飞机总体设计
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飞机总体设计分析与评估本文将对飞机总体设计进行分析与评估,以便增进对飞机设计的理解和能力,提高飞机设计的质量。
飞机总体设计考虑的因素众多,要将这些因素协调一致,确保飞机的安全性、可靠性和效率性,是一个复杂而艰巨的任务。
一、概述飞机总体设计是一个综合性的工作。
包括气动特性、结构特性、动力特性、控制特性等多方面因素,需要考虑到现代科技的发展和运用,也要考虑到经济利益的平衡等,才能取得最佳的设计效果。
一般来说,飞机总体设计的目标是要实现飞行的效率性、舒适性、安全性、可靠性、维护性以及经济性等因素的协调。
二、气动特性气动特性是飞机设计中最关键的因素之一。
对于一个成功的设计来说,其空气动力学特性必须满足以下几个要点。
1.飞机的描绘形状需要尽量确认,以改进气动特性。
飞机描绘形状的优化可以改进飞机气动特性,提高飞机的飞行效率和空气动力学稳定性。
2.飞机的机翼布局也是影响飞机气动特性的重要因素。
机翼的主翼面积和展弦比等参数也要充分考虑,以改进飞机的升力和阻力,确定机翼的展布方案和控制面的设置,提高飞机气动效率。
3.飞机的尾部设计也是影响飞机气动特性的一个重要因素。
尾部形状的优化可以改进飞机气动稳定性,降低飞机的纵向动力过大、不稳定、失速等问题。
三、结构特性飞机结构的设计决定了飞机的强度、刚度、稳定性和重量分布等。
飞机在设计上要充分满足飞行速度、载荷、跨度、展弦比等要求,同时要考虑到经济效益。
飞机结构一般包括机身、机翼、机尾、机腹等部分。
1.飞机机身的结构设计主要满足飞行速度和载荷要求,同时要兼顾机身结构的刚度和强度问题。
为了降低飞机重量,飞机机身材质和结构设计方案也需要充分优化。
2.飞机机翼在结构设计时需要充分考虑机翼的强度、刚度和稳定性,以保障飞机的飞行安全。
同时还需要兼顾飞机的飞行效率,优化机翼结构设计,降低飞机重量。
3.飞机机尾和机腹在结构设计时,需要考虑到安全和负荷分担的问题。
这两个部件在平衡整个飞机结构方面起着重要作用,因此需要充分考虑飞机的稳定性、刚度和安全相关因素。
飞机总体设计报告(110座级支线客机概念设计)学院:航空宇航学院一、设计要求:1.有效载荷–全经济舱布置110人(每人重75kg ) –每人行李总重:20kg2.飞行性能指标–巡航速度:M 0.78–飞行高度:35000英尺-39000英尺–航程:2300(km ),45分钟待机,5%燃油备份–备用油规则:5%任务飞行用油+ 1,500英尺待机30分钟用油+ 200海里备降用油。
–起飞场长:小于1700(m ) –着陆场长:小于1550(m ) –进场速度:小于220 (km/h )二、飞机构型的确定1.设计要求相近的飞机资料2.飞机布局形式参考机型:庞巴迪航宇集团CRJ-900 中国商用飞机有限公司ARJ21 英国航宇公司BAe146加加林航空制造集团SSJ-100 1)尾翼(正常式“T ”型单垂尾) 避免发动机尾喷流达到平尾上。
避免机翼下洗气流的影响 “失速”警告(安全因素)飞机型号有效载荷(t ) 起飞重量(kg) 巡航速度(km/h) 航程(km)CRJ-900 10.2 36.5 860 2778 ARJ21 11.2 43.6 923 3700 BAe146 24.8 2554 SSJ-100458784590外形美观(市场因素)2)机翼(采用下单翼)便于安装起落架,且不挡住发动机进气。
可以布置中央翼,减轻机翼结构重量。
