A380飞机设计特点分析

Airbus A380 PAMELA综述人类历史上三次工业革命彻底改变的人们的生活。

工业化的推广和发展，为人们提供了种类繁多的工业产品，极大地丰富了社会。

同时也带来了一系列亟待解决的问题。

随着产品的淘汰和换代，人们不得不考虑如何适当处理各种生命周期已经或趋于完结的产品。

因此，Process for Advanced Management of End-of-Life of Aircraft(下文简称PAMELA)成为一个新兴并且重要的问题。

以法国为例，每年有数十万吨重量的工业产品结束了它们的生命周期，其中以汽车为主如图1[1]。

由于汽车工业发展历史较长，各项技术也比较成熟，因此相关的End-of-Life产业也相对完善。

和汽车工业以及一些其他行业相比，航空工业，特别是大型民用客机的发展相对较晚，科技集成度也远高于汽车等行业。

同时，由于飞机的服役周期长达几十年。

因此，随着较早服役的民用客机的退役，近年来相关的问题和挑战也日益暴露。

图1空中客车公司的一项数据显示，世界范围内目前平均每年有150架商用客机退役，而在未来的20年内，将会有超过6000架次座位数超过100的飞机退役，如图2[2]所示.而美国的波音公司更是预测这一数字将会超过7000。

