช้รองรับมันในขณะที่อยู่ในน้ำ. บนเครื่องบินบางเครื่อง landing gear จะพับเก็บในระหว่างการบินเพื่อลดแรงต้าน(อังกฤษ: drag)(ทางอากาศพลศาสตร์หมายถึงแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของเครื่องบินหรือวัตถุอื่นๆในอากาศ).

ปีก

ปีกของเครื่องบินปีกคงที่เป็นแผ่นราบอยู่กับที่ขยายออกในแต่ละข้างของเครื่องบิน. เมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ไปข้างหน้า, อากาศจะไหลเหนือปีกที่มีรูปทรงเพื่อสร้างแรงยก. รูปร่างนี้เรียกว่า airfoil และมีรูปร่างเหมือนปีกนก

โครงสร้างของปีก

เครื่องบินจะมีพื้นผิวปีกที่ยืดหยุ่นซึ่งทอดยาวตลอดโครงและถูกทำให้แข็งโดยแรงยกที่กระทำโดยการไหลของอากาศเหนือปีก. เครื่องบินขนาดใหญ่กว่ามีพื้นผิวปีกที่แข็งที่ให้ความแข็งแรงเพิ่มเติม.

ไม่ว่าจะมีความยืดหยุ่นหรือแข็ง, ปีกส่วนใหญ่จะมีโครงที่แข็งแกร่งเพื่อสร้างรูปร่างให้มันและเพื่อถ่ายโอนแรงยกจากพื้นผิวปีกไปยังส่วนที่เหลือของเครื่องบิน. องค์ประกอบโครงสร้างหลักเป็นเสากระโดงเรือหนึ่งเสาหรือมากกว่าวิ่งจากโคนจรดปลาย, และซี่โครงหลายซี่วิ่งจากขอบนำ(อังกฤษ: leading edge)(ด้านหน้า) จนถึงขอบท้าย(อังกฤษ: trailing edge) (ด้านหลัง).

เครื่องยนต์ของเครื่องบินยุคแรกมีกำลังน้อยและน้ำหนักเบาซึ่งเป็นเรื่องสำคัญมาก. นอกจากนี้, ส่วน airfoil ยุคต้นก็บางมาก, และไม่สามารถมีโครงที่แข็งแกร่งที่ติดตั้งอยู่ภายใน. ดังนั้น จนกระทั่งปี 1930s ปีกส่วนใหญ่มีน้ำหนักเบาเกินไปที่จะมีความแข็งแรงเพียงพอและต้องเพิ่มเสาค้ำยันภายนอกและลวด. เมื่อเครื่องยนต์มีให้ใช้ได้เพิ่มขึ้นในช่วงปี 1920s และ 1930s, ปีกสามารถถูกสร้างให้หนักและแข็งแรงพอที่การค้ำยันไม่มีจำเป็นต้องมีอีกต่อไป. ประเภทของปีก ที่ไม่ต้องค้ำยันนี้เรียกว่า cantilever wing.

รูปแบบของปีก

บทความหลัก: Wing configuration

Morane-Saulnier L เครื่องบินปีกชั้นเดียวแบบร่มค้ำยันด้วยลวด

จำนวนและรูปร่างของปีกมีหลายประเภทแตกต่างกันอย่างกว้างขวาง. ปีกของเครื่องบินอาจจะเต็มช่วงหรือแบ่งครึ่งตรงลำตัวส่วนกลางเป็นปีกพอร์ต (ซ้าย) และปีกกราบขวา(อังกฤษ: starboard) (ขวา). เป็นครั้งคราวที่ปีกมีมากกว่าหนึ่งปีก, เช่น Triplane มีสามปีกที่ประสบความสำเร็จมีชื่อเสียงเล็กน้อยในสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง, quadruplane มีสี่ปีกและการออกแบบ multiplane อื่นๆมีความสำเร็จเล็กน้อย.

