飛機(jī)總體設(shè)計(jì)依據(jù)

1、飛行器設(shè)計(jì)教研室飛行器設(shè)計(jì)教研室飛機(jī)總體設(shè)計(jì)第二講飛機(jī)總體設(shè)計(jì)第二講 第二講：飛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)第二講：飛機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范飛機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范飛機(jī)的總體技術(shù)指標(biāo)飛機(jī)的總體技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計(jì)要求示例設(shè)計(jì)要求示例 設(shè)計(jì)大作業(yè)設(shè)計(jì)大作業(yè)飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v設(shè)計(jì)要求的提出設(shè)計(jì)要求的提出軍用飛機(jī)軍用飛機(jī) 通常由軍方根據(jù)如下因素提出：通常由軍方根據(jù)如下因素提出： 政治上，未來政治環(huán)境和沖突規(guī)模的估計(jì)政治上，未來政治環(huán)境和沖突規(guī)模的估計(jì) 經(jīng)濟(jì)上，全壽命費(fèi)用和承受能力的估計(jì)經(jīng)濟(jì)上，全壽命費(fèi)用和承受能力的估計(jì) 技術(shù)上，未來敵機(jī)發(fā)展的估計(jì)和新技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)上，未來敵機(jī)發(fā)展的估

2、計(jì)和新技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)分析 來源：來源： 方寶瑞方寶瑞. 飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v設(shè)計(jì)要求的提出設(shè)計(jì)要求的提出民用飛機(jī)民用飛機(jī) 民用飛機(jī)很難說有什么民用飛機(jī)很難說有什么“固定客戶固定客戶”，因此要發(fā)，因此要發(fā)展什么樣的飛機(jī)，一般由飛機(jī)公司提出初步設(shè)想，展什么樣的飛機(jī)，一般由飛機(jī)公司提出初步設(shè)想，經(jīng)過與可能用戶的商討，再制定設(shè)計(jì)要求經(jīng)過與可能用戶的商討，再制定設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求也需要有正確的預(yù)見性，因此必須必須設(shè)計(jì)要求也需要有正確的預(yù)見性，因此必須必須進(jìn)行長期的市場調(diào)查和詳細(xì)的分析研究進(jìn)行長期的市場調(diào)查和詳細(xì)的分析研究 來源：來源： 方寶瑞方寶瑞. 飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)

3、計(jì)飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v飛機(jī)設(shè)計(jì)要求是一項(xiàng)技術(shù)文件，沒有固定格式飛機(jī)設(shè)計(jì)要求是一項(xiàng)技術(shù)文件，沒有固定格式v飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容 飛機(jī)的用途和任務(wù)飛機(jī)的用途和任務(wù) 所設(shè)計(jì)的飛機(jī)是民用機(jī)還是軍用機(jī)？ 主要用途是什么？ 其他用途又是什么？飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)）飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)） 任務(wù)剖面任務(wù)剖面 簡單剖面：簡單剖面：起飛爬升起飛爬升巡航待機(jī)巡航待機(jī)下降著陸下降著陸飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)）飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)） 任務(wù)剖面任務(wù)剖面 作戰(zhàn)剖面：作戰(zhàn)剖面：起飛爬升起飛爬升巡航

4、待機(jī)巡航待機(jī) 下降投彈下降投彈爬升巡航爬升巡航待機(jī)下降待機(jī)下降著陸著陸飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)）飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)） 任務(wù)剖面任務(wù)剖面飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)）飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)） 飛行性能飛行性能 最大飛行速度 升限 航程 爬升性能 加速性能 減速性能 盤旋性能 起降性能飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)）飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)） 有效載荷（有效載荷（Payload） 軍機(jī)（飛行員、武器） 民機(jī) （機(jī)組、乘客、貨物） 功能系統(tǒng)功能系統(tǒng) 航電、安全、飛控等 使用維護(hù)要求使用維護(hù)要求飛機(jī)的設(shè)