图2一些传统的处理退役飞机的方法，比如放置与沙漠中，或者闲置在废弃的飞机场，还有一些只获取金属材料简单的处理方法。

经过这些处理之后的退役客机，不可能再直接应用于航空工业。

波音公司的统计显示，按重量计算，35%的飞机材料成为难以利用的废品，只有65%的材料被应用在相关的工业——又有50%被用于低端工业，如图3[3]。

这项数据和空客对现有处理方式的评估（仅能处理60%[4]左右的材料）基本一致。

图3这显然是对集成度很高的飞机材料的极大浪费，因为实际上退役飞机的很多零部件可以安全地应用在其他行业，例如汽车工业。

如果对某些退役客机进行足够的检修和维护，他们仍然能够继续辅以一段时间。

8条飞机设计中的仿生学原理天鹅绒、鲨鱼皮与飞机在空气动力学设计上的创新有何相干？在航空学领域，越来越多的新想法都来源于自然界中各种各样的结构、器官和材料。

在未来，这些在大自然中经过无数次尝试与检验洗礼的设计仍将成为激发我们创意的巨大源泉。

天鹅绒、鲨鱼皮与飞机在空气动力学设计上的创新有何相干？有一个专门的学科可以给你答案。

此学科致力于从大自然中汲取灵感并效法自然。

它就是“仿生学”。

其设计灵感皆源于自然。

仿生学家通过研究和模仿自然界中最优秀的创意来解决人类遇到的种种问题。

在航空学领域，越来越多的新想法都来源于自然界中各种各样的结构、器官和材料。

在未来，这些在大自然中经过无数次尝试与检验洗礼的设计仍将成为激发我们创意的巨大源泉。

【荷花效应】在现在的进化阶段，荷叶表面的角质可以使其表面的雨水滚落并带走污浊以保持自身的清洁与干燥。

这就是“荷花效应(the Lotus Effect)”。

荷叶的这种特性激发了人们在机舱设备涂层设计上的灵感。

这种涂层可以使水分以滚珠的形式流走并同时去除污物。

这样就提高了飞机的清洁度，同时还能省水，减重，降耗并减少碳排放。

此灵感已经在空客飞机上的卫生间得到了应用。

在未来，座位和地毯的材料也很可能被这样设计。

【可移动的机翼表面】海鸟可以通过喙部察觉出空气中的阵风荷载量(Gust Load)，并通过调节翅膀的形状抑制升力。

新型的空客A350 XWB在机头的探测器就可以检测风力并利用其可移动的机翼表面提高飞行效率。

此设计可以进一步节能减排。

【来自老鹰的翼尖帆设计灵感】对于像草原雕这样的大型鸟类，如果其翅膀过长，转向时的半径就会过大，从而使其在飞翔时无法利用热空气柱上升。

实际上，鹰的翅膀完美地结合了最大的升力和最小的翅膀长度。

它们会将翅尖羽毛向上卷曲，从而形成近乎90°的夹角。

这能减小空气中的漩涡，提高飞行效率。

若按传统方法设计，A380的翼幅将比国标机场可容纳的距离大出3米。

飞行器结构分析飞行器是人类探索天空的重要工具，具有高速、高空、高负载等特点，因此其结构设计具备极高的难度和复杂性。

本文将从材料、形式、布局等方面对飞行器结构进行分析，并探究其在不断变革的技术背景下的发展趋势。

1. 材料分析材料是构成飞行器结构的重要因素，其性能的卓越与否直接影响到飞行器的安全性、经济性和性能指标。

目前常用的飞行器材料主要有金属、碳纤维复合材料、陶瓷等。

金属材料因其强度高、制造容易等特点，广泛应用于飞行器结构中。

其中，铝合金是最常用的金属材料之一，其具有强度高、重量轻、可塑性好等优势，广泛应用于飞行器的主结构中。

碳纤维复合材料则是近年来飞行器结构领域的重要发展趋势，因其比强度高、比刚度高、重量轻等优势，成为高端飞行器结构的主要材料。

另外，陶瓷材料也因其高温承载能力和抗氧化等性能被广泛应用于发动机和喷管内衬等关键部位。

2. 形式分析飞行器结构的形式包括单体结构和组合结构两类。

单体结构即为整体式结构，它将整个飞行器看成一个整体，其优点是刚度高、强度大、成本低，缺点是重量大、维修难度高。

组合结构则是指结构按照功能分为多个部分进行优化，而后组合起来形成一个整体。

其优点是重量轻、寿命长、维修方便，缺点是复杂度高、成本高、强度、刚度和稳定性易受影响。

为了提高飞行器的性能，近年来越来越多的飞行器采用了组合结构。

例如，波音的777飞机采用了水平尾翼和竖尾都是多片构造的复合材料制造，而空客的A380超大型客机则采用了大量的碳纤维材料制造部件，如翼梁、起落架、前机身等都采用了复合材料加强。

3. 布局分析飞行器的布局主要包括平面布局和空间布局两类。

平面布局即为飞行器结构在水平面上的布置，是飞机、直升机等常用的布局方式。

空间布局则是指飞机、卫星等三维空间中结构的分布布局。

在平面布局中，飞机的翼型是最为关键的设计元素之一，它直接决定飞机的飞行性能指标、空气动力学性能以及载荷分布等问题。

在空间布局中，卫星等飞行器的结构布局也有其特异性，常常需要考虑结构强度与重量的平衡、载荷分布等问题。

空客公司成功的机翼设计Ⅰ——A300及A310机翼设计江永泉【摘要】空客公司的成功离不开其先进的机翼设计,其机翼由英国宇航公司负责设计和生产.空客飞机机翼先进的空气动力设计,包括尖峰后加载翼型、超临界翼型、先进跨声速机翼设计——超临界机翼设计、机翼与机身的干扰、翼梢小翼设计、增升装置设计,机翼低重量设计、机翼构型与载荷,详细设计,结构设计和低成本设计等.作为系列论文之一,综述A300及A310的机翼设计特点.【期刊名称】《民用飞机设计与研究》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】机翼;空气动力学;载荷;结构;成本【作者】江永泉【作者单位】上海飞机设计研究院,上海201210【正文语种】中文【中图分类】V214.1+10 引言1970年，欧洲发达国家为争夺世界民用飞机销售市场，成立了欧洲空中客车工业公司。

