電子科大飛行器設(shè)計(jì)仿真

1、電 子 科 技 大 學(xué)飛行器設(shè)計(jì)分析及仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告劉星201522190310吳睿201522190355指導(dǎo)教師：徐*航空航天學(xué)院2016年4月目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3三、 仿真軟件操作方法3四、飛機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì)54.1總體氣動(dòng)布局54.2機(jī)翼構(gòu)型設(shè)計(jì)54.2.1機(jī)翼幾何平面形狀54.2.2機(jī)翼安裝位置64.3機(jī)身設(shè)計(jì)74.4 尾翼構(gòu)型設(shè)計(jì)74.4.1平尾74.4.2垂尾84.5起落架形式94.6 構(gòu)型方案的選擇與確定9五、總結(jié)及心得體會(huì)10一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?本實(shí)驗(yàn)課程根據(jù)老師前幾次課堂講授的飛行器重量，空氣動(dòng)力，性能評(píng)估，推進(jìn)，穩(wěn)定與控制，飛行力學(xué)，結(jié)構(gòu)負(fù)載，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與成本等方面的基礎(chǔ)理

2、論和專業(yè)知識(shí)，使學(xué)生了解飛行器設(shè)計(jì)與分析的基本流程和關(guān)鍵要素，初步建立飛行器設(shè)計(jì)的總體思想和系統(tǒng)觀念，熟悉先進(jìn)飛行器設(shè)計(jì)分析軟件的功能，初步積累飛行器設(shè)計(jì)與分析的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。2、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解世界上飛行器的發(fā)展歷史、現(xiàn)代飛行器的發(fā)展?fàn)顩r以及未來飛行器的發(fā)展趨勢(shì)；2、了解各飛行器不同機(jī)翼的布局、性能及優(yōu)缺點(diǎn)；3、了解飛行器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能； 4、以一架支線客機(jī)用advanced aircraft analysis軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析及仿真，并對(duì)其進(jìn)行性能指標(biāo)的評(píng)估。3、 仿真軟件操作方法 1、首先打開計(jì)算機(jī)，點(diǎn)擊仿真軟件的圖標(biāo)，如下圖所示：圖 3.1 2、進(jìn)入操作

3、界面，如下圖所示：圖3.23、然后點(diǎn)擊如下圖所示的參數(shù)（大部分的數(shù)據(jù)參數(shù)都在里邊）：圖3.34、進(jìn)入相應(yīng)的界面后，依次點(diǎn)擊如下圖所示：圖3.45、以主機(jī)翼為例，輸入數(shù)據(jù)，然后依次點(diǎn)擊計(jì)算和圖形，運(yùn)行結(jié)果如下圖所示： 圖3.5 圖3.6 6、其他的參數(shù)的計(jì)算以此類推。四、飛機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的飛行器用途定位于起飛重量大概為五十噸的民航飛機(jī)，搭載約一百名乘客，滿足民航公司對(duì)支線客機(jī)的基本市場(chǎng)需求。4.1總體氣動(dòng)布局 氣動(dòng)布局同飛機(jī)外形構(gòu)造和大部件的布局與飛機(jī)的動(dòng)態(tài)特性及所受到的空氣動(dòng)力密切相關(guān)。關(guān)系到飛機(jī)的飛行特征及性能。氣動(dòng)布局就是指飛機(jī)的各翼面，如主翼、尾翼等是如何放置的，氣動(dòng)布局主要決定

4、飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性。氣動(dòng)布局主要有常規(guī)布局，鴨式布局，無尾布局，三翼面布局等。飛機(jī)的水平尾翼和垂直尾翼都放在機(jī)翼后面的飛機(jī)尾部的布局稱為常規(guī)布局。鴨式布局是將水平尾翼移到主機(jī)翼之前的機(jī)頭兩側(cè)，用較小的翼面達(dá)到較高的操縱性和機(jī)動(dòng)性，同時(shí)鴨翼和主機(jī)翼同時(shí)產(chǎn)生升力。沒有水平尾翼和鴨翼的布局稱為無尾布局，其俯仰平衡和操縱依靠機(jī)翼后緣升降副翼來實(shí)現(xiàn)。在常規(guī)布局的飛機(jī)主機(jī)翼前機(jī)身兩側(cè)增加一對(duì)鴨翼的布局稱為三翼面布局。 考慮到顧客對(duì)客機(jī)的穩(wěn)定性，安全性的要求，本設(shè)計(jì)采用常規(guī)氣動(dòng)布局。4.2機(jī)翼構(gòu)型設(shè)計(jì)4.2.1機(jī)翼幾何平面形狀 機(jī)翼形狀主要分為矩形翼，橢圓形翼和梯形翼，其優(yōu)缺點(diǎn)如圖1所示。均衡之下，選擇梯形為機(jī)翼