5、計(jì)要求飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求v飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)）飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的基本內(nèi)容（續(xù)） 機(jī)體結(jié)構(gòu)方面的要求機(jī)體結(jié)構(gòu)方面的要求 正、負(fù)最大過載 承受動(dòng)強(qiáng)度、使用壽命 研制周期和費(fèi)用研制周期和費(fèi)用 民機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)民機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 制造成本 直接運(yùn)營成本（Direct operating costs，DOC）飛機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范飛機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范v飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范由國家的有關(guān)部門制定和頒飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范由國家的有關(guān)部門制定和頒布，是指導(dǎo)飛機(jī)設(shè)計(jì)工作的通用性技術(shù)文件布，是指導(dǎo)飛機(jī)設(shè)計(jì)工作的通用性技術(shù)文件v對各類飛機(jī)作了許多指令性的規(guī)定對各類飛機(jī)作了許多指令性的規(guī)定l飛機(jī)的設(shè)計(jì)情況飛機(jī)的設(shè)計(jì)情況l安全系數(shù)安全系數(shù)l過載系數(shù)過載

6、系數(shù)l飛行載荷飛行載荷l突風(fēng)載荷突風(fēng)載荷飛行品質(zhì)飛行品質(zhì)飛行包線飛行包線起飛與著陸的要求起飛與著陸的要求飛機(jī)重心的穩(wěn)定性裕度飛機(jī)重心的穩(wěn)定性裕度強(qiáng)度和剛度強(qiáng)度和剛度飛機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范飛機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范v典型的設(shè)計(jì)規(guī)范典型的設(shè)計(jì)規(guī)范 美國美國 軍用飛機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范（MIL） 聯(lián)邦適航性條例（FAR-25、FAR-23） 中國中國 軍用飛機(jī)強(qiáng)度規(guī)范 中國民用航空規(guī)章（CCAR-25、CCAR-23 ）飛機(jī)的總體技術(shù)指標(biāo)飛機(jī)的總體技術(shù)指標(biāo)v制定制定 由總設(shè)計(jì)師和總體設(shè)計(jì)部門，根據(jù)飛機(jī)使用技由總設(shè)計(jì)師和總體設(shè)計(jì)部門，根據(jù)飛機(jī)使用技術(shù)要求或戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，以及有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范術(shù)要求或戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，以及有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和適

7、航標(biāo)準(zhǔn)等文件而制定和適航標(biāo)準(zhǔn)等文件而制定v目的目的 為了全面指導(dǎo)和協(xié)調(diào)整個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)的工作為了全面指導(dǎo)和協(xié)調(diào)整個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)的工作v內(nèi)容內(nèi)容 飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的具體化和某些必要的補(bǔ)充飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的具體化和某些必要的補(bǔ)充 考慮當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)，該指標(biāo)有一定的考慮當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)，該指標(biāo)有一定的先進(jìn)性和現(xiàn)實(shí)可能性先進(jìn)性和現(xiàn)實(shí)可能性飛機(jī)的總體技術(shù)指標(biāo)飛機(jī)的總體技術(shù)指標(biāo)v具體項(xiàng)目具體項(xiàng)目 最大使用過載最大使用過載 最大最大速壓最大最大速壓 溫度指標(biāo)溫度指標(biāo) 飛行包線飛行包線 飛機(jī)的飛行特征飛機(jī)的飛行特征 和飛行高度的范圍和飛行高度的范圍 maxmaxmaxmaxqqq對應(yīng)于某高度下的最大速度對應(yīng)于某高度

8、下的最大速度“裕度裕度”maxqmaxq設(shè)計(jì)要求示例設(shè)計(jì)要求示例v類型與用途類型與用途 作為與先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)（Advanced Tactical Fighter，ATF）進(jìn)行“高低搭配”的低端機(jī)型 執(zhí)行空對空作戰(zhàn)的 單座輕型戰(zhàn)斗機(jī) 盡可能地采用新技術(shù) 以滿足任務(wù)要求來源：來源：Aircraft Engine Design,1987 (2nd Edition, 2002)設(shè)計(jì)要求示例設(shè)計(jì)要求示例v任務(wù)剖面任務(wù)剖面14個(gè)任務(wù)段個(gè)任務(wù)段20個(gè)任務(wù)段！個(gè)任務(wù)段！設(shè)計(jì)要求示例設(shè)計(jì)要求示例v任務(wù)剖面任務(wù)剖面序號(hào)任務(wù)段名稱任務(wù)段數(shù)據(jù)1起飛起飛時(shí)間=3min、起飛滑跑距離=304.80m、最小失速速度=53.

