2014-飞机总体设计-4第四讲-总体布局设计-Part1
第一讲-ATA100及手册(30)
维修手册查询
飞机维修工作分类简介
特种维修/非定期检修 一般是由于某种特殊原因而进行的维修。如雷击、 重着陆或颠簸飞行后的检查和修理。
“D检”或“翻修/overhaul” • 这是最高级别的检修。从理论上讲，通过“D检”
或“翻修”，飞机已经完全恢复了其原有的可靠 性，可以承担另一个“D检”周期的飞行任务。 所以，经过“D检”的飞机，其飞行时间将从“0 小时”开始统计。
飞机系统 20-49章 （不连续）
飞机电子系统： 自动飞行、通讯、
仪表、导航
飞机电气系统： 电源、防火、 防冰排雨、 氧气、空调
飞机机械系统： 操纵、液压、燃油、 起落架、空调、APU
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Байду номын сангаасATA100中的特殊章节
其中第5、20、50、70章是较特殊的四章， 是有关维护和修理飞机及发动机所必需的 最基本、最重要的施工标准和工艺要求。
A320-AMM
ATA78
78-32-41/501
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飞机维修工作分类简介
航线维修：航线维修又叫外场维修，是一种低级别 维修。内容：航前、航后和过站（短停）维护。
定期检修：检修周期一般是按A、B、C、D 四级 定检周期来划分，一般有以下关系： 4A＝B；4B＝C；8C＝D （?）
第四章总平面布置
4 总平面布置
4.1总平面布置原则
(1) 港口应按货种、吞吐量、装卸特点、泊位分工及客运量等因素因地制宜合理地划分作业区。对于危险品及污染性最大的货物，宜单独分区。
(2) 作业区布置时，应考虑风向及水流流向的影响。污染性的货物码头或作业区应布置在主导风向的风下侧。危险品码头及作业区应布置在港口的下游，并与其他的码头和作业区保持一定的安全距离。
(3) 顺岸式码头的前沿线一般沿水流方向及地形等高线布置，并考虑扩建时的经济合理地连线顺直岸线的可能。码头应有供船舶运转或回淤的水域。同时必须考虑码头建成后对水流的改变以及岸坡稳定等的影响。
(4) 布置陆域时要节约用地，不占或少占农田，少拆迁。陆域前方应布置生产性建筑物及必要的生产辅助建筑物。其后布置生产辅助物，所需的房屋应合理地合并组合。生活区的布置应符合城镇规划的要求并宜接近作业区。
(5) 作业区内部，应根据装卸工艺和所需的码头库场、铁路、道路及其他的建筑物的数量与布置的要求，以近期为主、并考虑到发展的可能性合理布置。
(6) 作业中建筑物的布置应力求紧凑，但其相互间的距离必须符合现行的《建筑设计防火规范》及其他专业规范的要求。
4.2 船型尺度
设计船型主尺度见表：
表4-1 船型主尺度单位：m
4.3 作业标准及作业天数
4.3.1船舶作业标准
船舶装卸及靠泊作业时允许的风、雨、雾及浪的标准为：
风：≤6级
雨：不大于中雨
雾：水平能见度＞1000m
浪：横浪≤0.8m，顺浪≤1.0m
4.3.2 码头年作业天数
根据码头装卸作业标准，对影响港口作业的各种因素进行统计分析，并考虑风与雨的天数重叠等因素，自然条件影响码头作业的天数为35天，即本码头年作业天数为330天。
《飞机总体设计》电子教案2009最新版-南航-余雄庆-620页-单个PDF
2000.
7.
Torenbeek， Synthesis of Subsonic Airplane Design，Delft University Press, 1982.
8. 余雄庆，徐惠民，昂海松，飞机总体设计，航空工业出版社，2000年。
9. 顾诵芬、解思适等编，飞机总体设计，北京航空航天大学出版社，2001年。
什么是工程设计
• Engineering design is the translation of some set of functional and aesthetic desires into instructions that could be used to construct an object that satisfies these desires.
Integrated Multidisciplinary analysis and optimization
…… aerodynamics
structure performance
conceptual
preliminary
detail
飞机总体设计的重要性
总体设计影响全寿命周期成本的85％！
影 100
• Design in the material world is the process by which ideas, tastes, prejudices, scientific principles and available resources are weighted and combined into a well-defined plan for the eventual construction of an object or system.
