民用飞机机头外形设计与研究

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民用飞机外形全参数化设计研究【摘要】作为飞机概念设计的重要工具，飞机外形的参数化模型由于参数多，结构复杂，一直是人们研究的重点。

本文根据飞机外形设计的具体要求，深入分析飞机部件外形特征，提取几何定位参数，对飞机外形的数学模型用二次曲线、样条曲线和基于形状函数/分类函数变换等几何建模方法和物理意义明确的参数在CATIA平台上建立了一套结构层次清晰的飞机外形全参数化设计模型。

建立的民用飞机总体外形全参数化模型可以把原来飞机外形复杂的画图过程转化为以飞机参数驱动的几何外形自动化设计过程，从而提高飞机外形设计的可设计性和可计算性并为以后进一步实现民用飞机多学科设计优化系统打下基础。

【关键词】飞机外形全参数化;CATIA造型;几何建模方法;自动化设计引言飞机概念设计在飞机设计中处于先锋和核心地位，而外形设计又是概念设计中的核心。

无论技术要求分析论证，还是总体各主要参数的分析和优化，以及后续的结构设计，装备设施布置，无不落实到飞机的机体构形和机体各部分的几何外形尺寸定义及它们之间的相对位置关系的确定上。

因此，找到一个崭新的方法，快速生成方案阶段所需的总体外形，直接关系到设计周期的长短和设计质量的保证。

[1]因此在概念设计阶段进行飞机外形全参数化设计，无论是从气动分析的角度还是从提高效率和精度的角度出发，都具有非常重要的现实意义。

1、参数化几何建模方法飞机外形全参数化设计是对外形设计输入条件、要求及与外形相关的标准、规范进行分析和转化，然后提炼出能反映总体设计思想并能决定飞机外形的几何参数，通过修改这些几何参数中的一个或多个，自动完成飞机外形相关部分的改动[2]。

由于飞机各个部件的外形复杂程度和对曲面的要求需采用不同的数学模型，不同的建模方法来描述。

[3]文献[4,5]中曾建立过简单的飞机外形参数化模型，但未考虑各部件的外形特点，应用范围受到限制。

本文将综合考虑各种关系，建模时综合运用二次曲线方法、样条方法、基于形状函数/分类函数变换(Class function/Shape function Transformation，简称CST)的方法进行几何建模。

民用飞机外形参数化技术研究乔朝俊（第一飞机设计研究院西安 710089）摘要：本文通过对民用飞机各部件外形特征的分析，根据民机设计参数及各部件的外形设计特点，对翼吊布局民机的主要部件进行了参数化外形成型研究，提出了民机外形参数化设计方法和思路，为民机方案设计阶段外形快速设计提供基础。

关键词：参数化快速成型民机1 引言随着飞机设计手段的不断提高，飞机方案设计阶段的技术工作越来越详细，对飞机参数的选取优化、飞机部件选型的大量估算分析工作的主要输入条件之一就是飞机的几何外形。

传统的几何外形建模方式应经难以适应方案阶段飞机参数优化和部件选型对几何外形的要求，因此，开展外形参数化和参数化建模技术研究就显得尤为迫切。

通过该项技术的研究建立一套以飞机参数驱动的几何外形参数化建模系统，满足飞机方案设计对飞机外形的需求。

参数化成型的基础是几何参数的提取和三维外形的全参数化，本文就是根据上述需求，以民用飞机的主要设计参数为基础，提出了民机部件外形参数化的初步技术设想，为民用飞机参数化快速几何成型提供理论支持。

2 民用外形特征分析民用飞机的主要用于旅客和货物的运输、周转，它要求在相同的最大起飞重量基础上尽量增大飞机的载客（货）量，以获得最大的经济效益。

目前投入航线运营的喷气式民用飞机其布局形式主要有两种：发动机安装在机翼下方的翼吊布局和发动机安装在机身后部的尾吊布局。

除这两种形式外，还有翼吊和尾吊混合形式布局，还有各种特殊布局。

本文主要针对翼吊和尾吊两种典型布局民机进行分析研究。

对于翼吊和尾吊布局民机而言，可将其划分为机身、机翼、平尾、垂尾、发动机短舱、短舱挂架、翼身整流包、操纵面、襟翼滑轨/支臂整流罩等部件。

这些部件中，各部件外形特征如下：1) 机身和发动机短舱外形类似于圆柱，其剖面形状可以用多段圆弧或二次曲线来描述，但发动机短舱唇口和机头外形特征完全不同，机头上由于布置有驾驶舱风档而使该处外形成形非常复杂，短舱唇口由于气动力要求较高，其外形也较复杂。