9、34m/s、機(jī)場海拔高度=609.60m、跑道摩阻系數(shù)=0.052水平加速所在高度=609.60m、起始速度=0.18Ma、終止速度=0.70Ma、水平加速允許時(shí)間=30.42s、軍用推力狀態(tài)3加速爬升起始高度=609.60m、終止高度=13106.4m、起始速度=0.70Ma、終止速度=0. 90Ma、軍用推力狀態(tài)4巡航巡航高度=13106.4m、巡航速度=0. 90Ma、巡航距離=277.8km5下降起始高度=13106.4m、終止高度=9144. 0m6巡邏待機(jī)待機(jī)高度=9144.0m、待機(jī)速度=0. 68Ma、待機(jī)時(shí)間=0.33h設(shè)計(jì)要求示例設(shè)計(jì)要求示例v任務(wù)剖面任務(wù)剖面7水平加速所在

10、高度=9144.0m、起始速度=0.68Ma、終止速度=1.50Ma、水平加速允許時(shí)間=50s、最大推力狀態(tài)8巡航巡航高度=9144.0m、巡航速度=1.5Ma、巡航距離=185.2km9格斗盤旋盤旋高度=9144.0m、盤旋速度=1.6Ma、盤旋圈數(shù)=110格斗盤旋盤旋高度=9144.0m、盤旋速度=0.9Ma、盤旋圈數(shù)=211水平加速所在高度=9144.0m、起始速度=0.8Ma、終止速度=1.60Ma、水平加速允許時(shí)間=50s、最大推力狀態(tài)12投放有效載荷投放的有效載荷的重量=295.74kg （2枚AMRAAM導(dǎo)彈）13投放有效載荷投放的有效載荷的重量=298.0kg （2枚AIM-9

11、L導(dǎo)彈和1/2的炮彈）設(shè)計(jì)要求示例設(shè)計(jì)要求示例v任務(wù)剖面任務(wù)剖面14巡航巡航高度=9144.0m、巡航速度=1.5Ma、巡航距離=46.3km15減速爬升起始高度=9144. 0m、終止高度=13106.4m、起始速度=1.5Ma、終止速度=0. 9Ma、軍用推力狀態(tài)16巡航巡航高度=13106.4m、巡航速度=0.9Ma、巡航距離=277.8km17下降起始高度=13106.4m、終止高度=3048.0m18巡邏待機(jī)待機(jī)高度=3048.0m、待機(jī)速度=0.3Ma、待機(jī)時(shí)間=0.33h19下降起始高度=3048.0m、終止高度=1000.0m20著陸進(jìn)場高度=1000.0m、著陸接地速度=70

12、m/s、著陸滑跑距離=304.8m、機(jī)場海拔高度=609.6m、跑道摩阻系數(shù)=0.4設(shè)計(jì)要求示例設(shè)計(jì)要求示例v性能要求性能要求起飛距離1500 ft 著陸距離1500 ft 最大速度2.0Ma /40k ft 超音速巡航要求1.5Ma /30k ft 加速性能0.8-1.6Ma /30k ftt50 s 持續(xù)盤旋過載n5 at 0.9 /30k ftn5 at 1.6Ma /30k ft設(shè)計(jì)要求示例設(shè)計(jì)要求示例v有效載荷有效載荷 飛行員飛行員 1名名 武器武器 AMRAAM 2 326 lb/枚枚 AIM-9L 2 191 lb/枚枚 25mm機(jī)炮機(jī)炮 1 270 lb 炮彈炮彈 500 55

