飞行器总体设计
空间飞行器总体设计
第一章—绪论1.各国独立发射首颗卫星时间。
表格 1 各国独立发射首颗卫星时间表2.航天器的分类？答：航天器按是否载人可分为无人航天器和载人航天器两大类。
其中，无人航天人按是否环绕地球运行又分为人造地球卫星和空间探测器两大类；载人航天器可以分为载人飞船、空间站和航天飞机。
3.什么是航天器设计？答：航天器设计就是要解决每一个环节的具体设计，其中主要的几个关键内容为：航天任务分析与轨道设计、航天器构形设计、服务与支持分系统的具体设计。
4.画图说明航天器系统设计的层次关系并简述各组成部分的作用。
答：图 1 航天器系统设计的层次关系图(1).有效载荷分系统：航天器上直接完成特定任务的仪器、设备和核心部分；(2).航天器结构平台：整个航天器的结构体(3).服务和支持系统：有效载荷正常工作的必要条件。
①结构分系统：提供其他系统的安装空间；满足各设备安装方位，精度要求；确保设备安全；满足刚度，强度，热防护要求，确保完整性；提供其他特定功能②电源分系统：向航天器各系统供电③测控与通信系统：对航天器进行跟踪，测轨，定位，遥控，通信；④热控系统：对内外能量管理和控制，实现航天器上废热朝外部空间的排散，满足在飞行各阶段，星船各阶段、仪器设备、舱内壁及结构所要求的温度条件；⑤姿态与轨道控制系统：姿态控制--姿态稳定，姿态机动；轨道控制--用于保持或改变航天器的运行轨道，包括轨道确定（导航）和轨道控制（制导）两方面，使航天器遵循正确的航线飞行。
、⑥推进系统：向地球静轨道转移时的近地点与远地点点火；低轨道转移时，低轨到高轨的提升与离轨再入控制；星际航行向第二宇宙速度的加速过程；在轨运行⑦数据管理系统：将航天器遥控管理等综合在微机系统中⑧环境控制与生命保障：维持密闭舱内大气环境，保证航天员生命安全5.航天器的特点及其设计的特点？答：航天器的特点有5个，(1).系统整体性；(2).系统层次性；(3).航天器经受的环境条件：运载器环境、外层空间环境、返回环境；(4).航天器的高度自动化性质；(5).航天器长寿面高可靠性。
2飞行器总体设计-第2章1
2.3 初步重量估计
空机重量估计
对不同类型的飞机，可以统计出一定的趋势
15
2.3 初步重量估计
空机重量估计
We /W0 =AW0C K
vs
A 0.96 1.59 2.34 0.93
{A-公制} C {0.92} {1.47} {2.11} {0.88} -0.05 -0.10 -0.13 -0.07
Wf W0
)W0 (
We )W0 W0
W0估计值
We )W0 Wcrew W payload We/W0方程 W0
W0方程
Wcrew W payload 1 (W f / W0 ) (We / W0 )
迭代计算W0 &Wfuel
任务段中不得进行有效载荷的投放 迭代通常只须几次就可以收敛
40
2.7 飞机气动布局的选择
2.7.1 正常式布局
J8
波音787
41
2.7 飞机气动布局的选择
2.7.2 鸭式布局
随着主动控制技术的发展，电传操纵技术的成熟，把前翼设 计得比较大（相对面积8％～15％）并靠近机翼构成所谓近耦合 鸭式布局已成为现实。
30
2.4 权衡研究（Trade Studies）
方案研究中的一个重要环节是与用户一道 评审和仔细分析设计要求 通过对要求中的项目进行变化，可以分析 出该项目对起飞总重的影响，进而更合理 地确定要求的取值 还可以反映出新技术（如采用某种复合材 料）对设计的影响
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
31
2.4 权衡研究（Trade Studies）
对各专业基本知识的全面了解 ＋创新的思想 ＋美学观点
概念构思的体现 — 概念草图
飞行器总体设计的关键技术
飞行器总体设计的关键技术在当今航空工业中，飞行器总体设计是航空器研制过程中的重要环节之一。
它涉及到航空器在设计过程中所具备的一系列重要技术，如结构设计、系统集成、空气动力学、气动、力学、材料等相关技术。