利用航路设计图和大圆海图进行航线设计
海员航线设计的方法与步骤
第一部分：航海图书资料的准备与阅读
航线设计必须参考航海图书资料，因为无论是制定航行计划和设计航线，还是在航行过程中，都要仔细阅读和分析航海图书资料，设计安全经济航线，确保航行安全。航线设计所用到的图书资料有如下几种：
1. 海图，包括航用海图（总图、航行图和港泊图）和参考用图（航路设计图，大圆海图）
2. 《世界大洋航路》
3. 《航路指南》
4. 《航海图书总目录》
5. 《无线电信号表》
6. 《进港指南》
7. 《航海员手册》
8. 《灯标和雾号表》
9. 《潮汐表》等
以上图书的内容在《航海学》教材中都有详细介绍，在此不做重复，只针对在航线设计中的作用结合实例做一些阐述
《世界大洋航路》（Ocean Passage For The Word）书号为NP136,本书由两大部分共十章组成，第一部分为机动船航线，由一至七章组成。其中第一章介绍航
线设计知识；第二至七章分别介绍各章所包括海域的气候条件和机动船推荐航线的航行要点。第二部分为帆船航线，由八至十章组成，介绍常用帆船航线。所以我们在航线设计时主要看1-7章内容，本书有两种查阅方法，实例如下：
例1-1某轮某航次拟定由烟台（shanghai）开往西雅图（Sealttle）
第一种方法：
①根据始发港和目的港名称的字母顺序查阅书末的“航线索引”（route index），但找不到“烟台”和“西雅图”我们可以参考“上海”至“Juan deFunca Str”因为“西雅图”在“Juan deFunca Str”的里面。查得7.358
②根据7.358翻到173页“see Diagrams (7.302),(7.356),(7.357)分别查看所列插图，只有7.357符合“烟台-西雅图”在航线上发现“7.198.2，7.365”分别翻到所在页数
飞机设计依据
– 许多机场认为噪声是他们的最大问题。
• 排放要求
– 随着机对队数量日益增加，对机场污染和对气候的影 响将成为重要问题。
• 未来民机的噪声和排放量要求会越来越严格
– 噪声水平和排放量已成为民机主要设计指标之一。
型号合格证、生产许可证、适航证
• 为保证在社会上公共销售和使用的民机都达到标准。管 理部门制定了对新设计的民机按“适航标准”进行审定。
• Cargo capacity
– >7.5 ft3/passenger, bulk loaded.
• Maximum payload capability
– carry full, single class 30” pitch passenger capacity, at 185 lbs/passenger, plus full cargo hold at 8 lbs/ft3.
设计要求的例子（续）
• Maximum Landing Weight (MLW)
– Maximum Zero Fuel Weight, plus fuel reserves for maximum range mission at that payload.
• Maximum Range:
– 2800 nm with typical mission reserves with full dual class passenger load, assuming 225 lbs/passenger.
飞机设计
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航空宇航学院
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平尾的λ和η统计值
机型 737 727 2.40 2.50 A300 B 4.13 2.00 707 3.37 2.375 MD82 5.14 3.00 DC9-30 4.93 2.84 C5A 4.89 2.75 F28 3.83 2.10 三叉 雅克40 戟 4.00 4.33 1.72 2.32
确定A平尾
确定S尾 确定L尾
• 平尾的平面参数设计参考机翼 • 垂尾的平面参数设计参考统计值 • 操纵百度文库的设计参考统计值
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航空宇航学院
单击此处编辑母版标题样式 尾翼外形参数设计的步骤
1. 回顾所选的飞机构型：
- 正常式；鸭式；无尾式；
2. 确定尾翼在机身上的前后位置:
- 先画出机身外形，然后确定尾翼在机身上的前后 位置，尾翼位置尽量靠后。
S升降舵/S平尾 0.25 0.27 0.38 0.26 0.20
S方向舵/S垂尾 0.16 0.24 0.41 0.35 0.16
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摘自：Airplane Design, Part 2, Roskam
航空宇航学院
