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航空飞机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解航空飞机的基本结构及其功能，掌握飞机飞行原理。
2. 学生能描述不同类型的航空飞机及其特点，了解航空业的发展历程。
3. 学生掌握航空飞机的飞行器分类、性能指标和用途。
技能目标：1. 学生通过观察、分析和动手实践，提升观察力、思考力和问题解决能力。
2. 学生能够运用航空知识，设计并制作简单的飞机模型，培养动手操作和创新能力。
3. 学生通过小组合作，提高沟通、协作和团队意识。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对航空事业的热爱，激发探索科技的兴趣和热情。
2. 学生在学习过程中，培养勇于尝试、不断进取的精神，增强自信心。
3. 学生通过了解航空业的发展，认识到科技进步对国家和社会的重要性，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为科普性课程，旨在让学生了解航空飞机的基础知识，培养科学素养。
学生特点：五年级学生对新鲜事物充满好奇，动手实践能力强，善于合作学习。
教学要求：结合学生特点，注重实践与理论相结合，激发学生兴趣，培养创新精神和团队合作意识。
通过具体的学习成果分解，使学生在课程结束后，能够达到上述课程目标。
二、教学内容1. 航空飞机基本概念：介绍飞机的定义、分类和用途，使学生了解航空飞机的概况。
- 教材章节：第一章 航空飞机概述2. 飞机结构及飞行原理：讲解飞机的主要部件、功能及飞行原理，帮助学生掌握航空基础知识。
- 教材章节：第二章 飞机结构与飞行原理3. 不同类型的航空飞机：介绍各类航空飞机的特点、应用场景，拓展学生的知识面。
- 教材章节：第三章 航空飞机的类型与特点4. 航空业发展历程：讲解航空业的发展过程、重要事件，让学生了解科技进步对航空业的影响。
- 教材章节：第四章 航空业的发展5. 飞机模型设计与制作：指导学生动手制作飞机模型，培养学生的动手能力和创新能力。
- 教材章节：第五章 飞机模型设计与制作6. 航空知识拓展：分享航空领域的趣事、前沿技术，激发学生的探究兴趣。
飞机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解飞机设计的基本原理，掌握飞机结构、飞行原理和相关术语。
2. 学生能够了解不同类型的飞机及其特点，并能够分析其适用场景和优势。
3. 学生掌握飞机设计中涉及的数学和科学知识，如几何、物理和力学等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识进行简单的飞机设计和模型制作，培养动手操作能力。
2. 学生能够运用计算机软件进行飞机设计的模拟和优化，提高信息技术应用能力。
3. 学生能够通过团队协作，共同解决飞机设计过程中遇到的问题，提升沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对航空事业的热爱和兴趣，增强对科技创新的认识和信心。
2. 学生在飞机设计过程中，学会尊重事实、追求真理，培养严谨、踏实的科学态度。
3. 学生通过团队协作，学会承担责任、关心他人，培养团结协作、共同进步的精神风貌。
课程性质：本课程为跨学科综合实践活动课程，旨在通过飞机设计，将数学、科学、工程技术和信息技术等多学科知识融合应用。
学生特点：六年级学生具备一定的数学、科学知识基础，思维活跃，好奇心强，具备初步的团队合作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手操作和团队协作，提高学生的综合应用能力和创新能力。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 飞机设计基本原理：讲解飞机结构、飞行原理、稳定性与控制等基础知识，涉及教材中“飞行器原理”章节。
- 飞机结构：机翼、机身、尾翼、起落架等部件的作用和设计要求。
- 飞行原理：升力、阻力、推力、重力等力的作用及其对飞机飞行的影响。
- 稳定性与控制：飞机的俯仰、滚转和偏航稳定性，以及飞行控制方法。
2. 飞机类型与特点：介绍不同类型的飞机（如固定翼、旋翼、无人机等）及其适用场景和优势，结合教材中“飞行器类型”章节。
- 固定翼飞机：客机、战斗机等的设计特点和用途。
- 旋翼飞机：直升机、旋翼无人机等的设计原理和应用领域。
科学飞机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解飞机的基本构造及其科学原理，掌握飞行中力的作用、空气动力学基础和飞行动力系统。
2. 学生能够描述飞机发展历程中的重要事件和科学家，了解航空科技进步对社会发展的意义。
3. 学生能够运用所学的科学知识，分析飞机设计中涉及的科学问题，解释飞行中可能出现的现象。
