91078-飞机总体设计-1. 第一讲-绪论-0303
飞机总体设计FuDan_SG
2.1 飞机的设计要求
设计要求的提出—民用飞机 民用飞机很难说有什么“固定客户”，因 此要发展什么样的飞机，一般由飞机公司 提出初步设想，经过与可能用户的商讨， 再制定设计要求 设计要求也需要有正确的预见性，因此必 须必须进行长期的市场调查和详细的分析 研究
37
2.1 飞机的设计要求
任务剖面
试制原型机 设计定型阶段 —进行定型试飞 生产定型阶段－少量改进，小批量生产
4
1.2 什么是飞机总体设计？
飞机设计的范围
—主要涉及论证、方案和工程研制阶段
飞机设计的三阶段划分方式
见下页
5
1.2 什么是飞机总体设计？
设计要求
概念设计
（Conceptual Design）
初步设计
（Preliminary Design）
目标：完成可实现加工的细节设计。
15
详细设计
工作内容
1. 部件设计和零构件设计 2. 各系统的设计
液压系统 环控系统 起落架系统…… 3. 详细的重量重心计算 4. 强度计算报告 5. 静强度、动强度和寿命试验 6. 系统的地面台架试验 7. 工装设计
16
详细设计
方法与手段
1. CAD 2. CAM（FEM） 3. 结构优化设计 4. 系统可靠性设计 5. 试验
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课程评分内容与方法
设计报告 笔试 得分：
50% 50% 设计报告 + 笔试成绩
设计报告评分标准： 1）正确性和合理性 2）清晰性
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设计报告内容
设计要求拟定 飞机布局型式的确定 飞机主要参数计算 部件外形设计 飞机总体布置 重量重心计算 气动特性分析 飞行性能分析计算 三面图 总结
飞行器总体设计-简介
课程特点
①综合性 飞机总体设计涉及多学科领域、是一门综合性学科，它不同于飞行 力学、结构力学、发动机原理、飞行控制等一些分析性学科，它须综合 应用各门有关的分析学科的知识与各项先进的航空科学技术。
• ③实践性 • 飞机总体设计又是一项实践性很强的学科，不仅要培养学 生的定性分析能力，还要培养学生的定量计算分析能力，为配合 学生学习掌握飞机总体设计的知识和方法，我们还编写了一套飞 机总体设计软件及详细的使用手册。学生利用这一软件，可以实 现飞机总体设计的各个环节和全部过程，对飞机总体设计方案进 行权衡，改变设计参数，提高飞机性能。
• 本书吸收了国外一些成功的飞机设计经验数据、计算公式，对学生掌握飞机 总体设计方法很有帮助。尽管与实际应用于工业界的方法相比，本书列出的 设计与分析技术是简化了的，但课程内容安排符合学生认识规律。通过这门 课的学习，使读者在定性分析能力、定量估算能力、综合运用能力等方面得 到锻炼提高。
• 本书是国防科工委‘十五’重点教材。在普通高等教育‘九五’国家级重点 教材“现代飞机总体综合设计”一书基础上，经过几年教学实践，做了修改 补充。保持并加强理论严谨、系统性强的特点，力图接近工程实际，对从事 飞机设计的工程技术人员有参考价值，并便于读者自学。
飞行器总体设计教材
国防科工委‘十五’ 规划教材
《飞 机 总 体 设计》
主编 李为吉 编者 李为吉 王正平 艾剑良 杨华保
前
言
• 本书是航空高等院校飞行器设计专业本科生的必修课教材，重点讲述了飞机 总体设计的基本原理和方法。强调飞机总体设计的综合协调、折衷权衡、反 复迭代等特点，通过几个循环，由简到繁完成飞机的总体设计，锻炼增强学 生的综合分析和决策问题的能力。
目
第1章 绪言 第2章 飞机初始总体参数与方案设计
飞机总体设计PPT课件
经济性能设计
燃油经济性
在保证飞行性能的前提下，通过 优化飞机气动外形、减轻结构重 量、提高发动机效率等措施，降 低飞机的燃油消耗率。
维护经济性
通过采用先进的维护理念和技术 手段，降低飞机的维护成本和停 场时间，提高飞机的出勤率和利 用率。
直接运营成本
包括燃油费、维护费、机组人员 工资等直接与飞机运营相关的成 本。设计中需要考虑如何降低这 些成本以提高飞机的经济性能。
采用遗传算法、模拟退火等启发 式算法，处理飞机设计中的复杂 问题，寻求全局最优解。
利用代理模型对飞机性能进行快 速评估，减少计算量，提高优化 效率。
多学科优化方法探讨
多学科设计优化（MDO）
综合考虑气动、结构、控制等多学科因素，实 现飞机总体设计的协同优化。
分解协调方法
将复杂问题分解为若干子问题，分别进行优化 后再进行协调，降低问题求解难度。
06
确保飞机满足适航法规和标准的要求，包括噪声、排放等 环保指标。
02
飞机总体布局设计
布局形式的选择与特点
常规布局
水平尾翼和垂直尾翼都 放在机翼后面的飞机尾
部。
鸭式布局
水平尾翼位于机翼的前 面，具有较好的大迎角
特性。
无尾布局
没有水平尾翼，靠机翼 后缘襟翼或扰流片等部
件实现俯仰操纵。
三翼面布局
在常规布局上增加一对 鸭翼。
垂直尾翼
主要功能是保持飞机的方 向平衡和操纵飞机的方向 运动。
V型尾翼
由左右两个倾斜的垂直尾 翼组成，像是固定在机身 尾部带大上反角的平尾。
起落架布局设计
前三点式起落架
自行车式起落架
两个主轮对称地布置在飞机重心之后， 前轮位于机身前部。
91077-飞机制造工艺-第一章 绪论(网)
第一节 飞机制造的一般性问题
飞机的制造过程
为毛坯制造、零件加工、装备安装和试验四个阶段。 通常飞机制造仅指飞机机体零构件制造、部件装配
和整机总装等。飞机的其他部分，如航空发动机、 仪表、机载设备、液压系统和附件等由专门工厂制 造，不列入飞机制造范围。但是它们作为成品或半 成品在飞机上的安装和整个系统的联结、电缆和导 管的敷设，以及各系统的功能调试都是总装的工作， 是飞机制造的一个组成部分。
需采用新的保证互换性方法-模线样板工作法 生产准备工作量大，需要大量模具、夹具、型架
等工艺装备，数字化制造技术 批量变化范围大，手工劳动量大,现采用柔性制造
技术 零件加工方法多种多样，装配劳动量比重大 生产协作性强，推行并行工程
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模线样板工作法
由于飞机零件的复杂性，在设计这些工 艺装备时必须根据飞机理论图和三面图 绘制与飞机实物同样大小的飞机外形理 论模线和飞机结构模线，作为飞机制造 的重要依据。
飞机制造工艺
飞机系 贾玉红
1
教学方式
理论知识讲解 课程录像
考核要求
平时成绩占30%（随堂考试、大作业等）； 期末考核占70%； 4次无故缺课不允许参加期末考试。
2
学习内容
飞机制造过程的特点 钣金零件的制造 复合材料零件的制造 飞机的装配与总装 飞机的数字化制造技术
3
第一章 绪论
4
12
二、飞机产品的特点
零件数量大、品种多 载重汽车：3000～4000个零件 大型飞机：约10万个，其中不包括上百万个螺 钉、铆钉等标准件，40～60%以上为钣金件
选用材料品种多 多用有色金属，其余用黑色金属和非金属材料
外形复杂、精度要求高 外形尺寸大，刚度小 结构不断改进，产量变化范围大
飞机总体设计课程设计报告.
