飞机设计导论2(第二章)精品PPT课件

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3. 涡桨发动机 涡轮输出轴功率带动螺旋桨 构造和涡喷基本相同 增加两个要求 涡轮级数相应增加 减速机构 为使发动机紧凑，可采用离心式压气机 也有采用两套涡轮：燃气涡轮连压气机；自由涡轮转速低，连螺旋 桨减速器 动力分配：90%拉力（螺旋桨产生），10%推力（尾喷管产生） 应用： 800km/h以下 油耗接近活塞式，燃烧煤油，马力大，用于中速支线飞机
三、空气喷气发动机
• 1. 喷气发动机原理 • 化学能转化为机械能 推力 • 推力的产生 • 发动机内的气流燃烧，膨胀，向后排出，产生反作用力，飞 机向前 • F=ma=m[(v2-v1)/Dt]=(m/ Dt)(v2-v1)=G(v2-v1) • G 每秒喷出的燃气的质量 • F=G(v-v0) v 燃气喷出的速度 v0 飞行速度 • 依靠内部气体的排出产生的反作用力 高空、无空气处不受影响 • 而螺旋桨依靠外部介质（空气）产生的反作用力 高空受影响
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• 发动机是飞机的核心部分，飞机的心脏
– 构造复杂，自成系统
• 为飞机提供动力。
– 发动机、螺旋桨、辅助动力装置及其他附件
• 分类：活塞式
– 四冲程汽油内燃机
喷气式
– – – – 涡喷 涡桨 涡扇 涡轴
一、活塞式发动机
• 1，原理 组成：气缸，活塞，曲轴，连杆 • 四冲程：进气：进气活门打开，油、气进入气缸，活塞下移 • 压缩：进气、排气活门关闭，曲轴惯性向上，混合气体受 压缩，至上死点 • 温度，400，压力，10几个大气压 • 工作：上、下死点的容积比称压缩比，在5-8之间。 • 点火，燃烧，活塞向下快速运动，产生机械能 • 温度，2500℃，压力，50-75个大气压 • 排气：曲轴从下死点惯性旋转，活塞向上，进气活门关闭， 排气活门打开 • 废气排出 • 每次循环：往复两次，四个冲程

经济性能设计
燃油经济性
在保证飞行性能的前提下，通过 优化飞机气动外形、减轻结构重 量、提高发动机效率等措施，降 低飞机的燃油消耗率。
维护经济性
通过采用先进的维护理念和技术 手段，降低飞机的维护成本和停 场时间，提高飞机的出勤率和利 用率。
直接运营成本
包括燃油费、维护费、机组人员 工资等直接与飞机运营相关的成 本。设计中需要考虑如何降低这 些成本以提高飞机的经济性能。
采用遗传算法、模拟退火等启发 式算法，处理飞机设计中的复杂 问题，寻求全局最优解。
利用代理模型对飞机性能进行快 速评估，减少计算量，提高优化 效率。
多学科优化方法探讨
多学科设计优化（MDO）
综合考虑气动、结构、控制等多学科因素，实 现飞机总体设计的协同优化。
分解协调方法
将复杂问题分解为若干子问题，分别进行优化 后再进行协调，降低问题求解难度。
06
确保飞机满足适航法规和标准的要求，包括噪声、排放等 环保指标。
02
飞机总体布局设计
布局形式的选择与特点
常规布局
水平尾翼和垂直尾翼都 放在机翼后面的飞机尾
部。
鸭式布局
水平尾翼位于机翼的前 面，具有较好的大迎角
特性。
无尾布局
没有水平尾翼，靠机翼 后缘襟翼或扰流片等部
件实现俯仰操纵。
三翼面布局
在常规布局上增加一对 鸭翼。
垂直尾翼
主要功能是保持飞机的方 向平衡和操纵飞机的方向 运动。
V型尾翼
由左右两个倾斜的垂直尾 翼组成，像是固定在机身 尾部带大上反角的平尾。
起落架布局设计
前三点式起落架
自行车式起落架
两个主轮对称地布置在飞机重心之后， 前轮位于机身前部。

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《航空航天导论》课程讲义第二篇（汪海）第二讲军民用飞机分代与先进技术1、军用飞机分代与标志性先进技术2、民用飞机分级与标志性先进技术1、军用飞机分代与标志性先进技术自从人类社会出现了飞机以后，世界航空工业最初的发展均来自历次战争的刺激。

可以说，军事需求是推动军用机更新换代的动力，空气动力学，喷气推进技术，电子技术，计算机技术和材料技术等是军用飞机得以迅速发展并推动其更新换代的技术基础。

从第二次世界大战至今，战斗机已从第一代发展到第四代。

各代战斗机的基本特点：第一代：中等展弦比后掠翼，高亚音速机动，光学瞄准，尾随攻击，中空突防。

发动机推重比4。

第二代：小展弦比大后掠三角薄翼，高空高速可超音速作战，安装单脉冲雷达、机炮和红外导弹，近距格斗，高空突防。

发动机推重比5 6。

第三代：采用边条翼或近耦合鸭翼，中低空高机动性，安装脉冲多扑勒雷达和综合航电系统。

安装机炮近距全向导弹、中距导弹。

近距格斗，全向攻击，超视距作战，中低空突防。

发动机推重比8。

第四代：采用气动布局与隐身技术综合设计，实现超音速巡航和高机动性，安装相控阵雷达和高度综合航电系统，安装发射后不管导弹、近距全向攻击导弹，以超视距作战为主兼顾近距格斗，高空突防。

发动机推重比10。

1.1第一代战斗机主要是指二战后发展起来的亚音速喷气式战斗机，该机可以通过中空突防以避开地面炮火，在朝鲜战场上发挥了巨大作用，完全淘汰了螺旋桨飞机。

如美国的F-85、F-86、前苏联的Миг-15、Миг-17等。

这一代战斗机吸取了两次世界大战空战的经验，飞行速度和高度都有明显提高。

后掠翼设计技术的成熟和应用，使第一代战斗机的最大M数达到0.9左右。

后掠角的作用主要是增大飞行临界马赫数，推迟波阻出现的M数及减少波阻。

主要特点：1）气动布局与主要性能：采用常规气动布局，中等展弦比后掠机翼，后掠角35°～40°，展弦比4～6，相对厚度8%，高亚音速大机动，M max=0.9，H max=15km，M巡航=0.8，机动性较好，盘旋过载4.5g，最大法向过载5.0g。