单击此处编辑母版标题样式
8. 画出尾翼的平面草图
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- 全动平尾，可减小10∼15%。 - “T”平尾， A垂尾可减小5%， A平尾可减小5%。 - “H”平尾， A平尾可减小5%。
飞机订票系统程序设计_课程设计
int i,k,part1,part2。
char name[10]="dianke",password[10]={"\0"}。
char person[10], c[10]="12345"。
printf ("\t\t **********欢迎进入飞机订票管理系统！**********\n\n")。//打印提示信息買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
break。
case 5:booking()。//调用订票模块
break。
case 6:back()。//调用退票模块
break。
case 0:。
break。
}
}while(j!=0)。//判断结束
printf("谢谢使用，再见!\n")。
} //主函数结束
void main()//打印主函数程序信息
#define N 10000
struct flight //定义结构体数组
{
int flightno。
char start[10]。
char end[10]。
char day[10]。
int totalticket。
int sellticket。
}
s[N]。
int i。
int m=0。
#define PRINT "%-d%14s%13s%12s%12d%16d\n",s[i].flightno,s[i].start,s[i].end,s[i].day,s[i].totalticket,s[i].sellticket //定义输出格式茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
临建方案布置及方案编制要求
PART 2临建定位及布置注意事项
• 3、食堂与厕所、垃圾站等污染源的距离不宜小于15m,且不应设在污染源的 下风侧。食堂宜采用单层结构。
中建总公司CI标准 局《安全生产管理办法》建二通<2014>3号 局《施工现场消防安全管理办法》建二通<2014>330号 局《项目部消防安全管理规定（暂行）》建二通<2014>244号
PART 3 方案编制要求
• 2、工程概况及其他概况
至少包含以下内容 一、工程地理位置及周边环境 二、临建概况
2.1、与施工场区位置关系及占地面积。 2.2、临建用房尺寸一览表，如下表
谢谢！
PART 3 方案编制要求
• 9、安全应急预案
A、安全应急小组及职责分工 B、应急救援流程 C、常规应急救援方法 D、应急救援物资 E、应急救援电话 F、应急救援路线及附近医院。
PART 3 方案编制要求
• 10、附图（至少应有下列附图）
序号 名称
备注
01 各阶段总平面布置图
说明与施工现场位置关系、是否 处于塔吊覆盖范围内、水接驳口、 变压器位置、周边道路等等
150座客机概念设计-总体设计报告总体客机飞机设计报告客机设计150座飞机
设计报告
一、设计要求拟定
150座客机概念设计
相关说明：
1.150座客机是市场占有率最高的主力机型（70%-80%）未来20年里，仅中
国国内就有1400多架的市场需求，国际需求更高达20000多架
2.当前市场上同类级别干线客机：波音-737 空客-A320 俄罗斯 MS-21
3.目标：打破传统航空制造商垄断全球航空客机150座级市场的格局，力争设
计出一种更加安全，更加经济，更加环保，更加舒适的150座机干线客机。
采用国际标准，以国内销售为主，打入国际市场，主要满足国内民航大中城市间和短程国际航线的运营需要。
4.设计要求
设计有效载荷：
——150人（平均每人80kg）每人行李总重20kg
——空勤人员：2名驾驶员（平均每人80kg，每人行李总重20kg）
3名空乘（平均每人55kg，每人行李总重20kg）
全部经济舱
每人最大携带行李体积：
座位有效长度：
座位有效宽度：
座位前后间距：
通道宽度：
最大起飞重量（Maximum Take-Off Weight）：
最大着陆重量（Maximum Landing Weight ）：
动力装置选择：2台涡扇发动机
——
——
——
飞行性能指标：
——巡航速度（Cruise speed）：M 0.78
——最大巡航速度（Maximum speed）：M 0.82
——经济巡航高度：10700m
——实用升限：12000m
——最大载重航程（Maximum Range:）：4500km，45分钟待机，10%燃油备份——主要任务段航程（Typical mission (average) Ranges）：
飞机数字化建模
波音公司采用产品数字建模