monoplane มีปีกชั้นเดียว, biplane มีปีกสองชั้นซ้อนกัน, tandem wing มีปีกคู้หนึ่งวางต่อข้างหลังทั้งสองข้าง. เมื่อเครื่องยนต์มีให้ใช้ได้เพิ่มขึ้นในช่วงปี 1920s -1930s และการค้ำยันไม่เป็นที่ต้องการอีกต่อไป, monoplane ที่ไม่มีเสาค้ายัน หรือแบบ cantilever ได้กลายเป็นรูปแบบที่พบมากที่สุดของเครื่องบินประเภทขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์.

planform ของปีกคือรูปร่างของปีกเมื่อมองจากด้านบน. เพื่อให้มีประสิทธิภาพด้านอากาศพลศาสตร์, ปีกควรมีลักษณะตรงโดยมีความยาวปีก(อังกฤษ: wingspan)มากกว่าความกว้างของปีก(อังกฤษ: chord)มาก(aspect ratio สูง). แต่การที่จะมีประสิทธิภาพทางโครงสร้างและมีน้ำหนักเบาด้วย, ปีกต้องสั้น แต่ยังคงมีพื้นที่เพียงพอที่จะสร้างแรงยก (aspect ratio ต่ำ)

ที่ความเร็ว transonic (ใกล้ความเร็วของเสียง) ปีกจะลู่ไปข้างหลังหรือไปข้างหน้าเพื่อลดแรงต้านจากคลื่นช็อกเหนือเสียง(อังกฤษ: supersonic shock wave)ที่กำลังถูกสร้างขึ้น. ปีกลู่เป็นเพียงปีกตรงที่ลู่ไปข้างหลังหรือไปข้างหน้า.

เครื่องต้นแบบของ Dassault Mirage G สองเครื่อง, หนึ่งในนั้นมีปีกลู่

Delta wing เป็นปีกรูปสามเหลี่ยมซึ่งอาจถูกนำมาใช้ด้วยเหตุผลหลายประการ. เมื่อเป็นปีก Rogallo ยืดหยุ่น มันจะเป็นรูปร่างที่มั่นคงภายใต้แรงอากาศพลศาสตร์, และดังนั้น มันมักจะใช้สำหรับอากาศยานชนิดเบาและแม้กระทั่งว่าว. เมื่อเป็นปีกเหนือเสียง มันรวบรวมความแข็งแรงที่สูงเข้ากับแรงต้านที่ต่ำและดังนั้น มันมักจะใช้สำหรับเครื่องบินไอพ่นความเร็วสูง.

ปีกเรขาคณิตแปรได้(อังกฤษ: variable geometry wing)สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในขณะบินไปยังรูปร่างที่แตกต่างไป. ปีกลู่แปรได้(อังกฤษ: variable-sweep wing)จะแปลงระหว่างรูปแบบตรงที่มีประสิทธิภาพสำหรับการบินขึ้นและลงจอด, ไปเป็นรูปแบบลู่ที่มีแรงต้านต่ำสำหรับการบินความเร็วสูง. รูปแบบอื่นๆของ planform ที่แปรได้ได้นำมาทดลองการบิน, แต่ไม่มีแบบไหนที่ไปไกลเกินกว่าขั้นตอนการวิจัย.

ลำตัว

บทความหลัก: fuselage

"ลำตัว"มีรูปร่างยาว, บาง, มักจะมีปลายเรียวหรือโค้งมนเพื่อทำให้รูปร่างของมันราบเรียบตามหลักอากาศพลศาสตร์. ลำตัวอาจบรรทุกลูกเรือการบิน, ผู้โดยสาร, สินค้าหรือสัมภาระ, น้ำมันเชื้อเพลิงและเครื่องยนต์. นักบินของเครื่องบินที่มีคนบังคับจะควบคุมการทำงานของเครื่องบินจากห้องนักบิน(อังกฤษ: cockpit)ที่อยู่ที่ด้านหน้าหรือด้านบนของลำตัวและติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมและเครื่องมือ. เครื่องบินอาจจะมีมากกว่าหนึ่งลำตัวหรือมันอาจจะติดตั้งด้วย booms ที่มีหางอยู่ระหว่าง booms เพื่อให้ด้านหลังสุดของลำตัวเป็นประโยชน์สำหรับวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย.