鹪鹩号 4 座轻型通用航空飞机
南京航空航天大学
学 专 班 学 姓
院：航空宇航学院 业：飞行器设计与工程 级：0112105 号：011210531 名：苏 祺
指导教师：王宇、罗东明 时 间：2015.12.25-2016.1.15
南京航空航天大学
目录
前言 ................................................................................................................................................... 5 一、设计要求.................................................................................................................................... 5 二、总体布局初步设计 .................................................................................................................... 5 2.1、现有飞机数据 ........................................................................................................................... 5 2.2、布局选择 ................................................................................................................................... 6 2.3、最终布局确定 ........................................................................................................................... 6 2.4、三维草图 ................................................................................................................................... 6 三、飞机全机重量的计算 ................................................................................................................. 7 3.1、燃油系数的计算 ....................................................................................................................... 7 3.2、飞机任务油重计算 ................................................................................................................... 8 3.3、飞机空重的迭代计算................................................................................................................ 8 四、其它总体参数确定 .................................................................................................................. 10 五、发动机选择与短舱设计 ........................................................................................................... 11 5.1、发动机选择 ............................................................................................................................. 11 5.2、短舱设计 ................................................................................................................................. 12 六、机翼设计.................................................................................................................................. 13 6.1、现有参数 ................................................................................................................................. 13 6.2、升力系数计算和翼型选择 ...................................................................................................... 13 6.3、机翼其它参数确定与计算 ...................................................................................................... 14 6.4、副翼参数 ................................................................................................................................. 14 6.5、机翼图 ..................................................................................................................................... 15 七、尾翼设计.................................................................................................................................. 16 7.1、平尾参数 ................................................................................................................................. 16 7.2、尾翼翼型选择 ......................................................................................................................... 17 7.3、尾翼图 ..................................................................................................................................... 18 八、垂尾设计.................................................................................................................................. 18 8.1、垂尾参数 ................................................................................................................................. 18 8.2、垂尾翼型选择 ......................................................................................................................... 20 8.3、垂尾翼型图 ............................................................................................................................. 202南京航 Nhomakorabea航天大学