技术初始进工行作飞说机明产品开发过程：
客户/飞机
集成进度计划
客户需求
首架飞机一号 流程承图诺进度计划 CDS
IWS
IPT 工程设计
几何和分析
零件和 工装装配
数字化预装配
飞机总装 章目录 返回 上一页2下8 一页
设计完成后，所有零件和工艺装备的 设计被当作唯一的权威性三维和二维数据 集。几何模型储存到数据中心的集成数据 管理系统（IDM）中，零件表存入自动零 件表APL系统中。
章目录 返回 上一页3下5 一页
数字化预装配模型将不断更新，直至飞机最 后交付。进行上述数字化预装配设计后，工程部 门一般不再要求制造传统的1级、2级和3级实物 样机；但对于飞机部分内部系统和构件高度密集 的区域，还需制造实物样机。这些部分的实物样 机并不是为零部件的工程设计所需，而是用来进 行产品验证和安装的工作环境试验。
4.2.4.1 数字化产品模型内容 4.2.4.2 工程设计数据的发放 章目录 返回 上一页2下6 一页
4.2 产品数字建模技术及其应用
4.2.1采用产品数字建模技术的企业运行方式：
在飞机的设计和制造过程中，全面应用产品的数 字建模技术就是平常所说的无纸设计和制造技术。无 纸并不是说不再需要图纸，而是意味着不在图板上进 行产品的设计工作，是在计算机上进行产品的三维数 字建模、数字化预装配后，再由三维模型生成工程图 纸。它相应有一整套数字化产品信息的发放、更改、 跟踪和控制系统。这样，对企业的组织结构、管理方 法及其运作方式产生一系列的影响。
飞行器总体设计课程导引
飞行器总体设计课程导引
1. 课程介绍
●本课程是飞行器设计专业学生的专业必修课，主要讲述飞机
总体设计的基本原理和方法。
●系统工程的方法是其处理问题的理论基础，而大量的技术科
学如空气动力学、飞行力学、结构分析与设计、材料工程、
工程热力学、航空电子学、控制学等又构成其解决具体问题
的技术基础。飞行器总体设计的目的就是要将各个分系统（它
涉及各个技术学科）为实现系统的最佳功能而进行恰当的综
合。
●体现工程设计的特点：为一定目的进行设计；为最好的实现
设计目的，需对各个分系统所涉及的技术问题进行全面的(技
术的、经济的)分析、探索，并在此基础上进行最佳的综合折
中。
●工程设计：是指设计人员应用自然规律，通过分析、综合和
创造思维将设计要求(系统要求)转化为一组能完整描述系统
的参数(文档或图纸)的活动过程。
2. 教学内容
●飞机设计阶段的划分和飞机设计的依据
●飞机构形和发动机的选择
●飞机主要参数的确定
●各部件外形设计
●飞机的总体布置
●飞机方案评估分析
●飞机设计新技术
●飞机总体设计实例
3. 教学目标
●掌握飞机设计的一般过程和方法。
●融汇贯通先修专业基础课程的知识：飞机总体设计将综合应用
空气动力学、飞行动力学、航空发动机原理、飞机结构力学、
飞机制造工艺等课程学到的知识。
●提高综合分析、判断和决策能力：面对众多的设计方案中，经
过综合分析，作出决策和选择。
●培养团队合作精神：每4~6个学生为一设计小组，分工协作，
共同完成资料收集和某飞机总体方案的初步设计工作。
●培养制定计划、组织协调的能力：每个设计小组在14周内完
成一个飞机总体设计的初步工作，必须制定计划，分工合理，
Advanced Aircraft Analysis
Advanced Aircraft Analysis (AAA) 飞机总体设计软件
AAA 飞机总体设计软件
通知：飞机总体设计专家——AAA 隆重推出V3.2 点击了解详细信息
Advanced Aircraft Analysis ( AAA ) 飞机总体设计分析软件为美国飞机设计大师Dr. Jan Roskam 设立之DAR 公司所开发，适用于FAR23、FAR25、UAV无人驾驶飞机与Military 规范，为全球飞机公司(如波音公司)、政府部门(如FAA)与学校采用于飞机初步设计、分析、与3-D 绘图的一套完整飞行器总体设计软件工具。计算理论根据Dr. Roskam 与蓝川滔教授所著的12 本飞机设计书籍。使用者参照软件中的指引，即可逐一计算完成飞机设计所需的每一项数据，同时可得知该一数据之计算公式、理论说明、与参考书籍出处。飞机外型尺寸的计算结果可输出至AAA-CAD飞机3-D绘图软件瞬间转为3-D绘图。过去飞机公司需费时数个月才能整合各部门完成一架新飞机的初步设计，现在使用AAA 软件只要几天就可快速获得完整飞机性能与飞行控制特性的数据，及3-D 绘图。过去学生一学期至多只能完成一架飞机的设计数据，现在则可同时进行单引擎小飞机、中型商务客机、大型民航机、与军用飞机等设计分析与3-D 绘图。近年来，美日等国也相继运用AAA 于模拟训练机的设计工作与飞航安全分析。
AAA软件内含丰富专有名辞解释, 数学公式推导来源, 详细图解说明, 相关参考书目页次, 与设计范例等. 上图为AAA软件窗口与名辞图解窗口
《飞机总体设计》电子教案2009最新版-南航-余雄庆-620页-单个PDF