技能目标：1. 学生通过小组合作，设计和制作简单的模型飞机，提高动手操作能力和团队协作能力。
2. 学生能够运用信息技术工具，搜集和整理飞机相关的科学资料，提升信息处理和归纳总结能力。
3. 学生通过观察、实验和探究，培养科学思维能力，提高问题解决和创新能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对航空科学的热爱和兴趣，激发探究未知、挑战自我的精神。
2. 学生在学习过程中，树立科学、严谨的学习态度，增强自信心和自尊心。
3. 学生通过了解飞机发展史，认识到科技进步对国家发展的重要性，培养爱国情怀和民族自豪感。
课程性质：本课程以科学探究和实践操作为主，结合小组合作、信息技术应用等多种教学手段，旨在培养学生的科学素养和综合能力。
学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础，好奇心强，喜欢动手操作，但需引导他们进行深入思考和团队协作。
教学要求：注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，鼓励学生主动探究、积极思考，提高他们的科学素养和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 飞机基本构造与原理- 飞机各部件名称及其功能- 飞行原理：力的作用、空气动力学基础、飞行动力系统2. 飞机发展历程- 世界和中国航空发展简史- 重大航空科技成就及科学家介绍3. 飞机设计与制作- 模型飞机设计原理与制作方法- 小组合作设计与制作简易模型飞机4. 科学探究与实践- 观察与分析飞机飞行中的现象- 实验探究：力的作用、空气阻力、飞行稳定性5. 信息技术应用- 利用网络搜集和整理飞机相关资料- 利用多媒体展示飞机发展历程和科技成果教学内容安排与进度：第一课时：飞机基本构造与原理第二课时：飞机发展历程第三课时：飞机设计与制作（1）第四课时：飞机设计与制作（2）第五课时：科学探究与实践第六课时：信息技术应用与总结交流教材章节关联：本教学内容与课本中“飞行器”章节相关，涵盖了飞行器的基本原理、发展历程、设计制作等方面内容，旨在帮助学生全面了解飞机科学，提高实践操作能力。
直升机总体课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解直升机的基本结构、工作原理及分类。
2. 学生能够掌握直升机的主要性能指标及其影响因素。
3. 学生能够了解直升机在军事、民用领域的应用及其重要性。
技能目标：1. 学生能够通过观察、分析，识别直升机的各种部件及其功能。
2. 学生能够运用所学知识，分析直升机性能与设计参数之间的关系。
3. 学生能够运用团队合作，设计并制作一个简易的直升机模型。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对直升机及其相关领域的兴趣，激发学生探索科学技术的热情。
2. 培养学生尊重和珍视团队合作，树立良好的团队协作意识。
3. 培养学生关注国家航空事业的发展，增强国家荣誉感。
课程性质：本课程为直升机相关知识的学习，结合理论教学与实践操作，以提高学生的理论素养和实际操作能力。
学生特点：学生处于好奇心强、动手能力逐渐提高的年级，对直升机有一定的兴趣，但相关知识体系尚不完善。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，引导学生在探究中学习，培养学生的创新精神和实践能力。
通过课程目标的分解，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 直升机概述- 直升机的定义、发展历史- 直升机的分类及特点2. 直升机基本结构- 机体结构、动力装置- 旋翼系统、尾桨系统- 起落架、飞行控制系统3. 直升机工作原理- 旋翼的空气动力学原理- 直升机的稳定性和操纵性- 直升机的主要飞行性能指标4. 直升机的应用领域- 军事应用：侦查、作战、救援等- 民用应用：交通、旅游、消防、医疗等5. 直升机设计与制作- 直升机设计原则与流程- 直升机模型制作方法与技巧- 团队合作与分工教学内容安排和进度：第一课时：直升机概述、基本结构第二课时：直升机工作原理、应用领域第三课时：直升机设计与制作（理论）第四课时：直升机设计与制作（实践）教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于直升机的基础知识、工作原理和应用领域等内容密切相关，旨在帮助学生构建完整的直升机知识体系，培养学生的实践操作能力。
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。