最新现代飞机总体设计-1第一讲-飞机总体设计概念精品文档
1.3 飞机总体设计的特点
❖ 各阶段的任务—概念设计
用CAD系统绘制的设计布置图
16
1.3 飞机总体设计的特点
❖ 各阶段的任务—初步设计
▪ 冻结布局：所有重大更改结束 ▪ 完善飞机的几何外形设计、完整的三面图和理论外
形（三维CAD模型） ▪ 详细绘出飞机的总体布置图
• 机载设备 • 分系统 • 载荷和结构承力系统
小型飞机的设计师通常是自己去做设计以后的力学分 析工作。但大型的设计机构（如设计研究所、飞机公司） 在设计较大型机型时，是由各学科的分析专家来进行飞 机的力学特性和飞机性能分析。
1.3 飞机总体设计的特点
飞机设计的性质
飞机设计师的行为表面上来看主要是“绘制”新机的 图样，但其真实工作主要是智力方面的。
一个良好的设计应具有很好的总体性能，各部分充分 协调，可以顺利通过后续的专业性的计算或者试验的验 证而不需作根本性的改变。这需要设计师具备扎实的知 识、丰富的经验，并通过认真的工作才能达到。
飞机要解决的根本问题是：能否做出一个既有现实可 行性又满足设计要求的设计方案？如果不能，或者提供 更好的现实条件，或者降低设计要求。
－…
参数选择与 性能优化
概念设计流程
细化的参数选择与 性能优化
初步设计
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1.3 飞机总体设计的特点
❖ 各阶段的任务 —设计要求论证与
研究
13
1.3 飞机总体设计的特点
❖ 各阶段的任务—概念设计
▪ 飞机的布局与构型
• 设计要求 • 各种设计规范（如适航规章） • 科学性与创造性：应用航空科学技术相关的众多领域（如空气动
• 如理论图，运动图，总装配图，构件装配面，零件图，各 系统总装配图，零构件图
飞机总体设计课件(1)
④ 有人主张废弃编队空战，截击机的战术是利
用速度优势追赶目标，并用空-空导弹歼灭目标，
不需要进行高过载机动，并力求一次攻击结束战斗；
⑤ 不重视飞行员在空战中的作用，认为飞行员
不需要学会正确判断空战情况，而是由地面指挥所
来替他们下决心。 这些观点左右了第2代战斗机的设计。
越战及其他局部战争：第2代战斗机在这些局部
拟试验。
飞机部件及整机要做静力试验，以验证飞机的强 度；起落架还要做动力试验。 飞机总装完成以后在试飞前，要做全机地面共振 试验，以确定飞机的颤振特性；还要做各系统及其 综合的机上地面试验以及全机电磁兼容性等机上地
面试验，为放飞前做最后的验证。
飞机在工程研制阶段，即应拟定考核其能否满足
原定战术技术要求的试飞大纲，并且应尽早培训空、
显得更为有利，因此飞机的速度性能比机动性能更
受到重视；单机空战的四要素：高度、速度、机动、
火力；飞机编队作战的规模相当大。战后喷气式发 动机用于战斗机，发展出了第一代喷气式战斗机。
朝鲜战争：技术上的飞速进步并没有对战斗机的
空战产生根本性的影响，战术虽有发展但仍保留了
二战后期的基本特点，只是对飞行员的要求提高了；
展、敌我作战环境等多方面进行充分研究和分析，
是一个精密筹划、精心运筹的过程。正确处理好现
实与未来、应用与开拓的关系，对军机的研制与发
展具有十分重要的意义。
在设计新机时，战术技术要求的论证和确定，直
接影响着新机的前途和使用效能。
新机的战术技术要求不仅取决于本国的战略战术
思想和技术发展，也受敌方战略战术的影响。
1.1.5 生产定型阶段
特别是工艺性的改进。改进后的飞机即进入小批量 生产。 首批生产的飞机也应经鉴定试飞，主要检查工艺 质量，通过后即可进入成批生产。
总体设计——精选推荐
总体设计⼀．绪论1.飞机研制的⼀般过程。
(1)论证阶段、(2) ⽅案阶段、(3) ⼯程研制阶段、(4) 设计定型阶段、(5) ⽣产定型阶段。
2.飞机设计要求的主要内容；(1) 飞机的类型和基本任务(2) 飞机的有效载荷(3) 飞机的飞⾏性能指标(4) 其他⽅⾯的要求：电⼦对抗、隐⾝、使⽤维护性、使⽤周期、研制进度/经费、使⽤经济性，……。
有时这些要求可能会起到决定性的作⽤。
3.飞机总体设计的特点。
飞机的⾼技术性和复杂性(1) 外形要求严格，⽓动特性良好(2) 重量轻（为减轻飞机的⼀克重量⽽奋⽃）(3) 可靠性、安全性、维修性、寿命等要求⾼(4) 多个专业技术和系统组成的复杂⼯程系统飞机总体设计⼯作的特点(1) 创造性与科学性；(2) 多解性；(3) 反复迭代，逐次（多轮）逼近；(4) 综合与协调。
⼆．空⽓动⼒学与飞⾏⼒学：1.标准⼤⽓；以海平⾯为标准：温度为15度，T=288.15k。
压⼒p=101325.2Pa，空⽓密度ρ=1.22505kg/m3,声速v=340.29m/s.2.⾼、低速空⽓动⼒学基础知识；3. 飞机的主要飞⾏性能；飞⾏速度指标：最⼤速度，巡航速度，失速速度飞⾏⾼度指标：巡航⾼度，升限续航指标：航程，作战半径，最⼤续航时间起飞着陆指标：起飞速度，起飞距离，着陆速度，着陆距离机动性能指标–改变飞⾏⾼度能⼒：爬升率–改变飞⾏速度能⼒：加速性能–改变飞⾏⽅向能⼒：转弯半径4.飞机的稳定性和操纵性。
三．飞机初始参数的确定：（确定飞机参数：原准统计法和统计分析法）1. 主要的飞机总体设计参数；(1) 飞机的正常起飞重量W 0或W TO (或正常起飞质量m 0)；(2) 动⼒装置的海平⾯净推⼒T 0或P 0；(3) 机翼⾯积S 。
由这3个参数可以引出2个相对参数：起飞翼载荷W /S 和起飞推重⽐T /W起飞翼载荷起飞推重⽐2. 起飞重量的构成及估算；在最初阶段，可将起飞重量分为3部分：有效载荷重量、燃油重量和空机重量W p 为有效载荷(含乘员)重量，由设计要求给定；W f 为燃油重量，包括任务燃油(可⽤燃油)、备份燃油(安全余油)及死油三部分；W e 为空机重量，主要包括结构(机体、起落架、操纵系统等)重量、动⼒装置重S W S W p 00/==00/W T W T t ==e f p W W W W ++=0)(eq en st f p W W W W W ++++=量及设备重量三部分。
飞机总体设计介绍
航空宇航学院
飞机总体设计框架
总体设计 = 概念设计 + 初步设计
设计 要求 主要参数计算 发动机选择 布局型式选择 部件外形设计
机身 机翼 尾翼 机身 机翼 尾翼 起落架 进气道 起落架 进气道
分析计算
是否满足 设计要求？ 最优？
重量计算 重量计算 气动计算 气动计算 性能计算 性能计算 结构分析 结构分析
航空宇航学院
结构力学 空气动力学 飞行力学
航空发动机
飞机设计
……
自动控制 工程材料学
航空宇航学院
飞机设计的过程
• 概念设计 (Conceptual Design) • 初步设计 (Preliminary Design) • 详细设计（Detail Design) 1% 人员 9% 人员 90%人员
航空宇航学院
工程设计、分析计算和科学研究
自然规律 输入 系统或元件 输出
给定
输入、自然规律、系统 输出、自然规律、系统 输入、输出、系统 输入、输出、自然规律
求解
输出 输入 自然规律 系统
过程
分析计算 逆分析 科学研究 工程设计
航空宇航学院
飞机设计的含义
• 飞机设计是指设计人员应用气动、结构、动力、材料、 工艺等学科知识，通过分析、综合和创造思维将设计 要求转化为一组能完整描述飞机的参数的过程。 • 设计要求通常包括： - 性能、载荷和使用要求 - 适航条例和设计规范 - 工艺和生产要求 - 环境要求 - 成本
反复迭代，多轮逼近
设计要求
修改方案
设计方案 计算和试验
评估
否