化、结构优化、多学科设 • 全尺寸样机
计优化软件
• 风洞实验
• 工程样机
- 各种机载设备、各系统、
载荷和结构承力系统
• 方案的进一步评估
详细设计
输入
• 初步设计结果 ¾ 飞机外形数模； ¾ 总体布置（数字样机；全尺寸样机）
目标
• 完成可用于制造加工的细节设计图和技 术文件。
工作内容
• 部件设计和零构件设计 • 各系统的设计
飞机设计的基本要求
• 飞机的类型和基本任务
– 类型
• 军用机：战斗机，轰炸机，……. • 民用飞机：客机，货机，公务机，……
– 基本任务
• 飞行任务剖面图
• 有效载荷
– 民用飞机：旅客数；行李重量 ；货物重量 – 军用飞机：空勤人员；武器弹药；装备
飞机设计的基本要求
民机典型飞行剖面图
飞机设计的基本要求
关于性能指标
• 航程
– 航程对飞机重量的确定有很大影响 – 列出覆盖机场的距离，在此基础上确定航程。
反复迭代，多轮逼近
修改方案
设计要求 设计方案 计算和试验
评估
否
是否满足要求？
是否最优？
多学科综合
空气动力学
结构力学
飞行力学
航空发动机
飞机设计
……
工程材料学
自动控制
1-ATA100及手册(22)
• 不同年代制造的飞机依据的ATA100规范版次不同。
ATA100 规范的章节编码规则
• SDS: AMM将通用性、原理性的信息另成一册称为 系统描述部分（Systems Description Section， SDS），类同在01-99页部分的概述内容。
• SDS 给出了飞机系统及子系统的接口、功能及使用 的描述。
ATA100对AMM/CMM页块的规定
主要维护手册
• Practices and Procedures（ P&P）: 维修施工 • P&P的使用方法：根据章节和子章节查找相关
维护手册按章分组情况
ATA100章节
ATA100中的特殊章节
其中第5、20、50、70章是较特殊的四章，是 有关维护和修理飞机及发动机所必需的最基本、 最重要的施工标准和工艺要求。
主要维护手册分类
飞机维护手册分类
客户化手册：针对特定的 客户，没有通用性
非客户化手册：通用
AMM WDM FIM IPC
装配、储存、生产等编写的一本手册，主要 用于LRU的识别、维护及备件查找。
手册有什么用
飞行器总体设计-参考文献
参Байду номын сангаас文献
1 叶格尔C M等著. 飞机设计. 杨景佐等译. 北京：航空工业出版社，1986 2 杨景佐，曹名编. 飞机总体设计. 北京：航空工业出版社，1991 3 Raymer D P. Aircraft Design: A Conceptal Approach. AIAA Education Series, 1992 4 [美]雷曼尔 D P著. 现代飞机设计. 钟定逵等译. 北京：国防工业出版社，1992 5 方宝瑞主编. 飞机气动布局设计. 北京：航空工业出版社，1997 6 Roskam J. Airplane Design. Part I Preliminary Sizing of Airplane, Part II Preliminary Configuration Design and Integration of the Propulsion System. DAR Corporation, 1997 7 朱宝鎏等. 作战飞机效能评估. 北京：航空工业出版社，1993 8 张恒喜等. 现代飞机效费分析. 北京：航空工业出版社，2001 9 顾诵芬等. 飞机总体设计. 北京：北京航空航天大学出版社，2002 10 Stinton, D. The Design of the airplane. Second Edition, AIAA, Inc. 2001 11 Corke, T C. Design of aircraft. Prentice Hall, Pearson Education, Inc. 2003 12 Жеребин А М， Коротин О С. Елементы Внешнего Проектирования Ударных. Москва：МАИ Иэдателъство，1987 13 李学国. 飞机设计中的主动控制技术. 北京：航空工业出版社，1985 14 徐鑫福等. 现代飞机操纵系统. 北京：北京航空学院出版社，1987 15 郭锁凤等. 先进飞行控制系统. 北京：国防工业出版社，2003 16 Sobieski J. etal. Multidisciplinary Aerospace Design Optimization: Survey of Recent Developments. Structural Optimization. Vol.14, No.1. 1997 17 Kroo I etal. Collaborative Optimization: Status and Directions. AIAA20004721.