13、0 lb 設(shè)計(jì)大作業(yè)題目設(shè)計(jì)大作業(yè)題目v可選題目可選題目A噴氣式民用旅客機(jī)噴氣式民用旅客機(jī) A1. 參考機(jī)型參考機(jī)型 Boeing 737-700 設(shè)計(jì)大作業(yè)題目設(shè)計(jì)大作業(yè)題目vA2. 任務(wù)剖面：任務(wù)剖面：vA3. 有效載荷：有效載荷： 乘客數(shù)乘客數(shù): 120人人 機(jī)組數(shù)目：機(jī)組數(shù)目： 6人人 每人重每人重90kg （含行李）（含行李） (P. 17) 設(shè)計(jì)大作業(yè)題目設(shè)計(jì)大作業(yè)題目vA4. 飛行性能要求（參考數(shù)據(jù)）：飛行性能要求（參考數(shù)據(jù)）： 巡航速度巡航速度 Ma=0.75 巡航高度巡航高度 11000m 航程航程 5000 km 待機(jī)時(shí)間待機(jī)時(shí)間 45min 起飛著陸距離起飛著陸距離 16

14、00 m 接地速度接地速度 220km/h 設(shè)計(jì)大作業(yè)題目設(shè)計(jì)大作業(yè)題目v可選題目可選題目B先進(jìn)輕型戰(zhàn)斗機(jī)先進(jìn)輕型戰(zhàn)斗機(jī) B1. 參考機(jī)型參考機(jī)型 F-35A 設(shè)計(jì)大作業(yè)題目設(shè)計(jì)大作業(yè)題目vB2. 任務(wù)剖面：任務(wù)剖面：vB3. 有效載荷：有效載荷： 飛行員：飛行員：1人人 100kg (P. 16) 中距空對空導(dǎo)彈中距空對空導(dǎo)彈 2 近距空對空導(dǎo)彈近距空對空導(dǎo)彈 2 機(jī)炮機(jī)炮 巡航起飛爬升加速?zèng)_刺格斗武器投放加速?zèng)_刺巡航下降待機(jī)下降著陸1413121110987654321 設(shè)計(jì)大作業(yè)題目設(shè)計(jì)大作業(yè)題目vB4. 參考性能數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)過程參考性能數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)過程 DR-3輕型超音速巡航戰(zhàn)斗機(jī)輕型超音

15、速巡航戰(zhàn)斗機(jī) Raymer, D. P. Aircraft Design: A Conceptual Approach, 3rd, 1999. （現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì),1992） 設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告內(nèi)容與要求設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告內(nèi)容與要求序號(hào)序號(hào)內(nèi)內(nèi) 容容要求說明要求說明建議建議完成時(shí)間完成時(shí)間1 1 擬定飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求擬定飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求 收集參考機(jī)型的數(shù)據(jù)，結(jié)合給定的基收集參考機(jī)型的數(shù)據(jù)，結(jié)合給定的基本要求，補(bǔ)充完善其它設(shè)計(jì)要求本要求，補(bǔ)充完善其它設(shè)計(jì)要求第第1 1周周2 2 方案構(gòu)思與對比方案構(gòu)思與對比 提出兩種以上的飛機(jī)方案構(gòu)思，提出兩種以上的飛機(jī)方案構(gòu)思，畫出畫出設(shè)計(jì)草圖；對比優(yōu)缺點(diǎn)，選定一種設(shè)計(jì)草圖；

16、對比優(yōu)缺點(diǎn)，選定一種第第1 1周周3 3 主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算 給出詳細(xì)的步驟說明飛機(jī)給出詳細(xì)的步驟說明飛機(jī)各主要設(shè)計(jì)各主要設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)的的計(jì)算過程計(jì)算過程第第2 2周周4 4 機(jī)翼外形參數(shù)的設(shè)計(jì)機(jī)翼外形參數(shù)的設(shè)計(jì) 說明說明機(jī)翼外形參數(shù)是如何確定的，含機(jī)翼外形參數(shù)是如何確定的，含襟翼和副翼的外形襟翼和副翼的外形第第2 2周周5 5 尾翼外形參數(shù)的設(shè)計(jì)尾翼外形參數(shù)的設(shè)計(jì) 說明說明尾翼外形參數(shù)是如何確定的尾翼外形參數(shù)是如何確定的第第2 2周周 設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告內(nèi)容與要求設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告內(nèi)容與要求 6 6機(jī)身設(shè)計(jì)機(jī)身設(shè)計(jì) 詳細(xì)說明詳細(xì)說明機(jī)身設(shè)計(jì)的過程和理由機(jī)身設(shè)計(jì)的過程和理由（