3)发动机(尾吊双发涡轮风扇发动机)飞机的驾驶比较容易,噪音小,符合易操纵性和舒适性的要求。
4)起落架前三点型式,主起落架安装在机翼上5)飞机草图三、机身外形的主要参数1.通道:单通道经济舱:5*22=110另外布置厨房、厕所及安全门2.机身横截面及当量直径1)经济舱座椅宽度19-21in,取21in;其中中间位置加宽为22in;过道宽度为19in。
机舱宽度为:21*4+22+19+10=135(其中为了舒适及结构需要增加10in) 2)截面采用圆截面座椅设置在最大直径处,因此当量直径为135in=3.44m3.中间段长度确定经济舱座位间距为31-34in,取34in。
飞机总体设计的主要内容
飞机总体设计主要包括3各⽅⾯:⽅案设计、总体参数详细设计、决策和优化。
⽅案设计
⽅案设计的输⼊在飞机设计的前两个阶段(⽬标确定和概念设计)中确定,并在⽅案设计任务书中给出,⼀般包括:
(1)装载和装载类型
(2)航程或待机要求
(3)起飞着陆场长
(4)爬升要求
(5)机动要求
(6)鉴定基准(例如:试验、航标或军⽤标准)
⽅案设计的主要任务是确定下列主要总体参数:
(1)起飞总重:飞机为了完成设计⽬标任务所需的起飞前总重量。
(2)最⼤升⼒系数:在飞⾏器的仿真计算中,升⼒求解的⼀般表达式是 Y=Cx*q*S,其中q为动压,S为参考⾯积,Cx即为升⼒系数。
(3)零升阻⼒系数
(4)推重⽐
(5)翼载
对应的,⽅案设计的内容可分为
(1)重量估算:计算起飞总重、空机重量、载重、油重等参数
(2)升阻特性估算:计算升⼒系数、阻⼒系数
(3)确定推重⽐和翼载:
(4)总体布局形式选择。
一、总体1.飞机设计的三个主要阶段是什么?各有些什么主要任务?五个阶段:论证、方案、工程研制、设计定型、生产定型✈概念设计:飞机的布局与构型,主要参数,发动机、装载的布置,三面图,初步估算性能、方案评估、参数选择与权衡研究、方案优化✈初步设计:冻结布局,完善飞机的几何外形设计,完整的三面图和理论外形(三维CAD模型),详细绘出飞机的总体布置图(机载设备、分系统、载荷和结构承力系统),较精确的计算(重量重心、气动、性能和操稳等),模型吹风试验✈详细设计:飞机结构的设计和各系统的设计,绘出能够指导生产的图纸,详细的重量计算和强度计算报告,大量的实验,准备原型机的生产2.飞机总体设计的重要性和特点主要体现在哪些方面?✈重要性:①总体设计阶段所占时间相对较短,但需要作出大量的关键决策②设计前期的失误,将造成后期工作的巨大浪费③投入的人员和花费相对较少,但却决定了一架飞机大约80%的全寿命周期成本✈特点(简要阐述)①科学性与创造性:飞机设计要应用航空科学技术相关的众多领域(如空气动力学、材料学、自动控制、动力技术、隐身技术)的成果;为满足某一设计要求,可以由多种可行的设计方案。
②反复循环迭代的过程③高度的综合性:需要综合考虑设计要求的各个方面,进行不同学科专业间的权衡与协调3.飞机的设计要求有哪些基本内容?①飞机的用途和任务②任务剖面③飞行性能④有效载荷⑤功能系统⑥隐身性能要求⑦使用维护要求⑧机体结构方面的要求⑨研制周期和费用⑩经济性指标11环保性指标4.飞机的主要总体设计参数有哪些?①设计起飞重量W0 (kg)②动力装置海平面静推力T (kg)③机翼面积S (m2)组合(相对)参数④推重比T/W0⑤翼载荷W0 /S (kg/m2)5.毯式图步骤①保持推重比不变,改变翼载(x轴变量),获得总重曲线(y轴变量)②推重比更改为另一个值后确定不变,改变翼载(x轴变量),获得总重(y轴变量)。