总体设计说明 (中英文对照)
目录
Contents 第一部分文字说明
Part One Character Description
第一章Chapter 1 建筑设计说明
Architectural Design Description
第二章Chapter 2 结构设计说明
Structural Design Description
第三章Chapter 3 给排水设计说明
Mechanical Design Description
第四章Chapter 4 电气设计说明
Electrical Design Description
第五章Chapter 5 采暖通风设计说明
HVAC Design Description
第六章Chapter 6 节能设计说明
Energy Saving Design Description
第七章Chapter 7 环境保护Environment Protection
第八章消防设计专篇Chapter 8 Special Design Description for Fire Fighting Protection 第九章
Chapter 9
劳动安全卫生
Labor Safety &Sanitation
第二部分扩初设计图纸
Part Two Preliminary Design Drawings
建筑Architecture
结构Structure
给排水Mechanical
电气Electric
暖通HVAC
第一章建筑设计说明
Chapter 1 Architectural Design Description
一、设计依据Design Criteria
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14
4.2 飞机配平形式选择
前翼尖端涡流布置不当，会引起机翼弯矩增加， 阻力增大，所以对于客机常常采用将前翼布置在 机翼的远前下方，减少前翼对主翼的气动影响。
15
4.2 飞机配平形式选择
无尾布局
无尾布局飞机一般采用大后掠角的三角形机翼，用机翼 后缘的襟副翼作为纵向配平的操作面。 无尾飞机配平时，襟副翼的升力方向向下，引起升力损 失，同时力臂较短，效率不高。飞机起飞时，需要较大 的升力，为此必须将襟副翼向下偏，这样会引起较大的 低头力矩，为了配平低头力矩襟副翼又需上偏，造成操 纵困难，配平阻力增加。
4
4.1 飞机型式的含义与内容
飞机型式选择和飞机的设计要求之间不存 在一一对应关系
设计人员应当综合地分析问题，合理妥善地处理一系列 相互矛盾的要求，来正确选择飞机各部件的外形及相互 位置，这些部件的组合就决定了飞机型式。
5
4.1 飞机型式的含义与内容
飞机型式选择的主要工作
6
4.2 飞机配平形式选择
32
4.3 隐身对布局设计的影响
2. 变后向散射为非后向散射 3. 采用一个部件对另一强散射部件的遮挡措施， 如采用背负式进气道，用机身和机翼遮挡进 气道
33
4.3 隐身对布局设计的影响
4. 将全机各翼面的棱边都安排在少数几个非重 要的照射方向上去（大于正前方40°以外）， 使雷达波反射尖峰叠在一起以减少强尖峰个 数
正常式布局
多数飞机采用正常式布局，主要是因为正常式飞 机布局积累的知识和设计经验比较丰富。 飞机正常飞行时，保证飞机各部分的合力通过飞 机的重心，保持稳定的运动。 正常式布局的水平尾翼一般提供向下的负升力， 为了保证飞机的静稳定性 ，飞机机翼的迎角大 于尾翼的迎角。
10
4.2 飞机配平形式选择
26
4.3 隐身对布局设计的影响
雷达散射截面（RCS）的定义
RCS用以度量目标在雷达波照射下所产生的 回波强度大小，用 表示，常用单位为m2或 分贝平方米dBsm RCS越大，说明反射越强，越容易被发现
目标处单位立体角内的 散射功率 4 目标处单位面积上的入 射功率 接收天线处单位面积上 的入射功率 lim 4R 2 R 目标处单位面积上的入 射功率
长度 直径 (mm) (mm) 20 4 13 6 9 3 12磅
横向 头向 RCS(dBsm) RCS(dBsm) -30 -40 -40 -45 -46 -50 -12dBsm
31
4.3 隐身对布局设计的影响
外形隐身设计的基本原则
1. 消除能形成角反射器的外形布局。如采用翼 身融合消除垂直侧面机身与机翼的角反射器， 采用倾斜的双立尾来消除垂直立尾与平尾的 角反射器
幻影III 幻影2000
阵风
8
4.2 飞机配平形式选择
根据配平翼面和机翼之间的相对位置和配 平翼面的多少，通常分为以下几种型式
正常式布局：水平尾翼位于机翼之后 鸭式布局：水平尾翼位于机翼之前 无尾布局：只有一对机翼，但立尾有无不确定 三翼面布局：机翼前面有前翼，后面有平尾
9
4.2 飞机配平形式选择
*参考《飞行器隐身技术－雷达散射截面控制》（武哲）
27
4.3 隐身对布局设计的影响
雷达散射截面的量纲
dBsm 10log(dBsm）
