6-机舱及装载布置

座椅的设计和安排，特别是可调性和腿部空间 客舱布置和装饰的美感 旅客在舱内的活动空间 客舱内的微气候，即空调系统设计 舱内噪声和声共振 飞机加速度对旅客的影响 爬升和下降时机身的姿态 续航时间 卫生间、休息室和其他设施的舒适和方便程度 服务质量—乘务员服务态度，娱乐、饮食等设施和安排
6.1 机身初始几何参数估计
面积律修形
典型翼身组合体的最大横截面积往往位于机翼中心附 近。在该处“压缩”机身，可使体积分布曲线光顺并 减小最大横截面积。 在机身中移走的体积应在其他地方补充，补充的方法 可以是加长机身，或者在其他地方增大机身横截面积
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3
1
7
6.2 民机客舱设计与布置 －乘客的优选权
2
6.1 机身初始几何参数估计
对一定类型的飞机，机身尺寸的确定受到 严格的“现实条件限制（real-world constraints）”，如一旦知道了旅客人数 和剖面座位数，旅客机机身的长度和直径 也就基本确定了 在初始估计机身几何参数时，可以依据与 起飞总重W0(或称WTO) 之间的统计关系式
Raymer, D. P. Aircraft Design: A Conceptual Approach, 3rd, 1999. （89年版的中译本：《现代飞机设计》,1992） 詹金森, L. R., 辛普金, P., 罗兹 D. （著）, 中国航 空研究院（译）. 民用喷气飞机设计. 2001 《飞机设计手册》总编委会. 飞机设计手册第7卷： 民机构型初步设计与推进系统一体化设计.2000
• 优点：空间能够得到充分利用，适合于直径较小的飞 机或具有多层客舱的大型飞机 • 缺点：结构设计及加工性能不如圆形剖面好，生产成 本较高
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
典型的剖面
其他剖面 —适合于无法采用圆形或多圆剖面的情况，如机 身剖面尺寸较小时，为了满足使用要求而必须采 用其他类型的剖面
圆心位置可初步定在并排座 椅最大宽度的中心点（该点 一般位于扶手平面内）
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
确定地板结构高度
确定地板下货舱形式
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
标准集装箱与货架尺寸
国际航空运输协会 （IATA）指定了标准 集装箱的尺寸 集装箱LD-1、LD-2、 LD-3、LD-4和LD-8 是最普通的型别
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
行李架设计
典型上部行李架示例
剖面调整与最后成形
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
小结：民机机身剖面设计中的主要参数
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 剖面形状 座椅规格 过道数目及宽度 座椅布置形式 客舱地板结构高度 地板下货舱形式 扶手与侧壁间距 客舱装饰层厚度 机身框的结构高度 行李架设计
座舱几何尺寸
典型战斗机座舱尺寸
战斗机座舱的前后气密框的间距一般在 1.55~1.65m之间 座舱处机身宽度一般在1.0~1.65m之间
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6.5 作战飞机座舱布置
典型战斗机座舱
Su-27 F-22
台风
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6.6 武器装载布置
将飞机作战用的武器、弹药装载到飞机上去 攻击目标，是飞机设计的重要任务之一
• • • • • • • • 人体尺寸 座椅尺寸 操作和活动空间 安全弹射离机通道 仪表板、显示器 操纵台 视界—座舱盖 设备安装
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6.5 作战飞机座舱布置
座舱几何尺寸
绘制座舱布置图时，一般采用飞行员人体侧面样 板进行协调 在采用CAD时，可生成飞行员人体数学模型进行 座舱协调
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6.5 作战飞机座舱布置
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
机身剖面直接影响飞机的经济性和舒适性
较大的剖面可使飞机的座椅宽度及客舱过道宽度 增加，提高乘客的乘坐舒适性，但同时会带来飞 机重量和气动阻力的增加，从而导致飞机性能和 经济性变差 虽然较小的剖面对飞机的性能和经济性有利，但 却降低了乘客的乘坐舒适性，从而削弱了飞机的 市场竞争力
过道宽度
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
过道数目与座椅布置形式
不同的座椅选装方案
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
机身剖面当量直径的初步确定
Def Dws 2Csw 2Ttp 2H fw