这些技术的应用与深入研究，对飞行器的总体设计起到关键性作用。
本文通过对飞行器总体设计的关键技术进行分析，从而探讨影响飞行器总体设计的关键技术因素。
一、结构设计结构设计是飞行器总体设计中不可或缺的一个关键技术。
包括各种材料的强度、刚度、重量等方面的设计。
在航空工业中，如何对材料的选择进行合理、有效的优化，对航空器的性能和使用寿命有着深远的影响。
所以，在总体设计过程中，结构设计是需要设备专业人员认真对待的一部分。
二、系统集成系统集成与结构设计类似，它是飞行器总体设计中的重要一环。
它涉及到各种工程师对于综合性的考虑与分析，如机械系统、电气系统、仪表系统等。
在这个过程中，不仅需要考虑各系统的独立性，还需要考虑各系统之间的相互关系，确保系统之间的性能、功能的相互协调之间的同步性。
三、空气动力学空气动力学是飞行器总体设计中最具挑战性的技术之一。
它涉及到飞行器在不同飞行状态下，如何利用气动原理来提高航空器飞行中的性能。
在这个过程中，工程师们会进行利用模拟飞行状态，从而进行实验性的分析，可以得出更合理、精确的气动性能分析结果。
同时还需要根据设计要求，对各种气动形状、气动参数进行计算，为飞行器的设计提供理论依据。
四、气动气动是指飞行器在飞行过程中，受到空气运动的影响而产生的相关问题。
在飞行器总体设计中，需要进行大量的气动性能测试和研究，以确定飞行器的基本气动性能。
同时，也需要考虑各种不同的气动形状、气动参数，如气动系数、气动力、阻力等因素在设计过程中的影响。
这些都是设计必须考虑到的关键技术因素，它们也与飞行器的性能密切相关。
五、力学力学是指飞行器在受力过程中的相关问题，理解飞行器的受力分析是确保飞行器结构的合理轻量化的摆脱。
小型四旋翼低空无人飞行器综合设计
3、传感器应用
传感器技术在小型四旋翼低空无人飞行器中扮演着重要的角色。通过使用多种 传感器，可以实现飞行器的定位、导航、控制等功能。为了保证数据的准确性 和可靠性，需要对传感器进行定期校准和维护。
实验结果与分析
通过仿真实验，本次演示提出的混合控制方法取得了显著的实验效果。在轨迹 跟踪实验中，飞行器能够快速准确地跟踪给定的轨迹，具有良好的动态性能和 稳定性。此外，通过与单一控制方法的对比实验，本次演示提出的混合控制方 法在跟踪精度和稳定性方面均表现出明显的优势。
结论与展望
本次演示针对四旋翼无人飞行器的非线性控制问题，提出了一种基于鲁棒控制 和滑模控制的混合控制方法。通过仿真实验验证了该方法的有效性。然而，仍 然存在一些不足之处，例如对飞行器的动态特性分析不够准确、控制系统的实 时性有待提高等。
设计思路
1、总体设计
小型四旋翼低空无人飞行器主要由机身、旋翼、遥控器等部分组成。机身采用 轻量化材料制成，以减小飞行器的重量，便于携带；旋翼则由四个电机驱动， 以实现飞行器的稳定飞行；遥控器则用于控制飞行器的飞行轨迹和高度。
2、硬件设计
硬件配置是小型四旋翼低空无人飞行器的核心部分，主要包括电池、传感器、 遥控设备等。电池选用高容量、轻量化的锂离子电池，以延长飞行器的续航时 间；传感器则采用GPS、加速度计、陀螺仪等，以实现飞行器的定位、导航和 控制；遥控设备则选用2.4GHz遥控器，以实现遥控设备的无线传输。
小型四旋翼低空无人飞行器综 合设计
01 引言
03 参考内容
目录
飞行器总体设计
飞行器总体设计1. 简介本文档旨在提供飞行器总体设计的指南。
飞行器总体设计是一个重要的环节，它涉及到飞行器的结构、性能和功能的规划和设计。
一个良好的总体设计可以为后续的详细设计和制造工作奠定基础。
2. 设计目标飞行器总体设计的首要任务是明确设计的目标。
以下是一些常见的设计目标：•性能目标：如最大飞行速度、最大飞行高度、续航时间等；•安全目标：如故障容错能力、自动驾驶功能等；•使用目标：如操作简便性、便携性等；•经济目标：如成本把控、维护成本等。
3. 总体设计流程设计一个飞行器的总体设计可以按照以下步骤进行：3.1. 需求分析在这一阶段，需求分析师会与用户、管理层和技术团队进行沟通，明确设计项目的要求和期望。
需求分析的目标是明确飞行器的功能、性能和限制条件。