参加投资和研制的国家有法国、英国、德国和西班牙四国。

根据国际市场的要求，先后设计和制造了A300、 A310、 A300-600、 A320、 A330/A340、A380和A350等先进的高亚声速民用运输机。

这些飞机已成为国际市场上的畅销型号，订购量逐年猛增，打破了美国波音公司在民用飞机销售市场上的垄断地位，最终与波音公司平分秋色。

任何民用运输机成功的关键在于：在要求的整个航程范围内，装载有效载荷的能力；在巡航速度下具有最大效率和安全性。

机翼是这些性能和品质的重要影响因素，机翼的设计是否成功是民用运输机是否成功的关键。

空客公司的A300(包括后来改型的A300-600)和 A310的机翼设计是非常成功的。

本文主要论述这三种机型的机翼设计特点。

1 A300机翼设计特点空中客车工业公司下属的英国豪克·西德利公司(位于哈特菲尔德)在研发A300飞机时的后掠翼设计理念是基于研制“三叉戟”的经验的，其设计特点包括：采用“尖峰”后加载翼型、可改善超声速流，增加升力能力；大的整体机加件和自动铆接结构；压配合安装，改进疲劳寿命；第二代飞行控制系统中，逐步采用碳纤维复合材料。

空客公司采用多种方法提高A380可靠性和维修性魏俊峰作为空客公司的旗舰产品，A380未经问世就已受到业内外的广泛关注。

其卓越的飞行性能、独特的设计理念、先进的技术应用，以及方便快捷的服务等引人瞩目。

特别是空客公司采用了多种创新方法提高飞机的可靠性和维修性，为飞机综合性能的大幅提高奠定了基础。

可靠性和维修性是飞机的重要性能指标，对飞机的安全使用及全寿命成本有着重要影响。

在现代化飞机制造过程中，研究人员在设计阶段就将可靠性和维修性指标列入方案，进行充分的分析论证，以确保未来飞机投入使用时不会花费高昂的维修保障成本，从而显著降低飞机的全寿命周期费用。

空客公司在A380设计生产中充分考虑了多种可行方案，通过设定指标并逐步分解、广泛应用新材料新技术、进行大量模拟试验、开发自我检控系统，以及提供全面周到的服务等方式来保证A380的可靠性和维修性。

一、设定切实可行的可靠性和维修性指标负责A380可靠性的设计维修主管蒂莫西·艾伦曾表示，空客公司切实从可靠性和降低直接维修成本的角度出发来设计飞机，为它设定了非常严格的、远高于A340-600系列的指标。

在设定A380的可靠性指标时，空客设计人员广泛参考空客A340等飞机项目，并充分吸收用户群体对飞机可靠性的意见，由此来为A380设定具体的可靠性和直接维修成本指标。

在项目启动初期，公司为A380设定的可靠性指标是飞机在投入运行两年内使用可靠性达到99%，这意味着故障率须限制在1%的范围内。

为此设计人员将1%的故障率在包括机体、航电设备、机舱系统、推进系统等在内的所有飞机系统中进行分解。

在这一步工作中，设计人员分析比对各航空公司机队的飞行数据，从中发现容易发生故障的系统和潜在隐患，然后将这些数据交付给设计小组，由设计小组的可保障性和维修性专家根据所要求的可靠性指标，结合所有重要的技术状态要求对多种设计参数进行权衡，选定设计方案。

方案确定后，所有飞机子系统的结果数据均填入飞机设计模型，用于确定飞机整体可靠性与设定指标的差值。

民用飞机电传飞控系统浅析摘要：电传飞行控制系统是从上世纪80年代开始在民用飞机上逐步推广使用的飞行控制系统，它取代了以钢索传动为特征的机械操纵系统，重量更轻，安全性更高。