是否满足要求？ 是否最优？
综合与协调
航空宇航学院
航空宇航学院
91078-飞机总体设计-1. 第一讲-绪论-0303
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划-2012/2013
https:///~crossley/
5
联合课程
“航空航天设计联合课程计划”
......
6
课程安排
❖设计小组—飞机概念方案设计
▪ 任务：根据所给题目，选择某一类型的飞机进 行概念设计，每组应完成至少2个方案的布局设 计与初步布置以进行对比，完成其中至少1个方 案的性能估算，完成演示文稿和设计报告
2014 第一讲
飞机总体设计
飞机系 航空科学与工程学院
国家级精品课服务团队
课程负责人 课程组成员
武哲 航空宇航科学与技术学科责任教授
杨超 黄俊 孙康文 罗明强 刘东旭
张云飞 刘虎 李道春 马云鹏 周尧明
助教团队 张夏阳、刘宇轩
1
课程安排
❖课程内容
▪ 课堂讲授 ▪ 专题讲座 ▪ 设计项目 ▪ 课堂展示 ▪ 国际交流
11
方案设计可选题目
❖题目1—未来涡桨飞机（AIAA） ❖题目2—高空长航时无人飞行系统（NASA） ❖题目3—先进布局宽体客机 ❖题目4—先进舰载战斗机 ❖题目5—新型高超声速飞行器
12
方案设计可选题目
❖题目1—未来涡桨飞机
▪ 来 源 ： AIAA2013-2014 大 学 生 团 队 飞 机 设 计 竞 赛 . /DesignCompetitions/
AIAA Education Series, 2010
❖ Nicolai, L. M. 飞机设计基本原理. 赵先宁译. 台北: 徐氏基金会,
1983.
❖ Brandt, S. A., Stiles, R. J., Bertin, etal. Introduction to
《飞机总体设计与系统工程课程》 教学大纲
1.有2.无
课程简介：
本课程是飞机设计专业的专业课。主要讲述飞机总体设计的基本原理和方法，内容包括飞机设计阶段的划分和飞机设计的依据，飞机型式和发动机的选择，飞机主要参数的选择，部件外形设计，进气道与尾喷管的参数选择，飞机的总体布置，客机设计的特点，飞机总体参数优化设计。
先修课程、能力和知识结构要求：
[8]Daniel P. Raymer. Aircraft Design: A Conceptual Approach [M]. AmericanInstituteofAeronauticsand Astronautics, Inc. 1999
[9]中国航空信息中心《世界飞机手册》编写组.世界飞机手册[M]北京：航空工业出版社，2000
课程相关
主要网站
(/ad，/pd-2004)
主要教学方式
理论讲授+实践环节
主要适用专业
飞行器设计与工程
课程组成员：昂海松
姚卫星
余雄庆
徐惠民
罗东明
王宇
负责人（签名）：
2013年5月日
学院意见
教学院长（签名）：
年月日
系意见
系主任（签名）：
年月日
3、自学能力：具有自我阅读理论力学与相关教学参考书的能力。
先修主要课程
空气动力学、航空发动机原理、机械原理和设计、自动控制原理、飞行力学
使用教材
余雄庆．飞机总体设计．航空工业出版社，2000。
参考书目文献
[1]1．丁运亮. 现代飞行器设计的理论与技术. 南京：南京航空航天大学，2004
[2]余雄庆. 飞机隐身设计技术. 南京：南京航空航天大学，1992
计算题，约占20%。
课程教授方法说明：
飞机和推进系统总体设计目录整理
飞机总体设计（李为吉，2005）第1章绪言第2章飞机初始总体参数与方案设计2.1 方案设计的任务和过程2.2 重量估算2.3 飞机升阻特性估算2.4 确定推重比和冀载2.5 总体布局形式的选择2.6 飞机气动布局的选择2.7 隐身性能对飞机气动布局的影响第3章飞机总体参数详细设计(部件设计)3.1 设计的任务和步骤3.2 机翼设计3.3 机身设计3.4 尾翼及其操纵面的设计3.5 推进系统的选择与设计3.6 起落架设计3.7 飞机初步设计实例第4章飞机操纵系统设计与分析4.1 操纵系统的特性4.2 现代高速飞机稳定性和操纵性的基本特点与操纵系统设计4.3 飞机主动控制技术4.4 电传操纵系统4.5 综合飞行控制系统第5章飞机费用与效能分析5.1 飞机寿命周期费用的概念和分析方法5.2 研究、发展、试验与鉴定费用和生产费用分析——兰德DAPCA IV模型5.3 使用保障费用5.4 飞机作战效能分析5.5 多任务攻击机概念综合设计的基本原理第6章飞机总体参数优化6.1 飞机总体参数的多学科设计优化6.2 面向系统设计的方法飞机总体设计（林振申，1982）第1章飞机设计要求1.1 飞机设计要求的拟定及内容1.2 飞机设计要求的论证1.3 飞机设计要求的变化与发展第2章飞机的性能与分析2.1 飞机的升力、阻力与推力2.2 飞机的性能及其分析第3章飞机型式3.1 飞机型式的含义3.2 不同的飞机型式3.3 飞机型式的分折3.4 飞机型式选择的原则第4章飞机主要参数的选定4.1 翼载荷和推重比4.2 参数与性能的关系4.3 飞机总重的确定第5章部位安排5.1 部位安排的主要内容5.2 部位安排的一般原则与方法5.3 载重装备及设备系统的安排5.4 构造受力型式的全机总体布置第6章重心定位6.1 重心定位的意义6.2 计算重心的方法6.3 重心调整飞机总体设计（西北工业大学讲义）第1章飞机设计要求1.1 飞机设计要求的拟定及内容1.2 飞机设计要求的论证1.3 飞机设计要求的变化与发展第2章飞机性能分析2.1 飞机的升阻特性2.2 飞机的推力特性2.3 飞机平飞速度2.4 飞机升限2.5 飞机的航程2.6 盘旋性能2.7 爬升与加速2.8 起飞性能2.9 着陆性能第3章飞机型式3.1 飞机型式的含义3.2 不同的飞机型式3.3 飞机型式的分析3.4 飞机型式选择的原则第4章飞机主要参数的选定4.1 翼载荷和推重比4.2 参数与性能的关系4.3 飞机总重的确定第5章部位安排5.1 部位安排的主要内容5.2 部位安排的一般原则与方法5.3 载重装备及设备系统的安排5.4 构造受力型式的全机总体布置第6章重心定位6.1 重心定位的意义6.2 计算重心的方法6.3 重心调整飞机总体设计（顾诵芬，2001）第1章绪论1.1 飞机的高技术和复杂性1.2 研制飞机的五个阶段1.3 飞机设计的特点1.4 飞机的设计要求1.5 一个特例第2章飞机总体设计的第一次近似2.1 概述2.2 飞机主要总体参数的选择2.3 初步重量估计2.4 确定飞机的推重比和发动机的选择2.5 飞机的气动特性和翼载2.6 小结第3章飞机的气动布局3.1 翼型选择3.2 机翼外形设计3.3 翼身组合体3.4 变后掠机翼3.5 机翼的增升装置3.6 副翼及横侧操纵面3.7 减速板的气动设计3.8 保证俯仰安定性和操纵性的气动力布局3.9 保证横侧安定性和操纵性的气动力布局3.10 外挂物布局3.11 飞机气动布局形式3.12 隐身对气动布局设计的影响第4章飞机的强度设计4.1 飞机的强度设计情况4.2 飞机的载荷4.3 气动弹性设计4.4 防气动加热的设计4.5 飞机结构强度设计思想第5章飞机结构布局设计5.1 飞机结构布局设计的基本原则和要求5.2 飞机结构布局设计5.3 飞机结构总体布局设计5.4 部件结构布局设计5.5 全机承力系统综合检查5.6 结构选材要点第6章机舱及装载布置6.1 驾驶舱布置6.2 客舱布置6.3 货舱布置6.4 武器装载布置第7章动力装置及燃油系统7.1 动力装置概述7.2 进排气系统设计7.3 动力装置安装7.4 燃油系统第8章起落装置及机电系统8.1 起落装置设计8.2 水上飞机船体及浮筒设计8.3 飞行操纵和控制系统设计8.4 液压系统设计8.5 飞机供电系统设计8.6 环控与救生第9章航电系统设计9.1 通信、导航、识别系统设计9.2 火力控制系统9.3 飞机总体设计阶段电子战系统的设计9.4 航空电子系统在飞机上的综合第10章重量特性估算和控制10.1 飞机重量分类10.2 重量估算10.3 重心位置及惯矩估算10.4 重量控制的主要措施第11章飞机的总体布置11.1 飞机内部的总体布置11.2 飞机的外形设计11.3 各系统布置中的协调11.4 飞机驾驶舱布置11.5 飞机重量和重心位置校核11.6 飞机总体布置图和三面图的绘制要求第12章飞机性能分析12.1 概述12.2 飞机的极曲线和升力特性12.3 发动机推力和耗油特性12.4 飞机推力/阻力计算系统12.5 飞机性能及飞行包线计算12.6 机动性能计算12.7 续航性能计算12.8 起飞、着陆性能计算12.9 军用飞机作战有效性分析第13章飞机的安定性和操纵性设计13.1 概述13.2 纵向安定性和操纵性设计13.4 关于人工增稳系统13.5 小结第14章飞机总体参数的最终确定14.1 概述14.2 飞机主要总体设计参数与主要设计战术技术指标的关系14.3 飞机主要总体设计参数的优化航空发动机设计(美国.