3.2. 概念设计概念设计是总体设计过程中的关键步骤。
在这一阶段，设计团队会通过头脑风暴、研究和分析等方法，提出不同的设计方案，并评估各个方案的优缺点。
最终选择一个合适的概念设计方案。
3.3. 详细设计在详细设计阶段，设计团队会对概念设计进行进一步的细化。
这包括细化设计细节、制定规范、进行模型和原型制作等。
在这一阶段，设计团队需要与相关领域的专家进行密切合作，确保设计的可行性和可实施性。
3.4. 验证与验证完成详细设计后，设计团队需要进行验证和验证工作，以确保设计方案的可靠性和性能满足要求。
这包括模拟测试、实验室测试以及现场测试等。
4. 总体设计考虑因素总体设计过程中需要考虑的因素很多，以下是一些重要的方面：•结构设计：包括飞行器的外形、大小、布局和材料等；•动力系统设计：选择合适的发动机和推进系统，确保飞行器的动力满足要求；•电气系统设计：选择适当的电气设备和电池，并设计合理的电气布局；•控制系统设计：设计合理的控制系统，确保飞行器的稳定性和操控性；•传感器系统设计：选择合适的传感器设备，实现飞行器对环境的感知和导航功能；•安全性设计：考虑飞行器的安全性和风险管理，包括故障容错设计和紧急情况处理等。
飞行器总体设计最终版
图示如下：
短舱翼吊安装
展向位置 位于34%的半展长处 两间距12.73m 短舱轴线的偏角和安装角
偏角：短舱轴线相对于顺气流方向的夹角 -2° 安装角：短舱轴线相对发动机于当地翼面弦线的夹角 0°。
起落架布置
采用前三点式
主要参数如下：
飞机的设计要求
1．客舱 150座 两级座舱（头等舱 12座 排距36in；经济舱 128座 排距32in） 单级 32in排距 没有出口限制 典型载荷
225英镑/乘客 3．最大航程
2800nm(5185.6km) 双级满载 典型任务 225英镑/乘客 4．巡航速度
1．0.78M 2．最好：0.8M 4．最大使用高度 43000’(13115m) 1英尺=0.305m 6．最大着陆速度（最大着陆重量） 70m/s 1节＝1海里/小时＝1.852公里/小时=0.5144m/s 7．起飞跑道长度（TOFL），最大起飞重量 7000’ (2135m)海平面 86华氏度参考：A320等同类型的飞机
翼展（米） 巡航速度（马赫） 机长（米） 载客量（人）
波音727 波音787 空客320
28.45 0.78 37.81 110-215
32.92 0.8 46.69 145
50.3~51.8 0.85 55.5 289
34.09 0.82 37.57 186
宽度（米） 载货量（立方米） 最大起飞重量（吨） 客舱布局 最大载油量（升）
确定主要参数
一．重量的预估
1.根据设计要求：
–航程: Range＝2800nm=5185.6km
–巡航速度:
0.8M
–巡航高度:
2飞行器总体设计-第2章
该方法适用于如下12种飞机: 自制螺旋桨飞机; 单发螺旋桨飞机; 双发螺旋桨飞机; 农业飞机; 公务机; 涡轮螺旋桨支线飞机; 喷气运输机; 军用教练机; 战斗机; 军用巡逻机,轰炸机和运输机; 水陆两用飞机; 超音速巡航飞机.
第二章 飞机初始总体参数与方案设计 2.2 重量估算(续) 重量估算(
3.升阻比L/D的估算 3.升阻比L/D的估算 升阻比L/D
4.起飞重量的确定 4.起飞重量的确定
5.权衡分析 航程) 5.权衡分析(航程) 权衡分析(
5.权衡分析 航程) 5.权衡分析(航程) 权衡分析(
5.权衡分析 有效装载) 5.权衡分析(有效装载) 权衡分析(
5.权衡分析 有效装载) 5.权衡分析(有效装载) 权衡分析(
图2.3.2 机翼/尾翼浸湿面积估算
2.3 飞机升阻特性估算
对于起飞与着陆,襟翼与起落架对零升阻力的影响比较大, 应予以考虑.襟翼与起落架产生附加零升阻力的值主要同它们的 尺寸,类型有关,其典型值可参照表2.3.3选取.
采用哪个值取决于飞机的襟翼,起落架型式.开裂式襟翼阻力 比富勒襟翼大;全翼展襟翼阻力大于部分翼展襟翼;装在机翼上的 起落架阻力大;上单翼飞机大于下单翼.