ปีกกับลำตัว

ปีกบิน

บทความหลัก: Flying wing

B-2 Spirit ที่ผลิตโดยสหรัฐฯเป็นเครื่องบินทิ้งระเบิดยุทธวิธี. มันมีรูปแบบของปีกบินและมีความสามารถปฏิบัติภารกิจข้ามทวีปได้

ปีกบินเป็นเครื่องบินที่ไม่มีหางและไม่มีลำตัวชัดเจน. ส่วนใหญ่ของลูกเรือ, สัมภาระและอุปกรณ์จะตั้งอยู่ภายในโครงสร้างปีกหลัก[23].

รูปแบบของปีกบินได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในช่วงทศวรรษที่ 1930 และ 1940, โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดย Jack Northrop และ Cheston L. Eshelman ในสหรัฐอเมริกา, และ Alexander Lippisch และพี่น้อง Horten ในเยอรมนี. หลังจากสงคราม การออกแบบเพื่อการทดลองจำนวนมากอยู่บนพื้นฐานของแนวคิดปีกบิน, แต่ความยากลำบากที่รู้ๆกันยังคงดื้อดึง. ความสนใจทั่วไปบางอย่างยังคงมีต่อเนื่องไปจนถึงช่วงต้นทศวรรษ 1950 แต่การออกแบบไม่ได้เสนอความได้เปรียบอย่างมากในพิสัยการทำงานและนำเสนอปัญหาทางเทคนิคจำนวนมากที่นำไปสู่​​การยอมรับของโซลูชั่น "ธรรมดา" เช่น Convair B-36 และ B-52 Stratofortress. เนื่องจากความจำเป็นในทางปฏิบัติสำหรับปีกลึก(อังกฤษ: deep wing), แนวคิดปีกบินจึงเป็นจริงมากที่สุดสำหรับการออกแบบในพิสัยความเร็วที่ช้าถึงปานกลาง, และมีความสนใจอย่างต่อเนื่องในการใช้มันกับการออกแบบ'เครื่องบินขนส่งทางอากาศแบบยุทธวิธี'(อังกฤษ: tactical airlifter).

ความสนใจในปีกบินได้รับการต่ออายุในปี 1980s เนื่องจากศักยภาพการสะท้อนเรดาร์ของมันที่ค่อนข้างต่ำ. เทคโนโลยี Stealth พึ่งพารูปร่างที่สะท้อนคลื่นเรดาร์ในบางทิศทางเท่านั้น, ดังนั้น มันจึงทำให้เครื่องบินยากในการตรวจสอบเว้นแต่ว่าตัวรับเรดาร์จะอยู่ที่ตำแหน่งเฉพาะที่สัมพันธ์กับเครื่องบิน - ตำแหน่งที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในขณะที่เครื่องบินเคลื่อนที่. วิธีการนี้ในที่สุดก็นำไปสู่เครื่อง Northrop B-2 Spirit, เครื่องบินทิ้งระเบิดแบบ Stealth. ในกรณีนี้ข้อได้เปรียบด้านอากาศพลศาสตร์ของปีกบินไม่ได้เป็นความต้องการหลัก. อย่างไรก็ตาม ระบบ fly-by-wire ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์​​ที่ทันสมัยได้ยอมให้หลายข้อบกพร่องทางอากาศพลศาสตร์ของปีกบินได้ถูกทำให้น้อยที่สุด, เพื่อให้เครื่องบินทิ้งระเบิดระยะไกลมีประสิทธิภาพและมีความเสถียร.