民用飞机研究报告
民用飞机研究报告是指对民用飞机进行详细研究及分析的报告。

该报告通常涵盖以下内容：
1. 民用飞机的设计及结构：研究飞机的外形设计、机体结构、机翼形状等方面，包括对飞机的载荷、速度、气动力学等特性的分析和研究。

2. 动力系统：研究飞机的发动机设计及性能，包括推力、燃料效率、噪音等方面的分析和研究。

3. 航电系统：研究飞机的航电系统设计，包括飞行控制系统、导航系统、通信系统等方面的分析和研究。

4. 安全性能：研究飞机的安全性能，包括飞机的飞行稳定性、安全控制系统、事故逃生系统等方面的分析和研究。

5. 环境保护性能：研究飞机的环保性能，包括减少噪音、减少颗粒物排放等方面的分析和研究。

民用飞机研究报告的目的是为了提高飞机的安全性、经济性和环保性，以满足人们对空中交通的需求。

同时，该报告也为飞机制造商和航空公司提供技术支持和指导，促进民用飞机产业的发展。

直升机飞行器结构和设计的研究和发展一、引言随着科技的发展，人类创造了越来越多的高科技产品，其中直升机作为一种非常独特的飞行器，有着广泛的应用，例如在军事、消防、海上救援、德州扑克游戏下载平台、医疗等领域。