7.S-3A反潜机的真实资料 7.S-3A反潜机的真实资料
飞行器总体设计一PPT课件
★ 形成飞机的总体布置图、三面图、结构受力 系统图
★ 进行重心定位、性能、操稳计算，结构强度 和刚度计算
★ 提出对各分系统的技术要求 ★ 最终要制造出全尺寸的样机或绘制电子样机， 进行人机接口、主要设备和通路布置的协调检查以 及使用维护检查。
7
样机在经过使用部门，特别是经空、地勤人员审 查通过后，可以冻结新飞机的总体技术方案，开始 转入工程研制。
由设计/研制单位提出 由用户和设计单位共同提出
由用户提出的要求，设计/研制单位要进行分析/ 论证——战术技术要求分析/论证。
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飞机设计要求通常没有固定的格式，其基本内容
应包括以下几个方面：
(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。
下面简单讨论飞机设计要求中的战术技术要求。
在作调整试飞过程中，新飞机肯定会出现各种故 障，必要时应对飞机作局部的修改。
在定型试飞过程中还会有故障，当然比调整试飞 中出现的要少的多，而且更改大多是机内系统，涉 及飞机外形的改动极少。
15
定型试飞通常需要上千个起落。试飞科目全部完 成后，由试飞鉴定部门和飞行员写出正式报告，上 报国家航空产品定型委员会批准后，方可进入小批 量生产。
飞行器总体设计
1
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
2
1.1 飞机研制的一般过程
飞行器总体设计岗位职责
飞行器总体设计岗位职责
飞行器总体设计岗位职责：
1. 负责飞行器总体设计的规划、方案设计、技术分析和评估等工作。
2. 参与编制飞行器总体设计方案，包括总体飞行性能、载荷能力、气动特性、结构设计等方面，同时确保设计方案符合安全、经济和生产需求。
3. 完成飞行器总体设计方案的技术评估和经济分析，包括制定设计目标和限制条件，提出方案改进和优化措施。
4. 配合组织全机设计变更、确认飞行器总体设计权威性、适航性以及解决全机设计及试飞问题等。
5. 参与飞行器试制、试验和验证工作，包括飞行器原型设计、制造、装配、试飞等环节的技术指导和支持。
6. 协调与其他部门及分包商的沟通协调工作，跟进产品设计、制造、测试等过程中出现的问题，及时反馈并跟踪解决。
7. 根据市场、技术和客户需求，参与飞行器总体设计方案的优化和升级，促进公司研发实力的提升。
8. 参与制定公司的技术标准、设计规范和流程，加强项目管理和控制。
以上是飞行器总体设计岗位的主要职责，要求具备全面的技术素质、出色的团队合作精神和良好的创新能力，能够保证设计方案的质量和有效性。
同时需要关注行业发展趋势，加强技术创新，不断提升公司的核心竞争力。
仿蝴蝶飞行器总体设计与控制仿真
总体设计
1、旋翼飞行器总体设计概述
旋翼飞行器是一种通过旋翼产生升力的飞行器，具有垂直起降、悬停、灵活 飞行等特点。其总体设计包括结构设计、气动设计、控制设计等多个方面。在微 型四旋翼飞行器设计中，需充分考虑尺寸、重量、动力等因素的限制，以实现最 优的设计效果。
2、微型四旋翼飞行器结构设计
微型四旋翼飞行器的结构设计主要包括机身结构、旋翼结构、电机及驱动系 统等部分。其中，机身结构应尽量轻巧、紧凑，以降低整个飞行器的重量；旋翼 结构需根据飞行器的性能要求进行精细化设计，以实现良好的气动性能；电机及 驱动系统则需要根据飞行器的动力需求进行选型和布局。
2、分析和解释
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从结果分析来看，仿蝴蝶飞行器的总体设计和控制仿真取得了较好的效果。 其轻量化和仿生性设计提高了飞行性能和环境适应性，高效能和稳定性特点则保 证了其在任务执行过程中的效率和可靠性。此外，控制系统的优化也进一步提高 了仿蝴蝶飞行器的精度和稳定性。
3、总结经验
通过本次仿蝴蝶飞行器的总体设计与控制仿真，我们获得了以下实践经验： 首先，轻量化和仿生性设计是仿生飞行器设计的关键；其次，控制系统的高效性 和稳定性对仿生飞行器的性能有着重要影响；最后，仿真过程中需要不断调整和 优化控制算法和参数以达到最佳效果。
结论 本次演示对仿蝴蝶飞行器的总体设计与控制仿真进行了详细的分析和探讨。
参考内容
引言
微型四旋翼飞行器在许多领域都有广泛的应用，如军事侦察、环境监测、救 援搜索等。随着科技的发展，对微型四旋翼飞行器的性能要求也越来越高，因此 需要对其进行深入的研究和优化设计。本次演示将重点探讨微型四旋翼飞行器的 总体设计及运动控制问题，以期提高其性能指标和应用范围。
通过实验测试和结果分析，证实了本次演示所设计的微型四旋翼飞行器在性 能上具有一定的优势，能够满足多种应用场景的需求。然而，也存在一些不足之 处，如对复杂环境的适应性有待进一步提高。
15厘米固定翼微型飞行器总体设计与性能分析
ii
15 厘米固定翼微型飞行器总体设计与性能分析
图表清单