ลำตัวผสมกับปีก

บทความหลัก: Blended wing

แบบจำลองที่สร้างขึ้นด้วยคอมพิวเตอร์ของเครื่องบินโบอิ้ง X-48

เครื่องบินที่มีลำตัวผสมกับปีกจะมีรูปร่างที่แบนแบบ airfoil ที่สร้างแรงยกส่วนมากเพื่อให้ตัวมันเองลอยขึ้น, และมีโครงสร้างปีกที่แตกต่างกันและแยกออกจากกันแม้ว่าปีกจะถูกผสมได้อย่างกลมกลืนกับลำตัว.

ดังนั้นเครื่องบินที่มีลำตัวผสมกับปีกจะผนวกคุณสมบัติการออกแบบจากทั้งลำตัวและปีกบินในอนาคต. ข้อดีที่อ้างของวิธีการของลำตัวผสมกับปีกคือปีกสร้างแรงยกสูงอย่างมีประสิทธิภาพและลำตัวจะเป็นรูป airfoil ที่กว้าง. สิ่งนี้จะช่วยให้ลำตัวทั้งหมดมีส่วนร่วมในการสร้างแรงยกที่มีผลให้มีศักยภาพที่จะประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้มากยิ่งขึ้น.

ลำตัวยก

Martin-Marietta X-24 ของบริษัท Martin Aircraft Company ถูกสร้างขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการทดลองของกองทัพสหรัฐระหว่างปี 1963-1975

บทความหลัก: Lifting body ลำตัวยกคือรูปแบบที่ลำตัวของมันเองสร้างแรงยกขึ้นมา. ในทางตรงกันข้ามกับปีกบิน, ซึ่งเป็นปีกที่มีลำตัวแบบที่ใช้กันทั่วไปน้อยที่สุดหรือไม่มีเลย, ลำตัวยกสามารถคิดได้ว่าเป็นลำตัวที่มีปีกแบบที่ใช้กันทั่วไปน้อยหรือไม่มีเลย. ในขณะที่ปีกบินพยายามที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการล่องเรือให้สูงสุดที่ความเร็วใกล้เสียงโดยการขจัดพื้นผิวที่ไม่สร้างแรงยก, ลำตัวยกโดยทั่วไปจะลดให้น้อยที่สุดของแรงต้านและโครงสร้างของปีกสำหรับการบินความเร็วใกล้เสียง, ความเร็วเสียง, และความเร็วเหนือเสียงหรือยานอวกาศ. ทั้งหมดของระบอบการบินเหล่านี้ก่อให้เกิดความท้าทายเพื่อสร้างความมั่นคงการบินที่เหมาะสม.

ลำตัวยกเป็นพื้นที่สำคัญของการวิจัยในปี 1960s และ 1970s โดยเป็นวิธีที่จะสร้างยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมขนาดเล็กและน้ำหนักเบา. สหรัฐได้สร้างเครื่องบินจรวดลำตัวยกที่มีชื่อเสียงจำนวนมากเพื่อทดสอบแนวความคิด, เช่นเดียวกับที่หลายๆยานพาหนะที่ยิงขึ้นด้วยจรวดที่ได้รับการทดสอบเหนือมหาสมุทรแปซิฟิก. ความสนใจจางหายไปเมื่อกองทัพอากาศสหรัฐหมดความสนใจในภารกิจที่มีมนุษย์ควบคุม, และการพัฒนาที่สำคัญได้สิ้นสุดระหว่างขั้นตอนการออกแบบกระสวยอวกาศเมื่อมันกลายเป็นที่ชัดเจนว่าลำตัวที่ถูกสร้างรูปอย่างสูงทำให้มันเป็นเรื่องยากที่จะใส่ถังเชื้อเพลิงเข้าไปให้พอดีได้.

