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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。
国内使用的喷气式公务机设计班级： 0111107学号： 011110728姓名：于茂林一、公务机设计要求类型国内使用的喷气式公务机。
有效载重旅客6－12名，行李20kg/人。
飞行性能：巡航速度： 0.6 - 0.8 M最大航程： 3500－4500km起飞场长：小于1400－1600m着陆场长：小于1200－1500m进场速度：小于230km/h据世界知名的公务机杂志B&CA发布的《2011 Purchase Planning Handbook》，可以将公务机按照价格、航程、客舱容积等数据分为超轻型、轻型、中型、大型、超大型。
根据设计要求，可以确定我们设计的公务机属于轻型公务机：价格在700-1800万美元、航程在3148-5741公里、客舱容积在8.5-19.8立方米的公务机。
与其他公务机相比，轻型公务机主要靠较低的价格、低廉的运营成本、在较短航程内的高效率来取得竞争优势。
由此，从中选出一些较主流机型作为参考二、确定飞机总体布局1、参考机型庞巴迪航空：里尔45xr、里尔60xr巴西航空：飞鸿300、塞斯纳航空：奖状cj32、可能的方案选择：正常式前三点起落架T型平尾 / 高置平尾 + 单垂尾尾吊双发涡轮喷气发动机 / 翼吊双发喷气发动机 / 尾吊双发喷气发动机小后掠角梯形翼+下单翼 / 小后掠角T型翼+中单翼 / 直机翼+上单翼3、最终定型及改进1）正常式、T型平尾、单垂尾①避免机翼下洗气流和螺旋浆滑流的影响：1、减小尾翼振动；2、减小尾翼结构疲劳；3、避免发动机功率突然增加或减小引起的驾驶杆力变化②“失速”警告（安全因素）③外形美观（市场因素）④由于飞机较小，平尾不需要太大，对垂尾的结构重量影响不大2）小后掠角梯形翼（带翼梢小翼）、下单翼①本次公务机设计续航速度0.6-0.8M，处于跨音速范围，故采用小展弦比后掠翼，后掠角大约30左右，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。
②翼梢小翼的功能是抵御飞机高速巡航飞行时翼尖空气涡流对飞机形成的阻力作用，提高机翼的高速巡航效率，同时达到节油的效果。
③采用下单翼，起落架短、易收放、结构重量轻；发动机和襟翼易于检查和维修；从安全考虑，强迫着陆时，机翼可起缓冲作用；更重要的是，因为公务机下部无货物仓，减轻机翼结构重量。
3）尾吊双发涡轮喷气发动机，稍微偏上①主要考虑对飞机的驾驶比较容易，座舱内噪音较小，符合易操纵性和舒适性的要求。
②机翼升力系数大③单发停车时，由于发动机离机身近，配平操纵较容易；④起落架较短，可以减轻起落架重量。
⑤由于机翼与客舱地板平齐有点偏高，为了使发动机的进气不受影响，故将发动机安排的稍稍偏上。
4）前三点起落架，主起落架安装在机翼上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。
4、三视图草图三、主要参数的确定1、估计巡航阶段燃油系数在重量估算中，最关键的是估算巡航阶段燃油系数。
根据设计要求：--航程Range=4000km; --巡航速度：M=0.7； --巡航高度：12000m ；--声速：a=576.4kts(296.5m/s)；预估数据（参考统计数据）：--耗油率C=0.6（涵道比假设为6） --升阻比L/D=14.6根据Breguet 方程：lninitial finalW Range a L W M C D =⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭计算得：246.1W =W finalinitial所以：W fuel cruise /W to =1-1/1.246=0.197燃油系数主要由任务剖面中巡航阶段确定，其它阶段（除巡航阶段以外）的燃油系数为：参照算例中各阶段燃油系数2165.0003.00197.0013.0002.00005.0001.0=++++++=WWtofuel2、估算飞机最大起飞重量（lb ） 每位乘客80kg 并携带20kg 行李Wto 60,000 35,000 10,000 Wfuel 12,990 11,077.5 2,165 Wpayload 2,425 2,425 2,425 Wempty44,58521,497.55,140最终求得的重量数据：重量lb比例Wto235001Wfuel5087.750.2165Wpayload24250.1032Wempty15987.250.68033、估算推重比和翼载荷15002000250030003500400045000.10.20.30.40.50.60.70.80.91翼载荷(N/m 2)推重比界 限 线 图起飞距离平衡场长抗风要求进近速度着陆距离第二阶段爬升巡航1巡航2根据界限线图，选择如下技术指标： --翼载荷：W/S=3400N/m2--推重比：T o /W to =0.35(10N/kg) 计算得：--机翼面积：S=31.35m2--发动机推力：T o =37307.78N --单发推力：T'=18653.89N四、发动机选择根据飞行高度和飞行速度选择发动机类型根据巡航马赫数M=0.7,飞行高度12000m ，选择涡轮风扇发动机。
根据初始参数，查找出3个系列5种型号的发动机，简介如下：（一）、TFE731系列由美国霍尼尔有限公司研制的双转子齿轮传动涡轮风扇发动机。
该型发动机按照喷气公务机的主要要求（噪声小、性能好、经济、安全可靠）制造。
它的设计点为H=12200m，M=0.8。
并同时将发动机的维修性与性能和质量放在同等重要的位置。