图 1.1 第一代 Black Widow ........................................................................................5 图 1.2 第一代 Black Widow 质量分配图 ...................................................................5 图 1.3 第二代 Black Widow ........................................................................................6 图 1.4 MLB 公司的 Trochoid ......................................................................................6 图 1.5 Florida 大学的柔性翼微型飞行器 ...................................................................7 图 2.1 无人飞行器翼展与有效载荷关系图 .............................................................10 图 2.2 桨叶叶素的气动特性分析图 .........................................................................14 图 2.3 旋翼拉力计算模型 .........................................................................................16 图 2.4 旋翼转速特性曲线，V∞=0 .............................................................................17 图 2.5 旋翼拉力特性曲线 .........................................................................................18 图 2.6 飞行器气动外形设计的一般流程 .................................................................19 图 3.1 微型飞行器机翼翼型 .....................................................................................25 图 3.2 微型飞行器机翼平面形状 .............................................................................26 图 3.3 后缘襟副翼的形状及位置 .............................................................................26 图 3.4 垂直安定面的基本形状 .................................................................................27 图 3.5 定型后微型飞行器部件的尺寸 .....................................................................28 图 3.6 固定翼微型飞行器气动外形效果图 .............................................................28 图 3.7 微型飞行器的等价梯形翼 .............................................................................28 图 3.8 微型飞行器的升阻特性曲线 .........................................................................29 图 3.9 微型飞行器定直平飞配平迎角 .....................................................................30 图 3.10 平飞需用推力和可用推力 ...........................................................................30 图 4.1 多层网格迭代求解示意图 .............................................................................34 图 4.2 MGAERO 的求解结构 ...................................................................................35 图 4.3 MGAERO 中的坐标定义 ...............................................................................36 图 4.4 MGAERO 中的气动角定义 ...........................................................................36 图 4.5 微型飞行器三维外形和空间网格图 .............................................................37 图 4.6 部分迎角下微型飞行器的压力云图，V∞=12m/s .........................................39 图 4.7 微型飞行器翼根处压力分布曲线，V∞=12m/s .............................................40 图 4.8 机翼各展向截面的压力分布，V∞=12m/s，α=10° .......................................42 图 4.9 各迎角下 Y=700mm 处机翼压力分布曲线 ..................................................44 图 4.10 流场模拟中的微型飞行器半模和结构网格 ...............................................45
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，协调每个学生的进度。
●提高书面和口头表达能力：在本课程结束时，每个设计小组必须提交设计报告，并面向全体同学汇报设计过程和设计方案。
4. 教材●李为吉主编，飞机总体设计，西北工业大学出版社，20055. 参考文献●李为吉主编，现代飞机总体综合设计，西北工业大学出版社，2001●Raymer D. P.，Aircraft Design：A Conceptual Approach，AIAA Education Series, 4th Edition, 2006. （第二版中英对照本：王和平编，现代飞机总体设计，西北工业大学讲义，1995）●顾诵芬等编，飞机总体设计，北京航空航天大学出版社，2001●余雄庆等编，飞机总体设计，航空工业出版社，2000●杨景佐等编，飞机总体设计，航空工业出版社，1991●(俄)叶格尔等著，杨景佐等译，飞机设计，航空工业出版社，1986●Roskam, J.，Airplane Design, Part 1- Part 8, Roskam Aviationand Engineering Corporation, Ottawa, Kansas,1985●Jenkinson, L. R, Simpkin, Paul., Rhodes, D., Civil JetAircraft Design, Arnold, London, 1999●Roger D. Schaufele, The Elements of Aircraft PreliminaryDesign, Aries Publications, California, 2000●Torenbeek, E, Synthesis of Subsonic Airplane Design, DelftUniversity Press, 1982●Taylor, J. W. R., Jane’s All the World Aircraft, Jane’sPublishing Company, London●方宝瑞等编，飞机气动布局设计，航空工业出版社，1997●武文康、张彬乾编，战斗机气动布局设计，西北工业大学出版社，2005●飞机设计手册第四册军用飞机总体设计，航空工业出版社，2005●飞机设计手册第五册民用飞机总体设计，航空工业出版社，2005●侯志兴等编，世界发动机手册，航空工业出版社，1986●“世界民用飞机综合数据”，国际航空，2001年第9期●“世界商用飞机发动机的主要技术数据”，国际航空，2001年第9期●“世界支线飞机综合数据”，国际航空，2001年第4期●“世界支线飞机发动机技术数据”，国际航空，2001年第4期●“世界公务机/通用航空飞机综合数据”，国际航空，2000年第10期6. 作业6.1 作业一：方案设计报告自选一种类型的飞机，参考原准机，自拟设计要求，完成总体方案设计工作。
多功能飞行器设计与实现(总体设计)讲解
副翼的初步参数选取 副翼面积相对机翼面积一般在5%~7%； 副翼相对弦长约为20%~25%； 如采用襟副翼，即后缘 襟翼与副翼合成一块， 其相对展长可达 60%~80%。 一般副翼偏角δa 不超过25º 。
副翼选取曲线范围
4.模型飞机总体设计的步骤
(4)尾翼布置及参数选择
尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，是飞机纵向和侧向 上的平衡、稳定及操纵机构。 尾翼设计的成败，直接关系到飞机的稳定性和操纵 性，同时在一定程度上影响飞机的飞行性能，如速度、 升限等，所以尾翼是根据飞机的操纵 、稳定性要求进行 设计的。
生产定型 阶段
进一步 改进
分析使用环境 拟定设计要求
建立生产线 调整试飞 稳定工艺 定型试飞 批生产飞机 试飞鉴定 否 决策 是 定型试飞 报告 决策 是 批生产飞机 交付部队 否
方案 概念研究 论证设计要求 可行性 否 决策 是 战术技术要求 及概念性方案
3. 总体设计的特点
科学性与创造性