阐述了电传飞控系统的优点及以B777与A380飞机飞控系统为代表的两种典型的电传飞控系统的架构，并简单地分析和对比了两种飞控系统的计算机系统架构。

希望为大型客机电传飞行控制系统的自主设计和研制提供参考与借鉴。

关键词：余度；可靠性；安全性；架构0 引言电传飞行控制系统(fly—by—wire control system)是取代机械操纵系统的电飞行控制系统。

它实质上是一种全权限的控制增稳系统。

驾驶员通过操纵装置(驾驶盘、驾驶杆或侧杆、脚蹬)发出控制指令，由指令传感器将驾驶员的机械指令转换成电信指令，并由电缆传输到飞控计算机，通过作动器驱动舵面偏转，控制飞机飞行。

电传飞行控制系统主要由指令装置、传感器、飞控计算机和作动器等组成。

一般电传操纵系统都采用余度备份系统。

余度设计是为完成规定功能而设置的重复架构、备件等，以备局部发生失效时，整机或系统仍然不至于发生丧失规定功能的设计。

1 电传飞控系统相对机械操纵系统的优势1.1 电传飞控系统带来的收益1.1.1减轻重量一架电传飞控的飞机可能比常规控制的飞机设计得轻，这一部分是因为系统部件的总重量更低的原因，另一部分是因为可以放宽飞机的固有气动稳定性，这意味着作为飞机结构的一部分起稳定性作用的活动面可以被做得更小。

这包括一般位于飞机尾部的水平安定面与垂直安定面。

如果可以减小这些结构的大小，也就可以减轻飞机的重量。

1.1.2可靠性由于使用导线代替了机械传动的传动杆、钢索等，使得系统的结构重量减轻、体积减少、节约了空间、容易安装、维护方便，设计飞机时布局也更加灵活，提高了飞行操纵系统的可靠性和生存性。

1.1.3维护性其次是消除了机械操纵系统的摩擦、滞后等现象，使飞机操纵性得到改善，并且杜绝了机械操纵系统易受弯曲、热膨胀等飞机结构变形的影响。

客机大中小型标准民航客机的大中小型标准民航客机是目前人们出行的主要方式之一，伴随着空中旅游市场的不断发展，民航客机的舒适度、安全性、节能性等方面的要求也越来越高。

为了更好地满足人们的需求，各国制定了客机的大中小型标准，在设计和使用客机时需要遵循这些标准。

一、大型客机大型客机是指座位数超过300座的客机。

大型客机具有以下特点：1.座位数多。

一般情况下，大型客机的座位数在400座左右。

如目前世界上最大的客机A380，就有超过800个座位。

2.航速快。

由于体积大、飞机重量大、发动机强劲，大型客机的飞行速度一般在800公里/小时以上。

3.航程长。

大型客机一般可飞行数千公里，如A380可飞行15600公里，可以实现巴黎到新加坡的直飞。

4.使用成本高。

大型客机的机身体积和重量较大，需要更强大的发动机、更先进的航电设备、更严格的安全措施，而这些都会增加使用成本。

大型客机通常运用在远距离的国际长线航班中，如东京到纽约、北京到洛杉矶等。

二、中型客机中型客机指座位数在100-300座左右的客机，该类型客机在设计和使用时需要遵循以下规定：1.发动机功率介于75千瓦到150千瓦之间；2.最大起飞重量在44吨到100吨之间；3.飞行高度在7600米-12000米之间。

中型客机具有以下特点：1.座位多。

中型客机的座位数各不相同，但数量大都在100到300个之间。

2.航速快。

一般中型客机的飞行速度能够达到900公里/小时以上，如波音787、空客A330。

3.航程适中。

中型客机可在3000-8000公里范围内飞行，适合短中程航线的运营。

4.成本适中。

中型客机与大型客机相比，机身体积和重量较小，使用成本也相对较低。

中型客机多用于国内航线、区域性中短途航班和国际中短途航班，如北京到上海、香港到首尔等。

三、小型客机小型客机是指座位数在10-100座之间的客机，该类型客机在设计和使用时需要遵循以下规定：1.发动机功率在19千瓦到75千瓦之间；2.最大起飞重量在2吨到44吨之间；3.飞行高度在2400米至6100米之间。