同时需将y轴向左移动一任意距离。
飞机总体(系统设计方向)工程师岗位岗位职责
飞机总体(系统设计方向)工程师是一种技术性较高的职务,
主要负责飞机总体设计及系统设计方面的工作。
下面是飞机总体
(系统设计方向)工程师岗位职责:
1.负责飞机总体设计及系统设计方面的工作;
2.制定飞机总体设计及系统设计方案,掌握飞机总体设计及系
统设计的理论与技术,了解现有各种不同类型的飞机结构及系统设计;
3.对飞机的组成部分进行研究分析,根据市场需求和技术发展
趋势,制定可行的设计方案;
4.计算机辅助设计与分析、三维模型绘制等,掌握数学、力学、材料学等多门学科知识,熟练掌握一种以上的CAD软件和一种以上
的仿真分析软件,并能运用这些软件进行工作;
5.对设计方案进行评估、设计调整、实验测试,保证飞机系统
的安全、性能和可靠性;
6.协调各个部门间的工作,确保整个设计流程的顺利进行,保
证与客户交流准确、高效;
7.解决设计中的各种技术问题,做到对任何问题都要认真地分析,提出合理的解决方案;
8.根据领域最新科技发展趋势,不断优化设计方案,以提高工
作效率及质量,推进飞机总体设计的技术创新;
9.配合管理层参与项目计划和成本估算等管理工作。
以上就是飞机总体(系统设计方向)工程师岗位职责。
该岗位需要有严谨的理工科思维和较高的掌握工程技术能力,同时,良好的沟通协调能力也是必不可少的。
第一章 绪 论飞机设计是一门应用科学,实践性强、其理论基础广泛,它来源于实践,是几十年飞机型号设计工作实践经验的科学总结。
在逐渐发展成独立的学科以后,它反过来又用于指导飞机设计的实践。
飞机设计学科也是各项先进的航空科学技术综合应用的结果,其内容涉及空气动力学、飞机结构与强度、航空发动机、航空材料、航空电子技术、自动控制及制造工艺等多种学科和专业技术领域。
离开各项先进的航空科学技术,没有坚实的理论基础,飞机设计学科就不可能得到进步和发展。
飞机总体设计课程是飞机设计学科的重要组成部分。
§1.1 飞机设计工作的一般过程在航空科学高度发达的今天,设计一种新型的飞机,从设计方案的提出到试制生产和投入使用,一般都要经过几年,有时甚至是十几年的时间,这是一个很复杂的过程。
简单地归纳起来,飞机设计的过程一般如图1.1所示。
图1.1 飞机的一般设计过程按设计内容的粗细程度和大致的先后次序,飞机设计可以划分为3个有内在联系的不同阶段:1.概念性设计(Conceptural Design);2.初步设计(Preliminary Design);3.详细设计(Detail Design)。
在飞机开始进行设计之前,首先由使用部门提出或由使用部门与设计部门共同拟定设计要求,在概念性设计阶段要对飞机的设计要求进行充分分析、研究和论证,有的文献把这阶段工作称为“外部设计”。
概念性设计阶段的任务是根据飞机的设计要求,对所要设计的飞机进行全面的构思,形成飞机设计方案的基本概念,并草拟一个或几个能满足设计要求的初步设计方案。
主要内容包括:初步选定飞机的型式和气动外形布局;初步选择飞机的主要参数;选定发动机和主要的机载设备;初步选择各部件的主要几何参数;绘制飞机的三面草图;初步考虑飞机的总体布置方案并初步估算性能,检查是否符合飞机设计要求给定的性能指标,然后修改整理所拟定的初步方案,组织专门的评比和论证,选定最合理的方案,经主管部门批准后,进行下一阶段的设计工作。
飞机总体设计师岗位职责飞机总体设计师是一种高级的航空工程师,需要具备深厚的航空知识和工程经验,负责监督、指导和协调飞机的总体设计、开发和生产。
