多功能飛行器設計與實現(xiàn)(總體設計)

1、模型飛機總體設計模型飛機總體設計1.什么是飛機設計？ 所謂設計，便是創(chuàng)制某一產(chǎn)品之前的構思和體現(xiàn)這一構思結果的過程 工程設計是指設計人員應用自然規(guī)律，通過分析、綜合和創(chuàng)造思維將設計要求（系統(tǒng)要求）轉化為一組能完整描述系統(tǒng)的參數(shù)（文檔或圖紙）的活動過程 1. 什么是飛機設計？ 飛機設計是指設計人員應用氣動、結構、動力、材料、工藝等學科知識通過分析綜合和創(chuàng)造思維，將設計要求轉化為一組能完整描述飛機的參數(shù)的過程1.什么是飛機設計？ 飛機研制過程 五個階段的劃分方式 論證階段 研究設計新飛機的可行性 方案階段 設計出可行的飛機總體技術方案 工程研制階段 進行詳細設計，提供圖紙試制原型機 設計定型階段

2、進行定型試飛 生產(chǎn)定型階段 少量改進，小批量生產(chǎn)2.什么是飛機總體設計？ 軍用飛機的一般研制過程 論證階段方案階段方案階段工程研制工程研制階段階段設計定型設計定型階段階段生產(chǎn)定型生產(chǎn)定型階段階段進一步進一步改進改進分析使用環(huán)境擬定設計要求方案 概念研究論證設計要求可行性決策戰(zhàn)術技術要求及概念性方案三面圖總體布置理論圖結構受力系統(tǒng)全機各分系統(tǒng)設計要求發(fā)動機及主要機載設備選定決策全尺寸樣機研制任務書是否否是飛機詳細設計成品配套飛機試制地面模擬實驗機上地面實驗空、地勤培訓及試飛準備決策原型機否是調(diào)整試飛定型試飛決策定型試飛 報告否是建立生產(chǎn)線穩(wěn)定工藝批生產(chǎn)飛機試飛鑒定決策批生產(chǎn)飛機交付部隊否是 3.

3、 總體設計的特點 科學性與創(chuàng)造性 應用航空科學技術相關的眾多領域（如空氣動力學、結構力學、材料學、自動控制、動力技術、隱身技術）的成果 3.總體設計的特點 反復循環(huán)迭代的過程設設計計要要求求技技術術可可用用性性概概念念草草圖圖初初次次估估計計的的參參數(shù)數(shù)選選擇擇初初始始設設計計初初始始分分析析氣氣動動重重量量推推進進參參數(shù)數(shù)選選擇擇與與性性能能優(yōu)優(yōu)化化修修正正設設計計分分析析氣氣動動重重量量推推進進操操穩(wěn)穩(wěn)性性結結構構費費用用子子系系統(tǒng)統(tǒng)細細化化的的參參數(shù)數(shù)選選擇擇與與性性能能優(yōu)優(yōu)化化新新概概念念構構思思設設計計要要求求權權衡衡初初步步設設計計概念設計流程概念設計流程參數(shù)選擇與參數(shù)選擇與權衡研

4、究權衡研究設計分析設計方案設計要求“Design Wheel” 3.總體設計的特點 高度的綜合性 綜合考慮設計要求的各個方面，進行不同學科專業(yè)間的權衡與協(xié)調(diào) 氣動力氣動力把機身、發(fā)動機、起落架這樣 降低氣動效率的部件統(tǒng)統(tǒng)去掉！動力裝置動力裝置飛機？“會飛的發(fā)動機”？！重量重量重量工程師的夢想航模飛機？布魯恩米勒布魯恩米勒從孤立專業(yè)的角度設計出的飛機 K. D. 伍德伍德 P-51 Mustang F-16 Fighting Falcon4.模型飛機總體設計的步驟 飛機部件幾何外形特征及裝載布置方案的總稱，如機翼、機身、尾翼及發(fā)動機、起落架安裝位置、裝載布置方案等不同的組合。F-15D雙座戰(zhàn)斗機

5、雙座戰(zhàn)斗機4.模型飛機總體設計的步驟 根據(jù)配平翼面和機翼之間的相對位置和配平翼面的多少，通常分為以下幾種型式 正常式布局：水平尾翼位于機翼之后 鴨式布局：水平尾翼位于機翼之前 無尾布局：只有一對機翼，但立尾有無不確定 三翼面布局：機翼前面有前翼，后面有平尾4.模型飛機總體設計的步驟 飛機的主要總體設計參數(shù) 設計起飛重量 W0 (kg) 動力裝置海平面靜推力 T (kg) 機翼面積 S (m2) 組合參數(shù)推重比 T/W0 翼載荷 W0 /S (kg/m2)4.模型飛機總體設計的步驟 翼型選擇 機翼外形設計 機翼的增升裝置和副翼 翼型是構成翼面的重要部分，直接影響到飛機的性能和飛行品質 選擇翼型時