马丁利，侯志兴.译，1992)第一篇发动机循环设计第1章设计过程1.1 引言1.2 设计是各种各样的1.3 需求1.4 我们的途径1.5 道路已铺平1.6 设计过程图1.7 计量碧位1.8 标准大气条件1.9 可压缩流函数1.10 展望1.11 招标书举例1.12 仟务术语第2章飞机/发动机系统的约束条件分析2.1 概念2.2 设计手段2.3 约束条件分析的初步估算2.4 约束条件分析举例第3章任务分析3.1 概念3.2 设计手段3.3 飞机重量和燃油消耗数据3.4 示范性任务分析第4章发动机选择：设计点循环分析4.1 概念4.2 设计手段4.3 寻找有希望的解4.4 设计点循环设计分析举例第5章发动机选择：非设计点循环分析5.1 概念5.2 设计手段5.3 部件特性5.4 示范性发动机的选择：非设计点循环分析第6章确定发动机尺寸：安装性能6.1 概念6.2 设计手段6.3 发动机尺寸确定的举例6.4 AAF发动机性能第二篇发动机部件设计第7章发动机部件设计:总体参数及界面参数7.1 概念7.2 设计手段7.3 发动机系统的设计7.4 举例发动机的总体和界面参数第8章发动机部件设计：旋转叶轮机械8.1 概念8.2 设计手段8.3 发动机部件设计举例：旋转叶轮机械第9章发动机部件设计：燃烧系统9.1 概念9.2 设计手段——主燃烧室9.3设计手段——加力燃烧室9.4 发动机部件设计举例：燃烧系统第10章发动机部件设计：进气道和尾喷管10.1 概念10.2 进气道10.3 尾喷管10.4 发动机部件设计举例：进气道和尾喷管飞机推进系统技术与设计（美国G.C.Oates，陈大光译）第1章飞机推进系统设计与发展1.1 引言1.2 发动机设计目标1.3 热力学参数对发动机性能的影响1.4 推力的产生1.5 燃气涡轮推进发动机的非设计状态性能1.6 可用能量的损失1.7 气动部件间的相互关系1.8 与其它专业间的相互影响1.9 先进的流动计算1.10 典型发动机的发展过程第2章涡轮推进燃烧技术2.1 引言2.2 燃烧室系统描述和定义2.3 部件考虑2.4 设计方法2.5 未来的技术要求2.6 结论第3章发动机和机体性能匹配3.1 引言3.2 飞行任务分析3.3 发动机/飞机匹配的优化3.4 敏感性和影响系数3.5 燃气涡轮发动机的计算机模拟第4章进气道和进气道/发动机一体化设计4.1 引言4.2 一个成功的进气道/发动机一体化设计计划的要素4.3 亚声速进气道/发动机工作要求的确定4.4 超声速进气道/发动机工作要求的确定4.5 发动机对进气道设计的影响4.6 进气道对发动机设计的影响4.7 进气道/发功机系统的有效性第5章可调收敛—扩张尾喷管的空气动力学5.1 引言5.2 喷管5.3 性能预估5.4 起动载荷估算第6章发动机工作适用性6.1 引言6.2 定义.6.3 稳定性评定6.4 气动界面6.5 总压畸变6.6 总温畸变6.7 平面波6.8 可恢复性6.9 分析技术6.10 小结第7章气动弹性力学和非定常空气动力学7.1 引言7.2 叶轮机颤振的回顾7.3 叶轮机颤振状态的简单概述7.4 飞机机翼颤振的基本考虑7.5 叶轮机颤振和机翼颤振间的基本差异7.6 孤立翼型的非定常空气动力学基本原理7.7 叶栅叶型的非定常空气动力学理沦7.8 动态失速—经验与实验7.9 叶片一盘一叶冠耦合稳定性理论飞机推进系统总体设计（陶增元，2002）第一篇推进系统总体设计第1章推进系统的研究与发展1.1 国外推进系统的研究与发展概况1.2 我国推进系统的研究与发展概况第2章推进系统的战术技术要求2.1 涡喷、涡扇发动机的主要作战使用性能要求2.2 涡喷、涡扇发动机的战术技术指标2.3 现代战斗机推进系统战术技术指标分析第3章飞机/发动机系统的飞行任务和约束条件分析3.1 引言3.2 飞行任务分析3.3 约束条件分析第4章推进系统总体方案设计4.1 概述4.2 发动机设计点的循环分析4.3发动机非设计点的循环分析4.4 进气道的内外流特性4.5 喷管的内外流特性4.6 发动机尺寸、重量的确定4.7 推进系统性能的确定第5章飞机/发动机系统性能匹配的应用5.1 空战战斗机设计任务书5.2 飞机气动性能估算模型5.3 推进系统性能估算模型5.4 约束条件分析5.5 任务分析5.6 发动机设计点循环分析5.7 发动机非设计性能分析5.8 确定发动机安装损失、空气流量和尺寸5.9 检查发动机和空战战斗机的性能匹配第6章推进系统的发展前景6.1 飞机/推进系统一体化设计的进展6.2 综合高性能涡轮发动机技术计划6.3 先进战斗机发动机的发展综述6.4 军用涡扇发动机研制观点的转变6.5 航空燃气涡轮发动机设计方法的革命第二篇推进系统计算机辅助总体设计及方案论证第7章推进系统特性的计算机仿真7.1 发动机飞行特性的计算机仿真7.2 推进系统安装特性的计算机仿真7.3 发动机尺寸、重量的估算第8章发动机寿命周期费用估8.1 发动机寿命周期费用的构成8.2 发动机寿命周期费用估算模型8.3 发动机寿命周期费用的计算机仿真第9章飞机性能的计算机仿真.9.1 飞机性能计算需要的基本数据9.2 飞机飞行性能计算及仿真9.3 飞机任务性能的计算机仿真第10章飞机/发动机一体化最优化10.1 飞机改型时发动机设计方案的辅助论证10.2 飞机确定时发动机设计参数的最优化10.3飞机/发动机一体化总体设计飞机/推进系统总体设计（侯洛元，1994）第一篇飞机总体设计第1章新机研制程序1.1 新机研制程序概况1.2 新机论证工作1.3 总体设计方案阶段的主要工作内容和特点第2章作战飞机的战术技术要求分析2.1 制定战术技术要求的主要依据2.2 作战飞机战术技术要求的基本内容2.3 战术技术要求的内在联系2.4 战术技术要求的论证和试验第3章作战飞机效能评估3.1 概述3.2 飞机作战能力评估方法的分类3.3 参数计算法评估3.4 概率分析法评估3.5 层次分析法评估第4章飞机主要参数的选择4.1 飞机型式的选择4.2 飞机主要设计参数与飞行性能的关系4.3 飞机主要参数的选择方法4.4 部件外形参数的选择4.5 飞机全机质量的估算第5章飞机的总体布置5.1 飞机几何外形的布局与三面草图的绘制5.2 飞机内部装载的布置5.3 飞机主要承力结构的布置5.4 飞机质量中心的计算和定位5.5 构型设计的特殊考虑第6章飞机总体设计举例6.1 飞机的战术技术要求举例6.2 研制方案举例—歼××飞机设计总方案6.3 先进战术战斗机（A TF）等第四代超音速战斗机的战术技术要求特征第二篇推进系统总体设计第7章推进系统的研究与发展7.1 国外推进系统的研究与发展概况7.2 国内推进系统的研究与发展概况第8章推进系统的战术技术要求8.1 涡喷、涡扇发动机的主要作战使用要求8.2 涡喷、涡扇发动机的战术技术要求8.3 现代战斗机推进系统战术技术要求分析第9章飞机/发动机系统的飞行任务和约束条件分析9.1 引言9.2 飞行任务分析9.3约束条件分析第10章推进系统总体方案设计10.1 概述10.2发动机设计点循环分析10.3发动机非设计点循环分析10.4进气道的内外流特性10.5喷管的内外流特性10.6 发动机尺寸、重量的确定10.7 推进系统性能的确定第11章飞机/发动机系统性能匹配的应用11.1 空战战斗机设计任务书11.2 飞机气动性能估算模型11.3 推进系统性能估算模型11.4 约束条件分析11.5 任务分析11.6 发动机设计点循环分析11.7 发动机非设计性能分析11.8 确定发动机安装损失、空气流量和尺寸11.9 检查发动机和空战战斗机的性能匹配第12章推进系统的发展前景12.1 飞机/推进系统一体化设计的进展12.2 综合高性能涡轮发动机技术计划12.3 先进战斗机发动机的发展综述12.4 军用涡扇发动机研制观点的转变第三篇可靠性、维修性、保障性设计第13章可靠性、维修性、保障性要求13.1 可靠性要求13.2 基本可靠性模型与任务可靠性模型13.3 维修性要求13.4 保障性要求第14章可靠性设计14.1 可靠性的预计和分配14.2 失效分析14.3 可靠性增长14.4 可靠性设计评审和验证第15章维修性设计15.1 维修性模型15.2 维修性的分配和预计15.3 维修性设计过程15.4 维修性验证和评估第16章保障性设计16.1 保障性模型16.2 保障性设计的工程实践16.3 