直升机与传统固定翼飞机不同，它可以实现垂直起降和停留在空中，因此在需要无着陆场地的任务中，直升机通常是首选。

本文将介绍直升机飞行器结构和设计的研究和发展。

二、直升机结构与设计直升机的结构设计非常复杂，它主要由机身、主旋翼、尾旋翼、发动机和驾驶舱等部分组成。

其中，机身是直升机的骨架，也是承受所有载荷的主体部分。

主旋翼则是提供直升机升力的部分，它由一个旋转的桨叶组成，并通过旋转产生空气动力学力，推动直升机升空。

尾旋翼则负责控制直升机的方向，它采用推力型结构，通过不停地改变旋转方向推动直升机转向。

发动机是直升机的动力之源，它向主旋翼和尾旋翼提供能量。

驾驶舱则装载了驾驶员和座位，以及操纵直升机的控制系统。

除此之外，直升机的结构设计还包括许多复杂的系统，例如副旋翼控制系统、自动升降控制系统、飞行仪表等。

这些系统可以使直升机更加稳定和精准地飞行，提高安全性和效率。

三、直升机飞行器的发展直升机飞行器作为一项先进的技术，其发展历史可以追溯到20世纪早期。

在这个时期，一些著名的飞行员和机械师开始尝试制造直升机，并进行了许多的实验和研究。

直到1940年代，直升机的结构和设计才逐渐被完善，并用于军事和民用领域。

在21世纪，随着科技的不断发展，直升机飞行器也不断得到改良和升级。

随着计算机技术的应用，许多先进的飞控系统和自动控制系统被引入到了直升机设计和制造中。

此外，新材料的应用和新技术的开发也为直升机设计带来了广阔的前景。

未来，直升机飞行器的技术发展有望引领其中最前沿的技术和设计进步。

例如，一些科技公司正在研究开发垂直起降和水平飞行交替的定向飞行技术，以提高性能和效率。

同时，对于更为先进的应用领域，例如太空探索和高空作业等，直升机的设计也需要进一步完善和创新。

民用飞机研制流程研究近年来，随着民航业的迅速发展和人们出行需求的增加，民用飞机的研制愈发重要。

民用飞机研制包括初步设计、方案评价、详细设计、制造、装配、测试等多个环节，下面将对其进行详细介绍。

一、初步设计初步设计是民用飞机研制的起点，也是最重要的环节之一。

初步设计阶段目的是确定飞机的性能、结构方案、布局和起飞重量等参数，以满足用户需求和市场需求。

在初步设计阶段，一般分为以下几个步骤：1.确定飞机的任务性能和总体架构飞机的任务性能主要包括巡航速度、最大航程、最大起降重量、机身长度和宽度等基本性能参数。

总体架构包括机头、机身、机尾和机翼等主要部件的结构布局。

2.制定飞机性能要求和技术指标根据飞机的任务性能和总体架构确定其性能要求和技术指标，对于有特殊要求的民用飞机，还需要确定其特殊性能参数。

3.制定飞机结构设计方案飞机结构设计方案应根据飞机性能参数和技术指标进行设计，包括飞机材料、零部件和结构布置等。

结构设计方案要既满足技术指标要求，又能尽可能降低整机重量，提高安全性和可靠性。

4.制定性能试验方案性能试验方案包括静力试验和疲劳试验等，主要是为了验证设计方案的正确性和可行性。

二、方案评价在初步设计完成后，需要对设计方案进行评价，确定其可行性和经济性。

1.飞机方案评估飞机方案评估主要是对飞机的性能、结构、价格和市场等方面进行评估。

评估结果将决定飞机设计是否进入下一步工作。

2.技术经济评价技术经济评价主要是通过对飞机研制的投入和产出进行比较，确定设计方案的经济性和投资收益率等。

三、详细设计在方案通过评估后，方案可以进入到详细设计阶段。

详细设计是将初步设计方案细化、完善和优化的过程，也是设计阶段中最为繁琐和复杂的环节，主要包括：1.部件设计部件设计包括发动机、机翼、起落架、机身、油箱、驾驶舱和控制系统等各个部分的设计，需要满足结构强度、整机质量、经济性和可靠性等要求。

2.装配方案设计装配方案设计是将每个部件进行组装，以达到整机的要求。

飞机外观设计的要求1. 引言飞机外观设计是一门综合性的学科，它不仅考虑到飞机的外观美观，还需要考虑到飞机的气动性能、结构强度以及安全性等方面。

本文将探讨飞机外观设计的要求，帮助设计师们更好地进行飞机外观设计。

2. 外观美观的要求2.1 每个飞机的外观设计应该具有独特性，能够吸引人的眼球。

2.2 外观设计应与飞机的用途和功能相匹配，打造出符合飞机品牌形象和市场需求的外观。

2.3 外观设计要求简洁、流线型，减少飞机的空气阻力，并提高飞行效率。

3. 飞机气动性能的要求3.1 飞机外观设计应考虑到飞机的升力和阻力，使其在不同飞行状态下保持良好的操控性和稳定性。

3.2 飞机外观设计应将风阻降至最低，减少飞机在飞行过程中所受到的阻力，从而提高飞行效率。

3.3 外部构件如翼尖、增升装置等的设计应能够减小湍流，降低飞机的阻力和噪音。

4. 结构强度的要求4.1 飞机外观设计应具备足够的结构强度，能够抵御各种外部荷载，保证飞机在飞行过程中的安全性。

4.2 外部构件如机翼、尾翼等的设计应具备足够的刚度和强度，以承受各种气动载荷和机械载荷。

4.3 外部构件的连接方式、材料选择等也是外观设计中需要考虑的关键因素，它们应能够确保整个飞机结构的稳定性和安全性。

5. 安全性的要求5.1 飞机外观设计应考虑到乘客和机组人员的安全需求，合理布置逃生通道，确保紧急情况下的迅速疏散。

5.2 外部构件的设计应避免尖锐物体和边角，减少因飞机失事或着陆时外部构件对人员的威胁。

5.3 飞机外观设计应考虑到各种气候条件和环境因素，确保飞机在恶劣天气下的可靠性和安全性。

6. 结论飞机外观设计是一项综合性的任务，要求设计师在考虑外观美观的同时，兼顾飞机的气动性能、结构强度和安全性等方面的要求。

通过合理的外观设计，可以提高飞机的飞行效率、降低飞机的阻力，并使飞机在飞行过程中更加稳定和安全。

飞机气动外形优化设计及气动弹性研究随着航空技术的不断发展，飞机的外形设计也逐渐趋向于多样化和高度精细化。

而气动优化设计是飞机设计中的重要部分之一，旨在通过优化飞机的气动性能，提高飞机的飞行效率、降低燃油消耗和降低飞机噪声。

而气动弹性研究则是在飞行状态下考虑飞机结构的变形和振动影响，优化飞机的稳定性和安全性。

本文将分别从气动外形优化设计和气动弹性研究两方面进行讨论。

一、飞机气动外形优化设计气动外形设计是航空工程中至关重要的环节之一，正常运行特征的设计要求至少在低于失速速度的整个减速过程中是稳定和可控、难以发展升降颠簸和滚转颠簸振荡。