南京航空航天大学飞机总体设计报告——150座级客机概念设计011110XXXXXX设计要求一、有效载荷–二级布置，150座–每人加行李总重，225 lbs二、飞行性能指标–巡航速度：M 0.78–飞行高度：35000英尺–航程：2800（nm）–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2100（m）–着陆场长：小于1650（m）–进场速度：小于250 （km/h）飞机总体布局一、尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置（一）平尾前、后位置与数目的三种形式1．正常式（Conventional)优点：技术成熟，所积累的经验和资料丰富，设计容易成功。
缺点：机翼的下洗对尾翼的干扰往往不利，布置不当配平阻力比较大采用情况：现代民航客机均采用此布局，大部分飞机采用的位移布局形式2．鸭式（Canard）优点：1.全机升力系数较大；2.L/D可能较大；3.不易失速缺点：1.为保证飞机纵向稳定性，前翼迎角一般大于机翼迎角；2.前翼应先失速，否则飞机有可能无法控制采用情况：轻型亚音速飞机及军机采用3．无尾式( Tailless )优点：1.结构重量较轻：无水平尾翼的重量。
2.气动阻力较小——由于采用大后掠的三角翼，超音速的阻力更小缺点：1. 具有稳定性的无尾飞机进行配平时，襟副翼的升力方向向下，引起升力损失2. 起飞着陆性能不容易保证采用情况：少量军机采用综上所述，采用正常式尾翼布局（二）水平尾翼高低位置选择(a) 上平尾(b) 中平尾(c) 下平尾(d) 高置平尾(e) “T”平尾选择平尾高低位置的原则1.避开机翼尾涡的不利干扰：将平尾布置在机翼翼弦平面上下不超过5％平均气动力弦长的位置，有可能满足大迎角时纵向稳定性的要求。
2.避开发动机尾喷流的不利干扰综合考虑后，选择上平尾（三）垂尾的位置和数目位置-机身尾部-机翼上部数目单垂尾：多数飞机采用单垂尾，高速飞机加装背鳍和腹鳍双垂尾：1.压力中心的高度显著降低，可以减小由侧力所造成的机身扭矩。
2.可显著地降低其侧向的“雷达散射截面”无垂尾：飞翼式布局飞机综上所述，选择单垂尾，上平尾二、机翼的平面形状及其在机身上的安装位置直机翼的特点优点：1.升力线斜率大。
2.低速翼剖面的相对厚度比较大，结构布置、强度和刚度以及重量问题易解决。
缺点：1.速度快时，机翼尾部易失速2.临界M数小，机翼容易产生激波导致，过早出现波阻后掠翼的特点优点：能有效地提高临界M数，延缓激波的产生，避免过早出现波阻。
缺点：1.气动方面：在大后掠角和大梯形比情况下，大迎角时翼尖容易先失速，从而使飞机的稳定性和操纵性变坏。
2.对机翼结构布置及其强度、刚度和重量特性的影响不利。
三角翼的特点优点：1.具有小展弦比和大后掠角的特点，其跨音速气动特性良好，气动焦点变化较平稳。
2.根弦较长，在翼型相对厚度相同情况下，可得到较大的结构高度。
3.三角翼的气动、强度、刚度和重量特性均较好。
缺点：1.升力线斜率较小，飞行速度较小时需较大的迎角，才能提供足够的升力。
2.对于小展弦比大后掠角的三角翼，当迎角较大时，将产生强烈的下洗气流，尾翼布置困难。
后掠翼、三角翼与小展弦比机翼的比较现代民航客机采用机翼的平面形状及其在机身上的安装位置三、发动机（进气道）数目和安装位置发动机数目-单发：操纵简单，附加重量轻，成本低,安全性差-双发（多发）：生存力强安装位置-单发：机身（前、后）-双发：（a）机身尾段（b）机翼下部（c）机翼或尾翼根部（d）短舱翼吊与尾吊布局比较进气道布局头部进气道：1.布置紧凑，机身截面小，进口气流均匀，机炮对进气影响小；2.机头不能装雷达天线或仅装小的雷达天线。
两侧进气道：进气道短，内管损失小，机头便于装雷达天线，结构较复杂。
短舱式：1.进气道短，不占机身内部空间，对内部布置和结构布置无干扰；2.但要增加额外的阻力。
腹部进气道：大仰角进气的性能好，有利于提稿飞机的机动性能。
背部进气道：可利用机身或机翼遮挡进气道，有利于提高隐身性能。
对比后选择，在机翼上吊装两台涡轮风扇发动机四、起落架的型式和收放位置后三点优点：1.尾轮小而轻，设计简单；2.可以利用气动阻力提供减速力。
缺点：1.着陆时操纵困难；2.起飞和着陆滑跑时不稳定；3.后三点起落架不能用于喷气式飞机。
前三点优点：1.适用于着陆速度较大的飞机，在着陆过程中操纵驾驶比较容易。
2.具有起飞着陆时滑跑的稳定性。
3.飞行员座舱视界的要求较容易满足。
4.可使用较强烈的刹车，缩短滑跑距离。
缺点：前轮可能出现前轮“摆振”现象对比后选择：前三点式起落架，安装在机翼上，收起放在机身舱机身外形的初步设计一、客舱布置根据客机的设计参数,要求设计一架座数位150的客机,客舱可设计成二级布置的单通道形式:头等舱12人3排每排2x2人座椅宽度：28in过道宽度：27in座椅排距：36in经济舱138人23排每排3x3人座椅宽度：20in过道宽度：19in座椅排距：32in客舱布局大概如下：二、客舱剖面形状：圆形——表面面积小，有利于减少摩擦阻力；——对于气密舱，有利于承受内压。
宽度：每排座椅：3+3座椅宽度：20in过道数：1过道宽度：19in高度：客舱高度149in——考虑到结构要求，将直径和横截面形状适当放大10in得到149in地板高度：91in——根据同类客机的设计，地板高度=客舱高度x61%内舱剖面形状见下图三、机身外形尺寸机身设计的基本要求•装载要求：有足够大的内部容积–民机：乘客、机组、使用项目、行李、货物、系统安装。