保障性分析（LSA）16.4 F-16的保障性设计第四篇寿命周期费用分析与权衡分析第17章寿命周期费用（LCC）概述17.1 寿命周期费用（LCC）的提出17.2 寿命周期费用的基本概念17.3 LCC分析的基本概念17.4 采办战略与LCC17.5 LCC的预计和验证17.6 影响LCC的主要因素第18章LCC估算模型18.1 LCC估算方法评价18.2 参数模型的基本结构18.3 说明性变量的选取18.4 生产费估算模型的基本结构18.5 可靠性费用模型的结构18.6 国产飞机研制费估算的参数模型第19章权衡分析19.1 概述19.2 效费比19.3 效费综合权衡分析19.4 费用要素的权衡19.5 复杂系统的可靠性与维修性权衡19.6 可靠性、维修性与可用性的权衡第五篇计算机辅助总体设计第20章飞机和发动机的几何参数及重量计算20.1 飞机几何参数的计算20.2 飞机重量估算20.3 发动机尺寸和重量的估算第21章飞机升阻特性估算21.1 飞机升力特性21.2 飞机的极曲线估算第22章推进系统性能估算22.1 发动机飞行特性的估算22.2 推进系统安装特性估算第23章飞机的飞行性能估算23.1 飞机飞行性能计算数学模型23.2 飞行任务性能计算数学模型23.3 计算过程的几个具体问题第24章飞机/发动机寿命周期费用估算24.1 寿命周期费用的构成24.2 估算模型的结构及建模方法24.3 飞机寿命周期费用的主要估算模型24.4 发动机寿命周期费用的主要估算模型第25章飞机/发动机一体化最优设计25.1 飞行任务剖面的确定25.2 飞机、发动机最优化设计参数的选取及取值范围的确定25.3 正交LATIN方试验25.4 每个设计方案的飞行性能和寿命周期费用估算25.5 飞行性能、飞机/发动机寿命周期费用与设计参数的关系25.6 最优化目标函数的构造及求解25.7 最优化计算结果。
飞机总体设计：第十八讲：总复习
梁式：单梁、双梁、多梁式 单块式 多腹板式 混合式
1、梁式：
主要结构特点是 纵向有很强的翼梁，蒙皮较薄，长桁较弱，梁
的缘条剖面与长桁剖面相比要大得多。
与机身的连接形式 梁式机翼通常作成两个半机翼，即机翼常在
机身两侧有设计分离面，并就在此分离面处借助几个对接接头与机 身连接。
分类 按翼梁的数量，可分为单梁式、双梁式和多梁式（3-5根
4.工艺要求——主要对应于结构的生产过程
飞机的制造工艺性与飞机的经济性。
3
二.飞机结构设计的原始条件
1. 结构外形和空间协调
2. 结构的外载荷和受力特点
3. 结构的使用条件
结构的使用条件
环境条件 起飞着陆条件
维护、检修条件
4. 结构的生产条件
结构的生 飞机产量：产量-效益和工艺-结构设计 产条件 工厂加工能力：包括设备、人员和工艺等
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第三章 飞机的外载荷
使用过程中，影响飞机结构强度的主要载荷有： 影响飞机结构强度的主要载荷
飞行中的空气动力
质量力 着陆时的地面冲击力
这章介绍的内容：飞机飞行中的载荷
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外界作用在飞机上的外力有：
升力 Y 阻力 X 动力装置产生的推力 T 起飞着陆时作用在前、主起落 架的地面反力 Pn 、 Pm 飞机各部分的相互作用力 Ri
➢ 安全系数 f ：强度规范中定义 设计载荷与使用载荷之比，即 f = Pd / Pe
二、安全系数的物理意义：
其物理意义为实际使用载荷增大到多少倍结构才破坏，这个倍数就 是安全系数。
14
Pd = f Pe = f nG
第四章 机翼、尾翼结构分析与设计
一、 机翼的功用与要求
机翼的功用 ➢ 机翼的用途
飞机总体布局设计
“火神”采用无尾三角翼布局形式，4台发动 机。 B-47采用后掠翼的布局型式，6台发动机。
B-47与“火神”飞机
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单击此处编辑母版标题样式 1.尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置
• 单击此处编辑母版文本样式 • 平尾前、后位置与数目的三种形式
– 第二级 1．正常式（Conventional)
• 第三级 2．鸭式（Canard） – 第四级
第五级 3．无尾式» ( Tailless )
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正常式飞机 单击此处编辑母版标题样式
• •水平尾翼的气动力 单击此处编辑母版文本样式 • 第三级 • 优点与缺点第四级 –
- 技术成熟，所积累的经验和资料丰富，设计容易成功。 » 第五级 - 机翼的下洗对尾翼的干扰往往不利，布置不当配平阻力比较大。 - 平尾对全机升力贡献的大小与重心的位置有关 - – 第二级 纵向静稳定性
• • 第三级 置，有可能满足大迎角时纵向稳定性的要求。 – 第四级 避开发动机尾喷流的不利干扰 » 第五级
平尾安装在机身上对减轻结构重量有利
• 有利于结构布置
考虑角度 结构重量
上平尾 轻
中平尾 较轻
下平尾 轻
“T” 平尾 重
高置平尾 较重
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不同平尾高低位置的实例 单击此处编辑母版标题样式
• 第三级
1 – 第四级 » 第五级 1 3** 1 1
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鸭式布局 单击此处编辑母版标题样式
• 全机升力系数较大； • 单击此处编辑母版文本样式 • L/D可能较大； – 第二级 • 第三级 • 为保证飞机纵向稳定性，前翼迎角一般大于机翼迎角；
– 第四级 • 前翼应先失速，否则飞机有可能无法控制。 » 第五级
飞行器总体设计课件一
第1章 绪 论
1.1 飞机研制的一般过程 1.2 飞机设计要求 1.3 喷气式战斗机的发展
1.4 喷气干线运输机的发展
1.5 支线飞机、通用航空
1.6 无人飞行器
1.7 飞机总体设计的特点 1.8 飞机总体设计框架
1.1 飞机研制的一般过程
1995年，总参谋部、国防科工委（现总装备部）
术方案及研制经费、保障条件和对研制周期的预测，
在这一阶段为了验证技术方案的可行性，必要时 还要对所用的关键新技术进行试验验证（如气动布 局方案的风洞实验），以使方案的可行性论证有坚 实的技术基础。
1.1.2 方案阶段
任务： 根据批准的《某型飞机战术技术要求》设计出可 行的飞机总体技术方案。 主要工作内容：
在放飞前还应进行充分的地面滑行试验，以进一 步验证在动态过程中机上各系统的工作情况，同时 进一步对试飞测试系统作一定的检验。 工程研制阶段的最终成果是试制出供地面和飞行 试验用的原型机4~10架，并制定试飞大纲和准备好 空、地勤人员使用原型机所需的技术文件，具有进 行试飞所必需的外场保障设备。
1.1.4 设计定型阶段
大部分空战仍是双方在目视的近距离范围进行的， 而且航炮在空战中也发挥了重要的作用； 大多数战斗机还是编队空战。
根据越战等的经验，研制了第3代战斗机： 强调格斗空战能力和全天候作战能力； 十分重视飞机在亚跨音速范围内的机动； 机载电子设备和武器系统的性能水平有突破性的 提高。 实践证明，第3代战斗机的设计是比较成功的。
新飞机首飞成功后即应按试飞大纲要求，进行 定型试飞。 在开始定型试飞前应由研制单位负责，进行调整
试飞（工厂试飞），以排除新飞机的一些初始性的
重大故障，大致要飞到原设计飞行范围的80%左右，
飞机总体设计报告
飞机总体设计任务二设计报告组号：第三组组内成员：2014年1月18日摘要本小组在此文中对民用客机的需求与发展作了简要介绍，并通过统计分析与计算完成了任务所要求的设计内容。
主要计算分析步骤包括：起飞重量的计算，起飞推重比，翼载荷的计算，翼型的选择，外形几何参数的计算与选择，机身及舱室设计，飞机动力系统及燃油系统的选择与计算，重量分析与重心计算，以及主要性能参数估算，飞机操稳性的分析和和飞行总体性能参数的分析计算等。