17、給出若干站位處的剖面示意圖）（給出若干站位處的剖面示意圖） 第第2 2周周7 7 發(fā)動(dòng)機(jī)及其他主要裝載發(fā)動(dòng)機(jī)及其他主要裝載的布置的布置 確定發(fā)動(dòng)機(jī)和武器等裝載的位置確定發(fā)動(dòng)機(jī)和武器等裝載的位置第第3 3周周8 8 起落架布置起落架布置 除除位置參數(shù)位置參數(shù)外，還需確定輪胎尺寸外，還需確定輪胎尺寸第第3 3周周9 9 繪制飛機(jī)三面圖繪制飛機(jī)三面圖 對設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行細(xì)化，形成三面圖對設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行細(xì)化，形成三面圖（用（用CatiaCatia、AutoCADAutoCAD等等CADCAD軟件繪軟件繪制）制）第第3 3周周1010 三維建模三維建模 用用CatiaCatia建立三維模型建立三維模型第第4

18、4周周 設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告內(nèi)容與要求設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告內(nèi)容與要求Boeing757Airbus310利用利用catia完成的完成的部分概念方案部分概念方案 設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告內(nèi)容與要求設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告內(nèi)容與要求1111 重量計(jì)算與重量計(jì)算與 重心定位重心定位 列出列出所有計(jì)算公式所有計(jì)算公式和計(jì)算過程和計(jì)算過程第第4 4周周1212 氣動(dòng)特性估算氣動(dòng)特性估算 列出所有計(jì)算公式和數(shù)據(jù)表格列出所有計(jì)算公式和數(shù)據(jù)表格第第4 4周周1313 飛行性能飛行性能估算估算 列出所有計(jì)算公式和計(jì)算過程列出所有計(jì)算公式和計(jì)算過程第第4 4周周1414 完成設(shè)計(jì)報(bào)告完成設(shè)計(jì)報(bào)告 報(bào)告中應(yīng)編有目錄報(bào)告中應(yīng)編有目錄、章節(jié)、總結(jié)和分

19、工說明、章節(jié)、總結(jié)和分工說明（A4幅面、正文小四宋體、幅面、正文小四宋體、1.5倍行距）倍行距）第第5 5周周1515 匯報(bào)設(shè)計(jì)工作匯報(bào)設(shè)計(jì)工作 每組有每組有1010分鐘的匯報(bào)時(shí)間，應(yīng)做好幻燈片，分鐘的匯報(bào)時(shí)間，應(yīng)做好幻燈片，進(jìn)行講演進(jìn)行講演第第5 5周周 設(shè)計(jì)大作業(yè)分組要求設(shè)計(jì)大作業(yè)分組要求題目名稱題目名稱組別組別 人員人員總計(jì)總計(jì)68人（人（ 8組每組組每組8-9人）人） 設(shè)計(jì)大作業(yè)注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)大作業(yè)注意事項(xiàng)v第第1周周周周4確定各組成員與組長確定各組成員與組長 （各班班長或?qū)W習(xí)委員負(fù)責(zé)上交名單，領(lǐng)取資料）（各班班長或?qū)W習(xí)委員負(fù)責(zé)上交名單，領(lǐng)取資料） 設(shè)計(jì)大作業(yè)注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)大作業(yè)注意事項(xiàng)v人員分工參考：人員分工參考： 組長（協(xié)調(diào)、整理報(bào)告、匯報(bào)等）組長（協(xié)調(diào)、