实现这一目标的常用方法是通过气动优化进行飞机细节设计来实现。

近年来，许多仿生学方法和机器学习技术也被用于飞机气动外形优化设计，从而实现对飞机气动特性的进一步探索。

（一）气动外形和构造设计气动外形设计主要包括机身的截面和前缘后缘的形状、机翼的扭曲、飞翼的稳定剪力桿。

通过优化飞机的外形设计，可以大大改善飞机的气动性能，从而提高飞机的效率和可飞行时间。

例如，在设计翼型时，翼型不仅要考虑翼型效率，还要充分考虑翼型的气动性能和翼面的扭曲角度。

在整个气动外形设计过程中，需要综合考虑流体动力学、机组的飞行能力和机体的稳定性等因素，以实现更好的气动优化。

（二）气动外形特性和飞行动力学特性的计算为了进一步提高飞机的气动性能，气动外形特性和飞行动力学特性的计算也是非常重要的。

气动外形特性包括飞机的升阻比、最大升力系数等，而飞行动力学特性包括飞行稳定性和控制特性等。

在设计飞行器时，可以用计算方法来进行外观设计，同时还可以使用计算流体力学（CFD）方法来模拟空气流动，通过调整飞机外形来控制飞机气动干扰和空气流动。

二、气动弹性研究随着飞行器性能的不断提升，人们不仅对其气动外形进行了深入的研究，同时也逐渐开始关注其弹性研究。

作为航空工程的重要组成部分，气动弹性研究主要是通过考虑飞机表面的变形和振动来优化飞机的稳定性和安全性。

民用飞机设计与研究投稿经验朋友们！今天我就来跟你们唠唠我在民用飞机设计与研究投稿这事儿上的那些经历，那可真是一段有笑有泪、充满各种小插曲的旅程啊。

记得那时候，我和我的几个小伙伴儿，都是对民用飞机设计充满了热情的家伙。

我们天天凑在一起，讨论各种奇奇怪怪的想法，就盼着能搞出点啥名堂来，然后投稿给那些专业的期刊啥的，让大家都瞧瞧我们的厉害。

有一次啊，我们经过了好几个月的埋头苦干，终于完成了一篇自认为还挺不错的关于民用飞机新型座椅设计的研究论文。

为啥是座椅设计呢？这事儿还得从我们其中一个小伙伴儿的亲身经历说起。

那是有一次，我们一起坐飞机出去玩儿。

在飞机上，那个小伙伴儿就一直抱怨这座椅不舒服，说坐得时间长了，屁股都快麻了，腿也伸不直。

他一边嘟囔着，一边还不停地调整坐姿，那模样就跟在座椅上跟“魔鬼”做斗争似的。

我们其他人也跟着打趣他：“你呀，就别折腾了，忍忍就到地方了。

”可他不依不饶地说：“不行啊，你们没感觉到这座椅设计得多不合理吗？要是我以后能参与飞机设计，非得把这座椅改改不可！”就这么着，我们几个就被他的这股子劲儿感染了，决定就从飞机座椅设计入手，开展我们的研究。

我们查阅了大量的资料，还专门去一些飞机制造工厂参观学习，跟里面的工程师们交流。

那些工程师们刚开始看我们几个小年轻，还挺不屑的，觉得我们就是来凑热闹的。

其中一个工程师还笑着问我们：“你们几个小娃娃，懂啥飞机设计啊？”我们可不服气了，就跟他争论起来，把我们前期准备的一些想法和资料都拿出来给他看。

他看了之后，眼神里多了几分惊讶，说：“哟，没想到你们还真下了不少功夫啊。

”然后就开始耐心地给我们讲一些实际操作中需要注意的问题。

经过一番努力，我们的论文终于完成了。

在投稿之前，我们那叫一个紧张啊，心里就跟揣了只小兔子似的，砰砰直跳。

我们反复检查论文，生怕哪里出了错。

我们选了一家比较权威的期刊投了过去。

然后就是漫长的等待，那等待的日子可真难熬啊。

每天我们都会聚在一起讨论：“会不会被录用啊？”“要是被退稿了可咋办啊？”就这样，过了大概两个月，我们终于收到了回复。

民用飞机结构设计及优化随着全球空中旅行的不断发展，民用飞机越来越成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