Def —机身当量直径 Dws —并排座椅最大宽度 Csw —扶手与侧壁间距,取值范 围在 25~75mm Ttp —客舱装饰层厚度,取值范 围在17~35mm Hfw —机身框结构高度，如初取 85mm
良好的外挂布局设计可以使上述缺点变小
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6.6 武器装载布置
新一代作战飞机为了实现大机动、低阻、 超声速巡航，特别是从“隐身”目的出发， 多设立弹舱，将导弹、炸弹，乃至核弹装 入弹舱
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6.6 武器装载布置－炮舱
几乎所有的战斗机炮舱都设在前机身（炮 塔除外）
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6.6 武器装载布置
武器、弹药在飞机上的装载布置形式可分为
内挂式——武器舱 外挂式——机翼、机身下运载
武器舱可分为
炮舱——航炮及其弹药的装载舱 弹舱——炸弹、导弹装载舱
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6.6 武器装载布置
现役的各种作战飞机武器的装载基本上仍采 用外挂方式 外挂方式可分为机身外挂、机翼外挂、翼尖 悬挂、保形运载、半埋式安装等
对新项目而言，决定客舱剖面形状和尺寸是 首先要进行的一项细节设计研究
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
典型的剖面
圆形剖面 —由一个完整的圆构成
• 优点：受力特性好，结构轻，易于加工，生产成本低 • 缺点：空间有效利用率低
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
典型的剖面
多圆剖面 —由多段圆弧和与其相协调的光滑过渡曲线组成
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
座椅选择
双联座 三联座
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
总座数与经济舱剖面每排座数的关系
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
过道数目与座椅布置形式
过道数目主要取决于每排座位数
• 每排不多于6个 －1条过道 • 每排7～12座 －2条过道 • 源自文库排大于12座 －3条或3条以上
注意：教材P.38表3.1对应的应为英制！
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6.1 机身初始几何参数估计
机身长细比＝机身长度／最大当量直径
机身内部体积一定，长细比为3.0左右亚音速 机身阻力最小，长细比为14左右的超音速机身 阻力最小 绝大多数的飞机机身的长细比在两者之间
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6.1 机身初始几何参数估计
面积律修形
在跨音速及超音速飞行时，飞机的阻力主要来自波阻， 即由于产生激波而产生的压差阻力。 面积律是指为了使波阻最小，飞机所有部件的横截面 积叠在一起的分布应该相当与一个最小阻力的当量旋 成体（ “Sear-Haack” 体）横截面积的分布，或分布 曲线比较光滑而无不规则的变化。
Cross-Sectional Area, A/Am ax
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Axial Distance, x/l
Sear-Haack体积分布曲线
6 来源：Introduction to Aeronautics:A Design Perspective
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6.6 武器装载布置
武器的外挂方式的优越性
有较大的空间、良好的使用维护性以及武器发射前易 于截获目标等
外挂武器的缺点
大量的外挂武器会产生很大的阻力，在近声速时它可 能比飞机本身的阻力还大，超声速飞行难以实现 某些机翼外挂物还会给飞机的气动弹性带来麻烦，引 起颤振或抖振 一些外挂武器承受不了超声速飞行时的气动加热 外挂物的存在也损坏了飞机的隐身性能
民用旅客机的主要用途就是舒适而安全地 载运乘客完成他（她）们想要实现的旅行， 客户对客舱内部装饰布置的评价要比对飞 机的其他特征仔细得多 以客舱的细节设计为起点，才能获得优良 的民机设计 民机客舱布置中需考虑的因素中，舒适性 占主要的地位
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6.2 民机客舱设计与布置 －乘客的优选权
决定客舱舒适性的主要因素
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
舱位级别
I级 —豪华级（头等舱） II级 —普通级 （公务舱） III级 —经济级 （经济舱） 包机客舱
对一般民用飞机，经济舱占整个客舱的绝大 部分甚至全部，因此客舱剖面选取主要由经 济舱布置决定
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6.2 民机客舱设计与布置－机身剖面
座舱定位
战斗机座舱在机身上的纵向定位主要取决于 下列几种因素