m
2
dBsm
30 20 10 0 -10 -20
1000 100 10 1 0.1 0.01
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4.3 隐身对布局设计的影响
雷达散射截面曲线图
一架飞机的RCS对于不同照射方向，其值不 同，通常用头向或全向的均值来衡量
结构布局 及重量
第四讲 飞机总体布局设计
4.1 飞机型式的含义与内容 4.2 飞机配平形式选择 4.3 隐身对布局设计的影响 4.4 机翼参数选择 4.5 尾翼布置及参数选择
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4.1 飞机型式的含义与内容
飞机型式没有严格的定义。
飞机型式就是飞机的总体气动布局型式。 飞机型式是指飞机部件几何外形特征及装载布置 方案的总称，如机翼、机身、尾翼及发动机、起 落架安装位置、装载布置方案等不同的组合。为 满足不同的飞机设计要求，不同的气动、重量、 刚度和使用维护等各方面的要求，这些部件有各 不相同的外形，其组合又可有不同的型式。 飞机型式是飞机各部件数目，外形和相对位置的 总称
飞机总体设计 第四讲
飞机总体布局设计
（第一部分）
飞机系 航空科学与工程学院
本讲内容在设计流程中的位置
总体布局设计
配平型式选择 机翼参数选择 尾翼参数选择 机舱与装载布置 推进系统设计 起落架布置 部件及分 系统设计
飞机总体布置 和几何建模
多学科设计 优化(MDO)
经济性、环 保性分析
飞机性能综 合分析评估
雷达散射截面的实例
B-52 B-2 F-16 幻影2000 F-117 F-22 ----150平方米（头向） ----0.03平方米（头向） ----3平方米（头向） ----9平方米（头向） ----0.02平方米（头向） ----0.05平方米（头向）
序号 1 2 3 4
名 称 蓝翅蝗虫 工 蜂 绿头苍蝇 成年鸭子
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4.2 飞机配平形式选择
其它新概念布局介绍 翼身融合体（Blended Wing Body, BWB ）
机翼与机身高度融合 气动效率较高，但因其无垂尾，对操稳控制系统 的要求也较高
3.2 飞机配平形式选择
支撑机翼（ Strut-Braced Wing ）
在常规布局飞机机翼上增加一个支撑 可减小机翼弯矩，增大展弦比和升阻比，减轻重量
正常式布局
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4.2 飞机配平形式选择
正常式布局
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4.2 飞机配平形式选择
鸭式布局
鸭式布局是飞机最早采用的布局型式，莱特兄弟 设计的飞机就是鸭式布局，但是由于鸭翼提供的 不稳定的俯仰力矩造成鸭式飞机发展缓慢。 随着主动控制技术的发展，鸭式布局技术日趋成 熟，鸭式飞机在中、大迎角飞行时，如果采用近 距耦合鸭翼型式＊，前翼和机翼前缘同时产生脱 体涡，两者相互干扰，使涡系更稳定，产生很高 的涡升力。
缺点是由于增加前翼使得飞机的总重有所增加
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4.2 飞机配平形式选择
三翼面布局
F-15E
F-15S/MTD验证机 19
4.2 飞机配平形式选择
前掠翼布局
前掠机翼具有后掠机翼的气动优点，但不存在后掠机 翼翼梢分离的缺点：在迎角增大时，机翼根部最先进 入失速。因为失速区不包围副翼，这样的失速不导致 飞机横向操纵性的丧失。这就提高了飞行的安全性， 并提高了超音速飞机的大迎角机动性能。 前掠翼布局之所以 还未被广泛应用， 是因为前掠机翼的 弯扭扩散的问题。
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4.2 飞机配平形式选择
因此，无尾式布局的飞机通常采用扭转机翼的办 法，保证飞机的零升力矩系数大于零，这样可以 有效的降低飞机飞行时的配平阻力。 无尾式布局同正常式布局飞机相比有如下的优点 • 飞机结构重量轻 • 隐身特性好 • 气动阻力较小 • 超音速阻力更小
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4.2 飞机配平形式选择
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4.3 隐身对布局设计的影响
5. 采取措施消除强散射源：对于进气道，采用 进气口斜切及将进气道设计成S弯形；武器 尽量内埋，取消外挂
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4.3 隐身对布局设计的影响