关键字：客机，宽体飞机，概念设计AbstractIn this paper our team describe the requirement and the development of civil aircraft and complete the conceptual design, assigned byprof,through numerous analyses and computation.The main stepsof analyses and calculation include the calculation of takeoff gross weight, the calculation of takeoff thrust weight ratio and wing load, the selection of airfoil’s type, the choice of components geometry parameters, the design of fuselage and cabin, the selection and calculation of propulsion&fuel system, the estimation of weight and the check of gravity center, we also analyze the main performance parameters, stability controlqualities and flight performance. At last, we check about overall performance of the flight.Keyword: Airliner, Wide-body aircraft, Conceptual design目录飞机总体设计 (1)任务二设计报告 (1)摘要 (1)Abstract (2)第一章方案设计 (5)1.设计背景 (5)2.设计理念 (6)3.设计要求 (7)第二章方案构思与设计草图 (8)第三章主要总体设计参数 (9)1.估计升阻比 (9)2.起飞重量W0的一阶近似 (9)3.推重比T/W的选取 (10)4.翼载W/S的选取 (10)5.机翼外形参数设计 (11)6.尾翼外形参数设计 (13)7.机身及舱室设计 (14)7.1几何参数估计 (14)7.2客舱设计与布置 (16)8.动力系统选择 (19)8.1发动机类型与选择 (19)8.2发动机布置 (22)8.3进排气系统设计 (22)9燃油系统设计 (23)9.1油箱类型选择 (23)9.2油箱的容积 (24)9.3油箱的安全与防火 (24)10.起落架布置 (25)11.飞机三面图 (26)12.三维建模 (28)13.重量分析 (29)14.配平及稳定性分析 (33)15.主要设计参数汇总 (33)第四章主要性能参数估算 (35)1.升力系数计算 (35)1.1机翼 (35)1.2机身 (36)1.3平尾 (36)1.4全机的升力系数计算 (37)2.阻力系数计算 (38)2.1机翼 (38)2.2机身 (39)2.3全机的阻力系数计算 (39)2.4极曲线 (39)3.全机焦点和重心后限位置计算 (40)4.飞行性能估算 (41)参考文献 (42)小组成员分工 (43)结束语 (44)致谢 (47)附录1：小组成员设计需求分析一览表 (48)附录2：国内在飞的大型客机基本介绍 (49)第一章方案设计1.设计背景随着航空科学技术的发展以及社会的进步，地面交通已很难满足人们出行的需要，自飞机诞生以来，由于飞机的快速性、舒适性等优点，航空运输已成为蓬勃发展的支柱型产业。
第一章：飞机结构概论
突风过载飞行包线
突风过载飞行包线与机动飞行包线一样，也是以飞机过 载ny、速压q和升力系数Cy为基本参数，画出的一条封闭曲 线，将飞机在不稳定气流中可能出现的飞行情况包围起来 。与机动飞行包线不同的是，此时飞机的过载ny是由于飞行 中遇到不稳定气流而形成的。 我国民用航空条例第25部，关于运输类飞机适航标准规 定了三种突风速度：
G N y Y1 G
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二、飞机的过载
如果飞机没有绕重心的角加速度，则部件的过载 就等于飞机重心的过载；否则，还要加上由角加 速度引起的附加过载。
角加速度
G
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三、飞行包线
1、飞机的最大使用过载
飞机在飞行中出现的过载值ny称为使用过
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二、机翼的力图
(1)如果机翼上只有空气动力和机翼结构质 量力，则越靠近机翼的根部，横截面上的剪 力、弯矩和扭矩越大。 (2)当机翼上同时作用有部件集中质量力时， 上述力图将在部件集中质量力作用处产生突 变或发生转折。
飞机结构与系统
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二、机翼的力图
（二）后掠机翼的力图 首先在翼尖和翼根 处分别作机翼轴线的 垂线，先将它近似化 成等面积的平直机翼， 然后再沿其轴线方向 作剪力图、弯矩图和 扭矩图。
大小与机翼弦长成正比
f qw n y , ser Gw b S
（三）部件集中质量力
是指发动机、起落架等部件的质量力，其大小
和方向与过载有关。
Pc ny ,ser Gc f
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二、机翼的力图 以载荷形式分，机翼主要受到两类的外载荷： 分布载荷，以空气动力为主，还包括机 翼结构本身质量力 由各连接点（接头）传来的集中载荷 机翼可看作固定在机身上的一个“梁” 悬臂梁 双支点外伸梁
第三章 飞机总体参数详细设计
3.1 设计的任务和步骤
10. 结构布置、结构类型和生产细目的选择 ·金属、复合材料 ·主要飞机部件的结构布置 ·起落架结构 ·生产和制造的流程
11. 确定研究、发展、制造和使用的费用 ·潜在利润的估算（民用飞机） ·任务效能的估算（军用飞机） ·全寿命周期费用估算（包括民机和军机）
3.2 机翼设计
第13步：将各步的决定和清晰的尺寸图归入一份简短的文档。 第12步：确定机翼安装角及机翼扭转角εt
3.2 机翼设计
参数计算
3.2.1 机翼的展弦比 机翼的几何展弦比是无因次的几何参数，并由下式确定：
A＝b2/S 其中b－机翼的翼展，米； S－机翼面积，米2。 在确定机翼的气动力特性时,不用几何展弦比，而用有效展弦比。
第三章 飞机总体参数详细设计 ( 部件设计)
3.1 设计的任务和步骤
3.1.1 飞机总体参数详细设计的最优化准则 设计的主要任务是保证飞机总体参数的最优化。 复杂系统优化 局部最优的子系统
3.1 设计的任务和步骤
3.1.2 飞机总体参数详细设计（部件设计）的主要任务 在飞机部件的设计过程中，要解决以下的问题：
3.2 机翼设计
图3.2.8 各种类型的机翼增升装置 a－开裂式襟翼；b－简单襟翼；c－开缝襟翼；d－后退开裂式襟翼； e－单缝后退襟翼；f－多缝后退襟翼
3.2 机翼设计
图3.2.9 各种类型的机翼增升装置的CL-α关系 1－无襟翼；2－带前缘缝翼；3－带开裂式襟翼； 4－带多缝后退襟翼； 5－带前后缘后退襟翼。
3.2.2 机翼的平均相对厚度 机翼的平均相对厚度由下式确定：
t/c ＝ SMW/S = SMW 其中：SMW－机翼最大截面积，米2。
3.2 机翼设计
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方案设计可选题目
❖题目1—未来涡桨飞机
➢ 1.1 基本设计要求 （1）载荷能力：75±2名乘客，单通道，单个座位尺寸
激光定位器 放射计 雷达
C3 总计
数量
4
352 1 1 1 1 1
单重 总重 （kg） （kg）
52 208
0.25 88
114 114
172 172
114 114
161 161
82
82
939
尺寸 L×W×H（cm）
5×10×7.5
88个/每投放机 12.5×2.5×2.5
10×5×7.5 7.5×2.5×2.5
2
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划
▪ 飞机设计导论 – AAE251: Introduction to Aerospace Design
▪ 飞机总体设计 – AAE451：Aircraft Design
3
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划- 2011年秋季
https://
34
1.1 什么是飞机设计？
❖飞机研制过程 —五个阶段的划分方式
论证阶段
方案阶段