TFE731—4 (起飞推力1815daN) 曾用于“奖状”Ⅶ生产型公务机。
TFE731—5 (起飞推力1915daN) 拥有更高的涵道比风扇，采用了新型的低压涡轮驱动。
曾用于“霍克”125—800型飞机。
TFE731—40—200G (起飞推力1890daN) 采用TFE731—5的风扇，用了新的高压气机，高压涡轮和齿轮箱。
曾用于”湾流”100型飞机。
（二）、PW500系列由加拿大普拉特·惠特尼公司研制的一种大涵道比涡轮风扇发动机。
它继承了JT15D发动机的优点，在可靠性、寿命方面也比较好。
PW545B (起飞推力1775daN) 该系列最新型的一台发动机，曾用于塞斯纳“奖状”XLS飞机。
（三）、PW300 系列同为普·特公司研制的一种双转子中等涵道比涡轮风扇发动机。
它的研制主要针对那种高速、低成本、跨大陆飞行的公务机。
PW305A (起飞推力2081daN) 曾用于庞巴迪公司的“利尔喷气”60飞机。
参照以上表格的分析，在推重比和可靠维修性方面，五种发动机都不错。
对于PW305A，虽然在推重比和耗油方面有着优越的特性，但其迎面推力还是比较低的，不能把它放入优选的行列。
PW545B的静推力较小，因此以上两台发动机作为在推力需要较大调整时的选择对象。
TFE731—40—200G的推重比在三个中低了一点儿，但它有着不俗的静推力和耗油率，这也是我们很需要的。
所以将TFE731—40—200G作为首选对象所以将TFE731—40—200G作为首选对象，其它两台可作为适当调整备选对象。
在今后的设计过程中将更适合的发动机装配给飞机。
技术数据最大起飞推力 (daN)TFE731—4 1815TFE731—5 1915TFE731—40—200G 1890巡航推力（H=12200m，M=0.8,daN）TFE731—4 413TFE731—5 425TFE731—40—200G 449起飞耗油率（kg/(daN·h)）TFE731—5 0.494TFE731—40—200G 0.481巡航耗油率（kg/(daN·h)）TFE731—4 0.786TFE731—5 0.792TFE731—40—200G 0.748推重比TFE731—4 4.97TFE731—5 5.05TFE731—40—200G 约4.76空气流量（海平面，静态，kg/s）TFE731—5 64.86TFE731—40—200G 65.77涵道比TFE731—5 3.48TFE731—40—200G 2.90总增压比TFE731—5 17.5TFE731—40—200G 22涡轮进口温度(最大起飞状态，℃)TFE731—5 952TFE731—40—200G 1022进口直径(mm)TFE731—4 716TFE731—5 754TFE731—40—200G 716宽度(mm)TFE731—4 869TFE731—5 858TFE731—40—200G 847长度（mm）TFE731—4 1464TFE731—5 1652TFE731—40—200G 1547干质量(kg)TFE731—4 373TFE731—5 387TFE731—40—200G 406五、机身外形设计1、中机身设计飞机典型座椅宽度座椅宽度：23英寸典型过道宽度：19英寸座椅与机舱边距：10英寸在完成客舱布置基础上，将客舱内壁向外增加100－140mm 公务机底板下无货运集装箱座椅排距：38英寸（9人5排） 厨房卫生间（客舱后部）考虑到座椅和厨卫，加间距4英寸考虑公务机的舒适性，在第一排前部布置一张桌子，同时左侧空间用于布置乘客登机门，位于机身左侧，桌子长度取20英寸。
故中机身总长度：英寸中246365*3820L=++=2、前机身设计参考同类飞机前机身长径比，确定本机前机身长径比为1.9 前机身长度：英寸前17195*8.1L==3、后机身设计参考同类飞机后机身长径比，确定本机后机身长径比为3 后机身长度：英寸后28595*3L==尾部上翘角：11°机身总长度：L=702英寸 长径比：λ=7.4六、机翼外形设计1、翼型选择 设计升力系数：L C S v L W ⋅⋅==221ρqS W C L 1)(⋅= 在初步设计时，近似认为c llC =C l 三维机翼的升力系数 c l 翼型的升力系数--翼载荷：Wto/S=3400N/m2 ; --机翼面积：S=31.35m2; --巡航速度：M=0.7； --巡航高度：12000m ； 得到升力系数511.0C =l根据设计升力系数选出合适的翼型 采用NACA6翼型，参考翼型数据网站 由后续的相对厚度范围10-16%选择原则：1、翼型在其设计升力系数附近，具有最有利的压力分布，其阻力系数最小，升阻比也比较大。
2、在设计升力系数附近阻力越小越好。
3、较好的失速特性：最大升力系数较高，失速过程比较缓和。
4、俯仰力矩系数应较低或中等大小为宜，以防止过高的配平阻力；5、翼型的结构高度尽可能大，以利于减轻结构重量和内部布置；综上，选择NACA 65(1)-4122、机翼平面形状的设计①展弦比AR机翼的展弦比 AR=l2/S 大小对机翼的诱导阻力系数、零升阻力系数和升力线斜率方面的气飞机类型展弦比（AR）轻型飞机 5.0～8.0涡桨支线客机11.0～12.8公务机 5.0～8.8喷气运输机7.0～9.5超声速战斗机 2.5～5.0AR=8算的L=15.8m②梯形比λ当λ=0.4时，升力分布接近椭圆形，故许多低速飞机η为0.4左右；λ 减小，可减轻机翼结构重量；λ减小，有利于布置起落架；飞机类型梯形比轻型飞机 1.0～0.6涡桨支线客机0.6～0.4公务机0.6～0.4喷气运输机0.4～0.2超声速战斗机0.5～0.2λ=0.4③后掠角χ对于亚声速飞机：Λ=0或Λ< 15o (用于调整重心）对于高亚声速飞机：Λ= 25~40；可以提高临M界数，延缓激波的产生。