•气动要求：气动阻力小•结构要求:有利于结构布置–机翼、尾翼安装–发动机尾吊布局•适航要求抗坠毁性–应急撤离机身中段设计当量直径D中的确定:D中=DWS+2CSW+2Ttp+2HfwDWS:并排座椅最大宽度（139in）CSW: 扶手与侧壁间距Ttp: 客舱装饰层厚度Hfw：机身框结构高度参考同类150客机的设计，可得到：D中=216in中机身长度L中的确定：L中=N1×Lls+N2×Lsf+N3×Lbg+N4×LeeN 1 ×Lls: 每侧座椅数×座椅排距N 2×Lsf: 每侧服务模块数×相应尺寸这里主要指衣帽间、厨房、洗手间N 3×Lbg:每侧登机口数×登机门宽度N 4 ×Lee:每侧应急出口数×应急出口宽度总结计算得到 L中=1010in机身前后段设计：（参照同类飞机可得到）L前=220in L后=340in综上可得到机身外形大致如下：当量直径D中：216in前机身长度L前：220in中机身长度L中：1010in后机身长度L后：340in机身总长L ： 1570in （39.878m）上翘角： 14deg确定主要参数一．重量的预估1．根据设计要求：–航程:Range ＝2800nm=5185.6km –巡航速度:0.78M–巡航高度:35000 ft=10675m ；声速:a=576.4kts=296.5m/s2．预估数据（参考统计数据）–耗油率C ＝0.6 lb/hr/lb=0.0612 kg/(h·N)（涵道比为6） –升阻比L/D ＝17.63．根据Breguet 航程方程：⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=D L M C a Range W W final initial )ln(代入数据：Range = 2800 nm ；a = 576.4 Knots (巡航高度35000ft) C = 0.6 lb/hr/lb (涵道比为6) L/D = 17.6 M = 0.78 计算得：237.1=finalinitialW W192.0237.111)(11to cruise fuel final to cruise of end to cruise fuel =-=-=-=-=finalinitial W W W W W W W W W4．燃油系数的计算飞行任务剖面图1 Engine Start and Warmup 001.0/to F1=W W2 Taxi out 001.0/to F2=W W3 Take off 002.0/to F3=W W4 Climb 016.0/to F4=W W5 Cruise 192.0/to F5=W W6 Descent000.0/to F6=W W 7 Landing and Taxi in 003.0/to F7=W W 8 Reserve Fuel049.0/to F8=W W总的燃油系数：264.0049.0003.0000.0192.0016.0002.0001.0001.0tofuel toF8to F7to F5to F4to F3to F2to F1to fuel =+++++++=+++++=W W W W W W W W W W W W W W W W W W5．根据同类飞机，假设3个最大起飞重量值W100,000 lbs 150,000 lbs 200,000 lbs toW26,400 lbs 39,600 lbs 52,800 lbs fuelW33,750 lbs 33,750 lbs 33,750 lbs payloadW39,850 lbs 76,650 lbs 113,450 lbs availempty交点：(170728,91906)6．所以最终求得的重量数据：W91906 lbs 0.538emptyW45072 lbs 0.264fuelW33750 lbs 0.198payloadW170728 lbs 1to二．翼载荷和推重比1．界限线图根据设计要求参数，用MATLAB绘制界限线图如下：2．地毯图选取推重比和翼载荷的基本原则为：•翼载荷的值尽量靠右•推重比的值尽量靠下•留有充足的余量综上，选取推重比T/W=0.31；翼载荷W/S=5000（N/m²）对比同类型其他客机的推重比、翼载荷选取数据如下：可见结果合理。
发动机选择一、发动机种类的选择同类型飞机都采用的涡轮风扇发动机，故选取涡轮风扇发动机为飞机发动机。
二、发动机参数的选择1.涵道比、增压比、涡轮前温发动机参数对直接使用成本的影响参考此图，发动机涵道比选择为6.0左右。
增压比、涡轮前温度上升，热效率提高，发动机复杂性提高，成本及维修费用提高。
W=170728 lbs，T=170728x0.31=52925.68 lbs 由推重比T/W=0.31，to故每台发动机的推力需达到26500 lbs。
查数据可得，选取CFM56-5A3，推力为26500 lbs，涵道比为6.0，推重比5.30，压缩比为31.3，涡轮前温度1263°C（A1），净重4995lb，符合要求。