工程研制 阶段
24
方案设计内容与要求
❖三个阶段评审 SRR SDR CoDR
▪ 系统定义评审System Definition Review (SDR) • 约束分析、参数选择 • 初步的权衡研究 • 概念方案的基本描述，布局三面图或立体图 • 方案与其他现有飞机的对比 • 准备采用的新技术 • 注明相对于SRR阶段的变化 •…
▪ 人员：每班3个设计小组，每组11人左右 注意：务必保证每个同学都在某一设计小组中！
7
课程安排
❖历年优秀设计作品展示
课程安排与评分方式
❖历年优秀设计作品展示 – 2013年度
✓
评分方式
❖评分方式 ▪ 总分 ＝ 平时成绩＋期末笔试
100％ ＝ 50％ ＋ 50％
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
▪ 来源：NASA2013-2014 大学航空工程设计竞赛 /university-contest/
▪ 背景：研究人员一直在使用全球鹰型无人机进行飓风季 节大气数据的采集，通过这些数据来优化计算机大气模 型。但全球鹰的持续航时仅有 24小时，难以满足长期数 据采集要求。因而需要设计出新一代的具有更长续航能 力的无人飞行系统。
26
注意事项
❖展示与讨论课初步安排
▪ 2013年： 淘汰赛第一轮 SRR + 淘汰赛第二轮 SDR + 复活赛 SDR + 决赛 CoDR
▪ 2014年： ▪ 分区预选赛 +总决赛 ▪ 每个教学班约6个小组，按照 SRR（网评） 、 SDR （网评+现场） 、 CoDR （网评+现场） 三个阶段的总分，前两名进入总决赛（现场）
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1.1 什么是飞机设计？
❖所谓设计，便是创制某一产品之前的构思 和体现这一构思结果的过程
❖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
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1.1 什么是飞机设计？
❖飞机设计是指设计人员应用气动、结构、 动力、材料、工艺等学科知识通过分析综 合和创造思维，将设计要求转化为一组能 完整描述飞机的参数的过程
78.7cm。每位乘客加行李重量102kg； （2）经济航程：740km，设计时应考虑适当的燃油余量； （3）90%载荷时（67名乘客），静风航程大于2960km； （4）起飞和着陆。海平面、最大起飞重量下可使用
1370m的跑道起飞；海拔2370m、气温29.5℃、80%最 大起飞重量条件下，可使用2430m跑道起飞。 （5）巡航Ma 0.62-0.68，最大巡航海拔高度7620m-9450m。
❖ 方宝瑞. 飞机气动布局设计. 1997.
❖ Mattingly, J. D., Heiser, W. H., and Daley, D. H. Aircraft
Engine Design. 2nd Edition, 2003.
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第一讲 绪论
➢ 1.1 什么是飞机设计？ ➢ 1.2 什么是飞机总体设计？ ➢ 1.3 总体设计的重要性 ➢ 1.4 总体设计的特点 ➢ 1.5 设计中的团队协作
AIAA Education Series, 2010
❖ Nicolai, L. M. 飞机设计基本原理. 赵先宁译. 台北: 徐氏基金会,
1983.
❖ Brandt, S. A., Stiles, R. J., Bertin, etal. Introduction to
Aeronautics: A Design Perspective. 2nd Edition, 2004.
意见与建议
办公室：科研南1号楼301 （刘虎） 一号楼310（孙康文）
Tel: 010-82339801 / 82338049 E-mail: aircraftdesign@
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教材及部分参考书目
❖ 顾诵芬, 解思适. 飞机总体设计. 北京航空航天大学出版社，2001.
❖ Raymer, D. P. Aircraft Design: A Conceptual Approach, 4rd,
总决赛将评出前3名的优秀设计小组
* 特别提示：第一名与第二名的“特殊荣誉” * 27
注意事项
❖分组名单 ▪ 第2周周三晚上24点前交分组名单，明确 各组组长、成员及所选题目（根据模板 填写） ▪ 各班班长或学习委员负责将本班名单的 电子版发送至
aircraftdesign@
▪ 第2周周五确认名单
➢ 4.1 基本要求
（1）载荷能力： ➢ 乘员1人； ➢ 正常状态下利用内置弹舱可携带4枚90kg级近距空空 弹+4枚200kg级中距空空导弹+1枚500kg对地攻击制 导弹药； ➢ 利用外挂点可增加1枚800kg级反舰导弹/4枚200kg中 距空空导弹，具体尺寸等参数可查找文献。
方案设计可选题目
4
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划-2012/2013
https:///~crossley/
5
联合课程
“航空航天设计联合课程计划”
......
6
课程安排
❖设计小组—飞机概念方案设计
▪ 任务：根据所给题目，选择某一类型的飞机进 行概念设计，每组应完成至少2个方案的布局设 计与初步布置以进行对比，完成其中至少1个方 案的性能估算，完成演示文稿和设计报告
❖题目4—先进舰载战斗机
➢ 4.2 性能要求
（2）最大飞行速度：Ma 2.2（标准内油，无武装） （3）最大航程：3000km（最大内油，无武装） （4）巡航高度：11000m （5）实用升限：19000m （6）起飞：滑跃起飞，海平面标准条件下，短点起飞距
离110m，长点起飞距离200m； （7）降落：可用距离100m。
10×10×5 2.5×2.5×2.5
方案设计可选题目
❖题目3—先进布局宽体客机
➢ 背景：大型飞机多采用宽体布局设计，以达到更大载 客数量和更好的乘客体验；宽体客机的布局也在不断 发展。我国未来的新布局宽体客机会是什么形式呢？
方案设计可选题目
❖题目3—先进布局宽体客机
➢ 基本设计要求
（1）布局要求：宽体机身设计，客舱双/多通道布局。 （ 2） 载 荷 能 力 ： 300名乘客 ， 每位乘客和行李总重量
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
➢ 2.1 性能要求
巡航速度 m/s
巡航高度 km
航时
天
载荷
kg
载荷功率 kw
最小值 77 18 7 4 9
目标值 128 21 10+ 6 15
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
➢ 2.2 载荷要求
投式探空仪 投放机
投式探空仪 干涉仪
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方案设计内容与要求
❖三个阶段评审 SRR SDR CoDR
▪ 概念设计评审Conceptual Design Review (CoDR)
• 最终的设计要求 • 全机外形参数、三维模型 • 全机整体布置，含机舱、结构、起落架、动力系
统、有效载荷等 • 重量、气动、飞行性能等 • 成本、环保性的评估 • 现对于现有同类型飞机的优势 • ……
2006.
（89年版的中译本：《现代飞机设计》,1992）
❖ Roskam, J. Airplane Design. 1985.
❖ Nicolai, L. and Carichner, G., Fundamentals of Aircraft and
Airship Design: Volume 1 – Aircraft Design, Revised Edition,
2014 第一讲
飞机总体设计
飞机系 航空科学与工程学院
国家级精品课服务团队
课程负责人 课程组成员
武哲 航空宇航科学与技术学科责任教授
杨超 黄俊 孙康文 罗明强 刘东旭
张云飞 刘虎 李道春 马云鹏 周尧明
助教团队 张夏阳、刘宇轩
1
课பைடு நூலகம்安排
❖课程内容
▪ 课堂讲授 ▪ 专题讲座 ▪ 设计项目 ▪ 课堂展示 ▪ 国际交流
方案设计可选题目
❖题目5—新型高超声速飞行器
➢ 5.1 设计对象：一种可空间再入、中空高速机动、