5、幾何平面形狀。本設(shè)計(jì)主要參數(shù)如下，翼展114.72ft，翼根寬22ft，翼尖寬度7.03ft，后掠角為30.1度。圖4.1 三種翼型的優(yōu)缺點(diǎn)圖4.2 主機(jī)翼主要參數(shù)圖4.2主機(jī)翼翼型圖4.2.2機(jī)翼安裝位置對(duì)于只有一個(gè)主升力面的飛行器來說，機(jī)翼在機(jī)身上的安裝位置有三種，分別為上單翼，中單翼和下單翼。其優(yōu)缺點(diǎn)如下圖所示。考慮到下單翼使起落架長(zhǎng)度縮短，并且下吊的發(fā)動(dòng)機(jī)易于檢修，機(jī)翼安裝在機(jī)身兩側(cè)下部。所以優(yōu)先選擇下單翼。圖4.44.3機(jī)身設(shè)計(jì) 飛機(jī)上用來裝載人員、貨物和機(jī)載設(shè)備的部件。它將機(jī)翼、尾翼、起落架等部件連成一個(gè)整體。按外形特點(diǎn)分為正常式機(jī)身和尾撐式機(jī)身。本設(shè)計(jì)采用正常式機(jī)身，機(jī)身長(zhǎng)120

6、ft，高12.5ft，機(jī)頭長(zhǎng)21ft，機(jī)尾長(zhǎng)53.5ft。圖4.5 機(jī)身主要參數(shù)圖4.6機(jī)身對(duì)稱面截面4.4 尾翼構(gòu)型設(shè)計(jì)4.4.1平尾平尾有全動(dòng)平尾和由橫向安定面及升降舵組成的正常平尾兩種，前者操縱效率較高，具有氣動(dòng)上的優(yōu)點(diǎn)，但平尾與機(jī)身之間的縫隙難以密封，存在氣流上下泄露，因此采用正常平尾。正常平尾主要分為上平尾，中平尾，下平尾和t型平尾。為了避開主機(jī)翼尾渦的不利干擾并且能有利于結(jié)構(gòu)布置，選擇中平尾。 圖4.7平尾翼展50ft，翼根寬11ft，翼尖寬3.5ft，同樣后掠29.5度。圖4.8 平尾主要參數(shù)圖4.9 平尾平面圖4.4.2垂尾 垂尾由縱向安定面及方向舵組成，主要分為單垂尾，雙垂尾

7、和v型垂尾。在減重的前提下，優(yōu)先使用較輕的單垂尾。主要參數(shù)如圖8所示。圖4.10 垂尾主要參數(shù)圖4.11 垂尾平面圖4.5起落架形式 圖4.12 起落架的優(yōu)缺點(diǎn) 考慮到前三點(diǎn)式起落架起飛降落過程中航向穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，選用前三點(diǎn)式起落架。圖4.13 起落架主要參數(shù)4.6 構(gòu)型方案的選擇與確定 綜合比較各種構(gòu)型的優(yōu)缺點(diǎn)，飛機(jī)初步定型為：常規(guī)氣動(dòng)布局，下單翼，常規(guī)尾翼中平尾，前三點(diǎn)起落架。五、總結(jié)及心得體會(huì)通過此次飛行器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，我們了解了更多關(guān)于飛行器的基本知識(shí)，熟悉了aaa軟件的基本架構(gòu)和使用方法，有效的鍛煉了查閱資料能力，軟件應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。 通過學(xué)習(xí)本課程，我掌握了利用advanced aircraft analysis 2.5設(shè)計(jì)飛行器參數(shù)的方法，并且詳細(xì)學(xué)習(xí)并掌握了飛機(jī)機(jī)翼的各個(gè)參數(shù)以及它們所決定的飛行性能。而且在課余時(shí)間查閱大量資料，了解了飛機(jī)的飛行原理、發(fā)展歷史以及一些經(jīng)典機(jī)型。在此，也感謝徐老師半個(gè)學(xué)期認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貫槲覀兪谡n，提供了學(xué)習(xí)飛行器知識(shí)的機(jī)會(huì)，謝謝您！ 飛行器設(shè)計(jì)是一個(gè)跨學(xué)科的工程，它涉及到空氣動(dòng)力學(xué)，自動(dòng)控制學(xué)，材料學(xué)，飛行力學(xué)，電學(xué)等各個(gè)學(xué)科，正由于涉及到這么多學(xué)科的知識(shí)，飛行器的設(shè)計(jì)分析往往不是