然而，飞机的安全和可靠性始终是人们关注的焦点。

在这方面，飞机的结构设计和优化是至关重要的。

本文将针对民用飞机结构设计及优化进行探讨。

一、飞机结构设计的重要性飞机的结构系统包括：机体、翼面、舵面、起落架和引擎等。

这些部位的设计必须严格遵循工程力学的计算，不仅要保证飞机的刚度和强度，并且需要满足一定的轻量化要求。

因此，飞机结构的设计是空中旅行中最重要的组成部分之一。

飞机结构设计的具体目的有以下几点：1.保证飞机的安全性：在极端环境下仍能保持机体的完整性，确定每个部位所能承受的极限负荷。

如翼面的设计要确保在飞行过程中，能够承受来自各种飞行状态和飞行条件下所产生的动态载荷，如气动载荷、机械载荷、温度载荷、压力载荷、撞击载荷等。

2.保证飞机的稳定性：设计结构时需要根据以往经验、试验验证和模拟计算等多方面的因素来确定飞机的结构参数，以保证飞机在多种气流环境中保持稳定姿态。

3.满足降低重量的需求：为了使飞机在满足强度和稳定性的前提下，降低机体重量以提高燃油效率。

如使用新型材料、设计新的结构形式等。

二、常见的飞机结构设计材料现代飞机结构的材料通常要求重量轻、强度高、刚度好、寿命长等，为此常用的材料有以下几种：1.铝合金：轻量化材料的重要代表，具有可塑性、韧性好、强度高的特点。

2.钛合金：强度比铝合金高，耐腐蚀性好，并且具有良好的高温强度和微动疲劳寿命。

3.复合材料：是由两种或两种以上的材料组成的复合材料，由于进一步地降低了重量、提高了强度等多重因素的考虑，在现代飞机结构材料的选用中得到了重视。

三、飞机结构优化飞机结构的优化通常包括以下两个部分：1.重量轻量化：在满足足够的强度和稳定性前提下，尽可能地减少机身重量。

主要措施包括使用轻量化材料、降低机身结构密度、优化布局等。

2.改进结构特性：为了提高飞机的整体性能，需要在满足强度和稳定性前提下，进一步优化结构的性能特征，这包括以下几点：（1）减少结构噪声和振动：采用设计结构、降低飞行噪声和改进液压等方面的措施。

民用飞机机头外形设计与研究作者：邹运佳来源：《科技传播》2014年第15期摘要本文结合机头外形设计的相关约束条件，分析了机头外形定义的关键参数，提出了一种流线型机头外形设计的方法和思路。

关键词参数化建模；机头外形；民用飞机中图分类号V22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0104-021 概述飞机机头外形为飞机等直段之前部分的外形，包括驾驶舱视窗（主风挡、侧窗）、前起落架舱门、雷达罩和前登机门等部件的外形。

机头外形设计其主要目的是为驾驶员提供足够的工作空间，保证驾驶员有良好的视野，满足机载设备的安装空间要求，在满足使用要求的情况下使气动性能最优。

2 机头外形设计相关约束机头外形设计需要面对多方面的约束，是在矛盾中寻求一种平衡的过程，以下内容对相关约束条件进行了研究。

2.1 内部布置约束内部布置要求的约束，包括雷达天线的包络面，侧显区域，侧壁区域，平显区域、顶部空间等。

与驾驶舱内部布置密切相关的主要有两个因素，即设计眼位和座椅参考点。

设计眼位（Design Eye Position）是当驾驶员处于正常驾驶状态，两眼之间连线的中点所在位置，是飞机承制方用于确定驾驶舱内部和外部视野以及驾驶舱几何尺寸而选择的一个设计基点，该点坐标为：（XE，YE，ZE）。

座椅参考点（Seat Reference Point）是当座椅受到一个第50百分位数的人体载荷，其坐垫和背垫成压缩状态时，坐垫表面的一条切线与背垫表面的一条切线之间的交点，该点与眼位点位于同一展向站位平面内并通过Les、Hes两个参数确定，地板到座椅参考点的距离由Hsf参数确定。

设计眼位处的上、下视线分别由Au，Ad两个参数确定，设计眼位到风挡的距离由Lwe参数确定，风挡的倾斜角度由Aw参数确定，风挡的长度则由风挡与上下视线的交点确定。

如图1所示：《民用飞机驾驶舱视野要求》（HB 7496-97）：标准左驾驶员视野如图2所示，右驾驶员视野对称。