其职责包括以下几个方面:1. 制定总体设计方案。
飞机总体设计师根据客户的需求和飞行性能要求,制定符合标准和规定的总体设计方案。
这需要他们具备深刻的工程洞察力,能够将众多的技术指标综合考虑,并最终确定合理的设计方案。
2. 设计机身外形。
飞机总体设计师需要设计飞机的机身轮廓、机翼、尾翼等外形,考虑到空气动力学效应、对空气的流动、减小空气阻力等方面。
这需要他们对飞机的运动学、气动学和气动噪声等方面都有深刻的了解,并能够运用现代设计工具进行设计和仿真。
3. 确定飞机性能参数。
飞机总体设计师要对飞机的各项性能指标进行分析、计算和预测,如飞行高度、速度、载重等。
在此基础上,他们还要确定飞机的各项技术指标以及相应的试飞计划。
4. 参与飞机制造的全过程。
飞机总体设计师需要在飞机的制造、试验和维护等各个环节中发挥关键作用,确保飞机的完美外形和出色性能。
他们需要与航空工程师、飞机制造商和其他领域的专业人员密切合作,确保飞机安全和可靠。
5. 解决设计中的技术问题。
在飞机的总体设计过程中,设计师会遇到各种技术难题。
飞机总体设计师需要考虑各种可能的情况,并想出合理的解决方案。
这需要他们具备强大的判断能力、创新能力和协作能力。
总之,飞机总体设计师是一种需要具备深厚航空工程知识和熟练技术的高级航空工程师。
他们致力于确保飞机的安全,提高飞机性能和维护飞机的优良品质,并在飞机的制造和服务全过程中发挥重要作用。
一、填空题(每空2分,共30分)1. 按照三个主要阶段的划分方式,飞机设计包括概念设计,初步设计和详细设计。
2飞机结构和刚度规范中,通常规定安全系数为 1.5 。
2. 3机翼的主要平面形状参数中的组合参数有展弦比,根梢比。
4最重要的三个飞机总体设计参数是正常起飞重量,推重比,翼载荷。
3. 5武器的外挂方式包括(列举3种)机身外挂,机翼外挂,半埋式安装。
6根据衡量进气道工作效率的重要参数,一个设计良好的进气道应当总压恢复高,出口畸变小,阻力低,工作稳定。
7布置前三点式起落架时应该考虑的主要集合参数包括擦地角,防倒立角,防侧翻角,轮距,主轮距。
8飞机进气道设计主要包含三个性能参数,分别是进气道出口总压恢复,出口流场畸变,进气道阻力。
9机翼常见的的增升"装置包括:前缘缝翼、前缘襟翼、后缘襟翼。
10发动机类型包括:活塞式发动机、涡轮螺旋桨、涡轮风扇、涡轮桨扇、冲压喷气、液体火箭发动机等。
4. 11飞机的燃油包括三部分,分别是任务燃油,备用燃油,死油。
12起落架的布局形式有:前三点式、后三点式、四轮式、自行车式和小车____________________________5. 13起落架的结构型式:构架式,支柱套筒式,摇臂式14起落架刹车装置分为:弯块式刹车装置、胶6. 15飞机的阻力包括:摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力、诱导阻力、波阻。
_ 16飞机的横侧操纵通常用副翼、襟副翼、扰流片、差动平尾来实现。
7. 17上反角可提高横向安定性,为避免横向安定性过大,大后掠翼飞机一般采用一定的下反角—18机翼扭转包括几何扭转和气动扭转,可以延缓翼梢气流失速。
19 一般来说,若采用涡轮风扇发动机,亚音速飞机采用高涵道比发动机,超音速飞机采用低涵道比发动机。
20在机翼和机身的各种相对位置中,二者之间的气动干扰以中单翼的气动干扰最小,下单翼更适应民用航空运输飞机的要求。
21飞机燃油箱通常有三种类型,包括整体油箱,软油箱,独立油箱。