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波音727的機體前半部沿用波音707的機體設計,部分機身組件與707相同,使波音707及727在零部件方面具有共通性,降低開發成本。采用三人制駕駛艙(正、副駕駛員及一名隨機工程師),擁有比當時其它同級飛機更寬的機艙空間,客艙采用單走道,每排安排六個座位,座椅采用『3+3』布局。在機尾下半部設有一條下放式登機梯,飛機在上落旅客時可以不用外接登機橋(梯)。
波音727最初裝備3臺普拉特·惠特尼公司JT8D-1型發動機,呈『品』字型裝在機身尾部。其中兩臺懸掛在機身尾部兩側,中間一臺位於機尾,其進氣道彎曲延伸至垂直尾翼根部。飛機設有輔助動力單元,飛機臨時在停機坪內可以不用外接機場地勤的發電機啟動發動機,亦可為飛機提供所需電源、液壓及空調動力。波音727在沒有地面輔助設備以及過去從未起降過噴氣式客機的機場起降。
波音727機翼的設計很成功,根據美國聯合航空公司等幾家用戶的要求,對各種增昇措施進行了特別的研究,機翼采用三縫式後緣襟翼,內側前緣克魯格襟翼,外側前緣縫翼,展弦比7.07。由於727比707有更高的起降頻率,因此設計時需要同時兼顧高空巡航時的高速及低空起降時的昇力需求。飛機的主翼後掠32度,翼面面積1,700平方呎(機翼面積157.9平方米),飛機在高空可以0.9馬赫的速度飛行。具增加昇力效能的三縫式襟翼及風阻片,使翼面面積可增加25%,達到低速進場及短場起降的要求,這種設計後來應用於波音747。由於三臺發動機裝在機身尾部所以采用『T』字型尾翼。另外,727引進了全液壓操控面,使飛機更容易操縱。
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