แพนหางแนวตั้งและปีกหน้า(อังกฤษ: foreplane)

Canards บน Saab Viggen

ปีกส่วน airfoil ที่คลาสสิกจะไม่เสถียรในการบินและยากที่จะควบคุม. ประเภทของปีกที่มีความยืดหยุ่นมักจะพึ่งพาสายสมอหรือน้ำหนักของนักบินที่แขวนอยู่ข้างใต้เพื่อรักษาการวางตัวที่ถูกต้อง. การบินอิสระบางประเภทใช้ airfoil ที่ถูกปรับให้มีเสถียรภาพหรือกลไกที่หลักแหลมอื่น ๆ รวมทั้งตัวสร้างความมั่นคงเทียมที่ใช้อิเล็กทรอนิกส์เมื่อเร็ว ๆ นี้

แต่เพื่อให้บรรลุการทรงตัว, เสถียรภาพและการควบคุม, ปีกแบบคงที่ส่วนมากมีแพนหางแนวตั้งหนึ่งอันที่ประกอบด้วยครีบและหางเสือซึ่งทำหน้าที่ในแนวนอน, และแพนหางแนวนอนหรือ tailplane และตัวยก(อังกฤษ: elevator)ซึ่งทำหน้าที่ในแนวตั้ง. สิ่งนี้เป็นเรื่องธรรมดามากโดยรู้จักกันว่าเป็นเลย์เอาท์แบบเดิม. บางครั้งอาจจะมีครีบสองอันหรือมากกว่า, ระยะห่างออกไปตามแนว tailplane

บางชนิดมีปีกหน้าแนวนอน "canard" อยู่ข้างหน้าของปีกหลัก, แทนที่จะอยู่ข้างหลังมัน[23][24][25]. foreplane นี้อาจมีส่วนช่วยในการยกตัว, การทรงตัว, หรือการควบคุมของเครื่องบิน, หรือทุกอย่างเหล่านี้.

Winglets

Winglet ที่ติดอยู่กับปลายปีกของโบอิ้ง 757 ของสายการบิน Continental Airlines

• Winglets มักมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องบินปีกอยู่กับที่. แนวคิดของ winglets เกิดขึ้นปลายศตวรรษที่ 19 แต่ความคิดยังคงอยู่บนกระดานวาดภาพ. ตลอดปี 1970s เมื่อราคาของน้ำมันเชื้อเพลิงการบินเริ่มแพงขึ้น, วิศวกรการบินนาซา ริชาร์ด Whitcomb เริ่มสืบสวนและการศึกษาความเป็นไปได้ของ winglets เพื่อปรับปรุงอากาศพลศาสตร์โดยรวมและ ลดแรงต้านที่กระทำกับเครื่องบิน. การทดสอบของ Whitcomb ในที่สุดลงเอยด้วยการทดสอบการบินที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกของ winglets ของเขาที่ติดอยู่บน KC -135 Stratotanker เมื่อวันที่ 24 กรกฎาคม 1979.[26]

การควบคุมและเครื่องมือ

ห้องนักบินอากาศยานเบา (Avions Robin DR400/500)

ข้อมูลเพิ่มเติม: เครื่องบินปีกคงที่§การควบคุมอากาศยานและเครื่องบินปีกคงที่§เครื่องมือวัดห้องนักบิน

เครื่องบินมีระบบควบคุมการบินที่ซับซ้อนหลายระบบ. การควบคุมหลักช่วยให้นักบินนำเครื่องบินในอากาศโดยการควบคุมการทรงตัว (ม้วน, เงยและหันเห) และแรงขับของเครื่องยนต์.

บนเครื่องบินที่มีคนบังคับ, เครื่องมือในห้องนักบินให้ข้อมูลกับนักบิน, รวมทั้งข้อมูลการบิน, กำลังส่งออกของเครื่องยนต์, การนำทาง, การสื่อสารและระบบอากาศยานอื่นๆที่อาจจะถูกติดตั้ง.