6. 结构细节设计，包括铆钉、台阶等的处理， 以及将口盖边缘和缝隙等设计成锯齿形状 7. 当某些部件不能采用外形隐身措施时，可以 利用吸波材料降低回波强度
4.2 飞机配平形式选择
联翼布局
与常规布局相比较，联翼优点如下： 提高了抗弯扭强度，减轻了结构重量 提供直接升力和直接侧向力控制能力 减少了诱导阻力 减少了跨音速和超音速波阻， 可以更好的采用面积律
鲲鹏-700 （北航3305 T6）
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4.2 飞机配平形式选择
BURNELLI布局
T9（330504） Vs. F-16（Demo）
计算软件：SEACD 入射波长： 0.03m （X波段） 计算方法：不考虑遮挡的物理光学法
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4.3 隐身对布局设计的影响
雷达散射截面和探测距离
L~4
RCS(m2)
L 10 5 1 0.1
L(km)
100 84 56 32
0.01
18
30
4.3 隐身对布局设计的影响
设计思路是让机身也参与产生升力。但是如果 采用增压客舱，机身将变得非常重 对于大型运输机而言，Burnelli的应用有待深 入的研究
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4.2 飞机配平形式选择
斜翼布局
在跨音速范围内，斜机翼布局与常规固定后掠 或变后掠机翼飞机相比，有利于降低阻力。 只有一个转轴代替了常规变后掠机翼的两个转 轴。有利于降低飞机的结构重量。
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4.1 飞机型式的含义与内容
飞机型式选择在飞机设计中的地位和作用
飞机设计过程中，影响飞机性能的重大决策基本 上都是在飞机型式选择过程中作出的 飞机的气动力特性、强度刚度特性、使用维护性 能、制造工艺性能等各个方面的特性，在飞机的 型式确定下来以后就基本上确定了 正确地选择飞机型式对设计速度和设计质量有很 大的影响 不恰当的飞机型式，会引起以后设计中的重大返 工。如果在风洞试验甚至在试飞之后，发现飞机 的性能或操纵安定性差，则可能推翻整个方案， 就会大大影响设计速度
B-2专用恒温机库
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复习题
1. 飞机型式选择的主要内容是什么？ 2. 简述飞机鸭式、无尾式和三翼面布局的 特点。 3. 简述飞机外形隐身设计的基本原则。
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谢 谢！
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4.3 隐身对布局设计的影响
隐身技术的基本概念
隐身技术(Stealth Technology)又称为低可探测 技术(Low Observability Technology)，泛指为 了减少飞机被敌方侦察手段扑捉 、跟踪和攻击所 采用的设计技术，涉及的侦察手段包括雷达、红 外线、光电和目视等。
三翼面布局
在正常式布局的基础上增加了水平前翼构成的， 它综合了正常式布局和鸭式布局的优点，有望得 到更好的气动特性，特别是操纵和配平特性
• 增加前翼可以使全机气动载荷分布更为合理，减轻机翼 上的气动载荷，有效的减轻机翼的结构重量； • 前翼和机翼的襟副翼，水平尾翼一起构成飞机的操纵控 制面，保证飞机大迎角的情况下有足够的恢复力矩，允 许有更大的重心移动的范围； • 前翼的脱体涡提供非线性升力，提高全机最大升力。
飞机总体配平型式也就是飞机的气动布局 型式，通常指不同承力面的安排型式。 机翼是产生升力的主要部件，前翼、水平 尾翼和垂直尾翼等是辅助承力面，用于保 证飞机的操纵性和稳定性。
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4.2 飞机配平形式选择
飞机配平型式的选择是一个复杂的创造性 的设计过程，技术因素是首先要研究的问 题。另外，飞机型式选择还会受到其他非 技术因素的制约，例如：市场 、设计人员 的风格和习惯等。
＊近距与远距鸭翼的更多介绍 －方宝瑞，《飞机气动布局设计》
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4.2 飞机配平形式选择
鸭式布局的难点是鸭翼位置的选择和大迎角时 俯仰力矩上仰的问题。由于鸭翼位于飞机的重 心之前，俯仰力矩在大迎角的情况下提供较大 的抬头力矩（上仰力矩），不能够稳定的飞行 ，因此必须提供足够的低头力矩来平衡之
• 在后机身加边条（X-29） • 限制放宽静稳定余度 • 采用发动机推力矢量技术等