• • • • • 视界要求 座舱空间要求 气动外形要求 设备舱布置 人员及其他要求
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6.5 作战飞机座舱布置
座舱定位
为减小座舱盖阻力，战斗机座舱盖与 机身外形融合的趋势愈加明显
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6.5 作战飞机座舱布置
座舱几何尺寸
战斗机座舱几何尺寸主要取决于下列因素
＊重要数据来源：Jane‘s All The World’s Aircraft
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6.1 机身初始几何参数估计
机身长度与W0的关系
长度=AW0C (ft 或{m}) 通用航空飞机 —单发 通用航空飞机 —双发 农用飞机 双发涡轮螺旋 桨飞机 飞船 A 4.37{1.6} 0.86{0.366} 4.04{1.48} 0.37{0.169} 1.05{0.439} C 0.23 0.42 0.23 0.51 0.40 长度=AW0C (ft 或{m}) 喷气教练机 喷气战斗机 军用运输机/ 轰炸机 喷气运输机 A 0.79{0.333} 0.93{0.389} 0.23{0.104} 0.67{0.287} C 0.41 0.39 0.50 0.43
专用货机
组合布局
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6.4 民机驾驶舱布置
一般民机机身前部非柱形的机头区的长径比在 1.5~2.0之间 驾驶舱视界对确保安全飞行至关重要，一般给 出巡航、起飞、着陆和滑行阶段的视界要求
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6.4 民机驾驶舱布置
视界图
在飞机构型设计阶段，视界设计实际上就是借助 某一标准视界图，对风档进行合理的构型设计
典型战斗机视界
串列双座飞机视界
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6.5 作战飞机座舱布置
座舱盖
一般分为活动座舱盖和固定前风挡两部分 新型战斗机多采用整体型风挡
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6.5 作战飞机座舱布置
座舱盖
现代战斗机多采用圆弧形前风挡、气泡式活动座 舱盖 对地攻击机一般采用平板式前风挡，以便采用较 厚的防弹玻璃
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6.5 作战飞机座舱布置
SEACD中生成的客舱剖面和舱段
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6.2 民机客舱设计与布置－客舱长度
排距
每一座级的客座总 数除以每排座数得 到需要安装的座椅 平均排数 客舱长度与座椅 排距有关
座椅等级 豪华型 两排座椅纵向间距/mm* 980-1080
*纵向间距应为30mm的整数倍
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普通型 840-870
经济型 780-810
FAR-25对视界的要求
美国机动车工程师协会（SAE）推荐 的视界图（AS580B） －A320、Boeing767
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－A310
6.4 民机驾驶舱布置
驾驶舱的尺寸与布置
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6.4 民机驾驶舱布置
驾驶舱的尺寸与布置
A380座舱模型
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6.5 作战飞机座舱布置
座舱视界要求
座舱视界关系着飞机的作战效能和安全 与飞机机头及两侧的外形、座舱盖形状、尺寸和 结构及翼面布置等因素有关
6.2 民机客舱设计与布置－客舱长度
厨房与卫生间单元
典型数据为每一厨房10~60名乘客， 每一卫生间15~40名乘客
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6.2 民机客舱设计与布置－客舱长度
应急出口
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6.3 民机货舱布置
多数设计中，货物被装载在客舱地板以下 完备的设计要求，应包括货物在前货舱和后 货舱的配置
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6.3 民机货舱布置
飞机总体设计 第六讲
机舱及装载布置
飞机设计研究所 航空科学与工程学院
第六讲 机舱及装载布置
6.1 机身初始几何参数估计 6.2 民机客舱设计与布置 6.3 民机货舱布置 6.4 民机驾驶舱布置 6.5 作战飞机座舱布置 6.6 武器装载布置
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本讲主要参考书目
顾诵芬, 解思适. 飞机总体设计. 北京航空航天大学出版社，2001.