6、不僅要滿足氣動要求，還須兼顧結構、強度及工藝的需要 S 機翼參考面積 ； l 機翼展長； b0 翼根弦長； b1 翼尖弦長 ； 機翼展弦比 ； 機翼前緣后掠角； 根梢比（梯形比）; 翼型相對厚度; 扭轉角 c展弦比展弦比 展弦比越大，翼尖效應（翼尖處下面高壓氣流流向上翼面，減小了翼尖附近的升力）對機翼影響區(qū)比例越小其升力線斜率即升阻比都較大由于翼尖渦減小了翼尖處的有效迎角，所以小展弦比機翼的失速迎角大v副翼布置在機翼后副翼布置在機翼后緣兩側的橫向操縱面，緣兩側的橫向操縱面，其作用是提供足夠大其作用是提供足夠大的滾轉力矩，保證滿的滾轉力矩，保證滿足飛機對橫向操縱性足飛機對橫向操縱性的要求。的要求

7、。副翼的初步參數(shù)選取副翼的初步參數(shù)選取副翼面積相對機翼面積一般在副翼面積相對機翼面積一般在5%7%；副翼相對弦長約為副翼相對弦長約為20%25%；如采用襟副翼，即后緣如采用襟副翼，即后緣 襟翼與副翼合成一塊，襟翼與副翼合成一塊， 其相對展長可達其相對展長可達 60%80%。一般副翼偏角一般副翼偏角a 不超過不超過25。副翼選取曲線范圍副翼選取曲線范圍4.模型飛機總體設計的步驟 尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，是飛機縱向和側向上的平衡、穩(wěn)定及操縱機構。 尾翼設計的成敗，直接關系到飛機的穩(wěn)定性和操縱性，同時在一定程度上影響飛機的飛行性能，如速度、升限等，所以尾翼是根據(jù)飛機的操縱 、穩(wěn)定性要求進行設計的

8、。初步選擇通常是參照同類飛機的統(tǒng)計資料選擇適當?shù)奈踩萘縃THTHTw wL SCC S 平尾平尾LHT（Lh）-尾力臂尾力臂SHT-平尾面積平尾面積Cw（bA）-機翼平均氣動弦長機翼平均氣動弦長Sw-機翼全面積機翼全面積VTVTVTw wL SCb S 立尾立尾LVT(Lv) -尾力臂尾力臂SVT-立尾面積立尾面積bw（l） -機翼翼展機翼翼展Sw-機翼全面積機翼全面積4.模型飛機總體設計的步驟俯仰穩(wěn)定系數(shù)：Api=HTHTHTw wL SCC S 俯仰安定度：cCYcXCmmLLzCzy)3 .57/44. 0(000整架模型飛機的焦點位置：wwHTHTFCSLSX.7 . 025. 04.

9、模型飛機總體設計的步驟主要幾何參數(shù)：擦地角防倒立角前、主輪距b停機角4.模型飛機總體設計的步驟 對飛機內(nèi)部各艙段的成品設備及管路、電纜等的通路進行布置和協(xié)調(diào)，如接收機，舵機，動力電池，電調(diào)等。 在總體布置的基礎上對飛機的幾何外形進行修形與完善。 對飛機的重量、重心位置進行校核。5.總體設計中要注意的幾個問題 設計中的團隊協(xié)作 參數(shù)的計算及其合理性 性能與結構，工藝之間的平衡 各個小組之間的協(xié)調(diào) 時間節(jié)點設計中的團隊協(xié)作 什么是團隊協(xié)作（Teamwork）?不是讓大家坐在一起做同樣的家庭作業(yè)是:- 一起明確需要解決的問題- 每個團隊成員都負責某一特定任務并開展工作- 在團隊會議上把每項任務的結果

10、集合起來，并且確定： 我們是否已經(jīng)解決了問題？- 如果回答是肯定的，那么確定下一步該做什么？ 如果是否定的，那么如何進行修改和調(diào)整來解決問題？設計中的團隊協(xié)作 高效的團隊1. 氛圍非正式、放松的和舒適的2. 所有的成員都參加討論3. 團隊的目標能被充分的理解接受 4. 成員們能傾聽彼此的意見5. 存在不同意見，但團隊允許它的存在6. 絕大多數(shù)的決定能取得某種共識 7. 批評是經(jīng)常的、坦誠的和建設性的；不是針對個人的8. 成員們能自由地表達感受和想法9. 行動：分配明確，得到接受10. 領導者并不獨裁11. 集團對行動進行評估并解決問題設計中的團隊協(xié)作 低效的團隊1. 氛圍互不關心無聊 或 緊張

11、對抗2. 少數(shù)團隊成員居于支配地位3. 旁觀者難以理解團隊的目標4. 團隊成員不互相傾聽，討論時各執(zhí)一詞5. 分歧沒有被有效地加以處理6. 在真正需要關注的事情解決之前就貿(mào)然行動7. 行動：不清晰該做什么？誰來做？8. 領導者明顯表現(xiàn)出太軟弱或太強硬 9. 提出批評的時候令人尷尬，甚至導致對抗10. 個人感受都隱藏起來了11. 集團對團隊的成績和進展不進行檢查來源來源: Parker, Team Players and Teamwork Boeing的團隊協(xié)作戒律1. 每個成員都為團隊的進展與成功負責2. 參加所有的團隊會議并且準時達到3. 按計劃分配任務4. 傾聽并尊重其他成員的觀點5. 對想法進行批評，而不是對人6. 利