• 应用航空科学技术相关的众多领域（如空气动力 学、结构力学、材料学、自动控制、动力技术、 隐身技术）的成果
翼型是构成翼面的重要部分，直接影响到飞 机的性能和飞行品质 选择翼型时不仅要满足气动要求，还须兼顾 结构、强度及工艺的需要
S l b0 b1
c
——机翼参考面积 ； ——机翼展长； ——翼根弦长； ——翼尖弦长 ； ——机翼展弦比 ； ——机翼前缘后掠角； ——根梢比（梯形比）; ——翼型相对厚度; ——扭转角
4.模型飞机总体设计的步骤
(5)模型飞机的稳定性
LHT SHT 俯仰稳定系数：Api= CHT Cw Sw
Cy 俯仰安定度：mz
X 0 Y0 (0.44CL 0 / 57.3) mz CL c c
飞行器总体设计
飞行器总体设计
飞行器的总体设计可以包括以下几个方面：
1. 机身结构：飞行器的机身结构是其最基本的组成部分，
通常由机翼、机身和尾翼组成。
机翼负责提供升力，机身
承载载荷和提供尺寸和形状以容纳机载设备和乘客，尾翼
用于控制飞行器的稳定和机动性。
2. 动力系统：飞行器的动力系统可以是内燃机、电池、太
阳能电池板等多种形式。
动力系统的选择应根据飞行器的
尺寸、用途和性能需求等因素进行考虑。
3. 控制系统：飞行器的控制系统包括飞行操纵系统和导航
系统。
飞行操纵系统用于操作飞行器的姿态和运动，导航
系统用于确定飞行器的位置和航向，并提供导航指引。
4. 通信系统：飞行器可能需要与地面控制中心或其他飞行
器进行无线通信，因此通信系统应具备可靠的通信能力。
5. 安全系统：飞行器的安全系统包括避撞系统、防火系统、紧急降落系统等，以确保飞行器在遇到紧急情况时能够及
时采取相应措施保障安全。
6. 载荷和乘员安排：根据飞行器的用途，需要考虑合适的载荷和乘员安排，以满足任务需求，并确保舒适和安全。
7. 结构材料和制造工艺：飞行器的结构材料和制造工艺影响其重量、强度和寿命等性能指标，需要根据需求选择合适的材料和工艺。
总体设计还需考虑飞行器的性能、稳定性、操纵性、经济性和环保性等方面的要求，以及适用的法规和标准。
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，
飞行器总体设计重要知识点
飞行器总体设计重要知识点飞行器总体设计是航空航天工程中的关键环节，它涉及到飞行器的结构布局、性能参数、各种系统的集成以及整体设计思路等方面。
本文将介绍飞行器总体设计的重要知识点，以便读者能够了解到飞行器总体设计的基本原理和关键要点。
一、飞行器总体设计概述飞行器总体设计是指在飞行器的研制过程中，根据设计需求和性能要求，对飞行器的外形、结构和性能进行综合设计的过程。
总体设计是一个系统工程，需要考虑飞行器的任务和使用环境，以及材料、结构、动力、控制、通信等多个方面因素的综合考虑。
二、飞行器外形设计飞行器外形设计是指根据飞行器的使用需求和性能要求，确定飞行器的外部轮廓、舱位布置和外部附件的位置等。
外形设计需要考虑飞行器的气动特性，如气动稳定性和抗阻等方面的要求。
同时还要考虑机载设备的布置，以及乘员或货物的舱位布置，以实现良好的使用性能。
三、飞行器结构设计飞行器的结构设计是指确定飞行器的内部结构和部件，以及安装和连接方式等。
结构设计需要考虑飞行器的强度、刚度和抗疲劳性等性能要求。
同时，还需满足飞行器的重量和材料耐久性等要求。
此外，结构设计还需要保证飞行器的便于制造和维修，以及符合航空法规和标准。
四、飞行器性能参数设计飞行器的性能参数设计是指对飞行器的各项性能参数进行科学合理的确定。
性能参数设计包括飞行速度、爬升率、航程、续航时间、载荷能力等方面的要求。
性能参数设计需要考虑飞行器的任务和使用环境，以及动力系统和控制系统等的匹配。
同时，还需考虑飞行器的经济性和环境适应性等方面的要求。
五、飞行器系统集成设计飞行器系统集成设计是指将各个系统（如动力系统、控制系统、通信系统等）有机地组合在一起，以实现整机性能要求和设计目标的过程。
系统集成设计需要考虑各个系统之间的协调性和相互作用，以及系统之间的接口和数据交换等。
同时，还需满足飞行器整体设计的要求，保证飞行器的安全性和可靠性。
六、飞行器总体设计思路飞行器总体设计需要遵循一定的思路和方法。
2无人机 飞行器设计
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5、飞行平台的设计 平台重要尺寸的确定
多旋翼平台尺寸有大有小，有高有矮。影响尺寸核心的几个参数：①以动力电池为首的 大尺寸机载物品体积、重量。②旋翼数量与桨径。③任务设备体积。
继续使用例1 的例子，要设计一款搭载佳能5D II及3轴稳定云台的，飞行时间半小时的 多旋翼。动力选型时选择了巡航功率284W的6515电机，配20×7英寸（桨径508mm）螺旋桨。 电池选择了10C,12S,12800mAh的动力电池，其体积为200×100×70mm。另外采购佳能5D II 及3轴稳定云台，总高度为250mm，回转直径300mm。
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4、载重、航时、总重相互关系计算
（例3）结构重量系数 f结构=0.1，动力系统重量系数 f动力=0.15 的10公斤裸机能飞多久？
W总 10
W任务 0 求解h；代入（10）式，得：
0.6 W任务 0.3
h
W总
0.694
h
0.75 W任务 0.3 W总
0.75
- 0.3 10
1.04 小时 1小时零 2分钟
相机云台接线总共两公斤，所以 W任务 2 ；航时45分钟，h=0.75 ；代入（9）式得：
W总
W任务 0.3 0.6- 0.694h
W总
0.6 -
2 0.3 0.694 0.75
2.3 0.0795
29公斤
15
4、载重、航时、总重相互关系计算
是不是纯电就飞不长呢？
也不是，这需要我们改善加工工艺把机体作轻同时使用更轻量的电机、电调、桨，假设
4、 USB输入接口和通信模块应尽量靠近，连线距离短，减少外在干扰信号 的影响
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总体设计有关问题
一、导弹总体设计的主要依据 （1）战术技术要求； （2）完成研制的时间节点和定型时间； （3）研制经费和额度。 二、特点和设计思想 1、技术先进性 （可行性，可靠性，经济性，结 合性）； 2、综合性（系统工程理论和方法：总体与系统、 专业学科之间的矛盾）；
3、可靠性（总体可靠性，局部可靠性，合理分配 指标，冗余和容错技术，单元可靠性，系统可靠性） 可靠性工程； 4、经济性（全寿命期，相对性）。
使用维护要求：部件的互换性、现场安装迅 速性、运输方便、维护方便、操作安全、贮 存期限。
制定依据：作战要求——战术技术任务——战术技术 要求。无论作战要求如何制定，对导弹进行设计之 前，都要由作战要求形成战术技术要求。由作战任 务和技术上实现的可能性确定，它是设计制造导弹 最根本的原始条件和依据。也是用方的验收标准。 制定者：一般由订货方根据战略战术任务、未来 的战斗设想、科学技术水平、经济能力等因素向承 制方提出，也可双方共同论证（战术技术要求拟定 和可行性论证）。
战术导弹特点
北航：于剑桥、文仲辉等
战术导弹特点
1、命中精度高
2、机动能力强 3、系统组成及结构复杂 4、大量采用高新技术 5、品种多、产量大、更新换代快
总体设计
导弹总体设计内涵：导弹总体设计是一门系
统工程学科，其在导弹设计中的作用可概括 为：根据军方拟定的战术技术指标要求，确 定导弹系统总体方案及各主要分系统方案， 完成总体参数优化设计，确定各分系统设计 技术指标及验收办法，组织协调各分系统按 设计流程完成导弹系统参数设计，建立参数 设计体系，设计和组织系统级的地面及飞行 试验，解决导弹研制过程中的跨学科问题。
总体设计是从已知条件出发创造新产品的过程， 是将战术技术要求转化为武器的最重要步骤。 导弹总体设计就是利用导弹技术知识和系统工程 的理论和方法，把各分系统和各单元严密组织协调 起来，使之成为一个有机整体，经过综合协调、折 中权衡、反复迭代和试术知识（应用学科、 基础学科、试验）解决设计过程中的技术问题；应 用系统工程的理论和方法组织和协调各分系统使之 成为一个有机整体；应用优化方法选择和决策，使 之成为一个满足战术技术要求的最优总体。
总体设计内涵的扩展
过去导弹总体设计的内涵多被限定在导弹弹体范围 内，内容主要：战术技术要求分析；总体参数优化 设计、气动外形；结构部位安排与设计。 然而，随着导弹性能提高（高速、大功角、精确点 命中、智能毁伤技术），致使导弹总体设计思想和 方法上面临新的挑战。 鉴于此，内容将扩展为具有完备功能属性的“闭环 有控动力学系统”。这样总体设计除原有内容，还 必须对导弹闭环系统特性密切相关的动力学建模、 分析与设计技术、控制系统设计与分析技术，以及 它们与导弹总体性能的关系进行深入研究。
总体设计就是本身各个分系统的技术综合，必须将 导弹的各个分系统视为一个有机结合的整体，使整 体性能最优，费用最低，研制周期最短。对每个分 系统的技术要求首先从实现整个系统技术协调的观 点考虑。总体设计对各个分系统的矛盾、分系统和 全系统之间的矛盾，都要从总体性能及总体协调两 方面的需要来选择解决方案，然后留给分系统研制 单位或总体设计部门去实施。总体设计体现的科学 方法就是系统工程。
总体设计的定义
导弹总体设计是一门系统工程科学。它应用物 理、数学、空气动力学、飞行力学、结构力学、控 制理论、电子学、优化理论、以及其它应用学科和 基础学科处理和解决导弹总体问题的一门综合性科 学。它一方面以上述应用科学和基础科学为基础， 同时它又是一门独立的技术科学学科，有它内在的 自身逻辑，自身的规律和方法。 总体设计是一门综合性科学，是即涉及许多具 体专业，也涉及系统技术，解决工程或大系统的全 面设计和与研制的软科学；是协调和处理大型事物 中各种矛盾的消融与粘接技术；是保证工程技术指 标，使用性能、产品质量与可靠性和物美价廉的系 统设计科学。
总体设计工作特点
总体工作两个层面：技术性工作和组织协调
工作。 1、组织系统的系统性：系统组织协调参数流 2、设计决策上的综合性：各系统矛盾总体与 个体、方案先进与现有技术 3、技术上的复杂性：跨学科问题
2、设计决策上的综合性
3、技术上的复杂性
战术技术要求
定义：战术技术要求是对研制的新型导弹提出的各 项具体要求，是作战性能要求和技术性能要求的总 称。包括作战性能要求、使用性能要求、经济性能 要求等的综合要求。 战术要求：有效完成预定战斗任务方面的要求，包 括导弹类别、目标特征、发射点的条件和特征、战 斗部威力、命中概率；飞行性能。 技术经济要求：导弹极限尺寸和重量、所用材料的 限制、弹体分离面的选取、制导系统的类别、生产 和使用的经济性等。