飞机总体设计(2)PPT课件
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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。
飞机总体设计依据
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖任务剖面
➢ 作战剖面： ➢起飞－爬升 －巡航－待机 － 下降－投弹 －爬升－巡航 －待机－下降 －着陆
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖任务剖面
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖飞行性能 ❖最大飞行速度 ❖升限 ❖航程 ❖爬升性能 ❖加速性能 ❖减速性能 ❖盘旋性能
第3周
8 起落架布置
除位置参数外，还需确定轮胎尺寸
第3周
9 绘制飞机三面图 10 三维建模
对设计草图进行细化，形成三面图 （用Catia、AutoCAD等CAD软件绘 制）
用Catia建立三维模型
第3周 第4周
设计大作业－报告内容与要求
利用catia完成的 部分概念方案
Airbus310 Boeing757
❖方案确定
所有成员
❖ 绘图、CAD
2
❖参数选择 （部件设计） 3-4
❖重量估算
1
❖气动估算
1
❖飞行性能估算
1
设计大作业－评分标准
❖1）完整性 ❖2）正确性 ❖3）可行性 ❖4）清晰性 ❖5）汇报 ❖6）各成员表现
设计大作业－NOTICE
Whether we like it or not, we are all in this together.来源: Boeing
咨询电话：020-. 值班手机：. 网站网址：
在线文档：
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖有效载荷（Payload） ❖军机（飞行员、武器） ❖民机 （机组、乘客、货物） ❖功能系统 ❖航电、安全、飞控等 ❖使用维护要求
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖机体结构方面的要求 ❖正、负最大过载 ❖承受动强度、使用寿命 ❖研制周期和费用 ❖民机的经济性指标 ❖制造成本 ❖直接运营成本（Direct operating costs，
➢ 作战剖面： ➢起飞－爬升 －巡航－待机 － 下降－投弹 －爬升－巡航 －待机－下降 －着陆
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖任务剖面
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖飞行性能 ❖最大飞行速度 ❖升限 ❖航程 ❖爬升性能 ❖加速性能 ❖减速性能 ❖盘旋性能
第3周
8 起落架布置
除位置参数外，还需确定轮胎尺寸
第3周
9 绘制飞机三面图 10 三维建模
对设计草图进行细化，形成三面图 （用Catia、AutoCAD等CAD软件绘 制）
用Catia建立三维模型
第3周 第4周
设计大作业－报告内容与要求
利用catia完成的 部分概念方案
Airbus310 Boeing757
❖方案确定
所有成员
❖ 绘图、CAD
2
❖参数选择 （部件设计） 3-4
❖重量估算
1
❖气动估算
1
❖飞行性能估算
1
设计大作业－评分标准
❖1）完整性 ❖2）正确性 ❖3）可行性 ❖4）清晰性 ❖5）汇报 ❖6）各成员表现
设计大作业－NOTICE
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飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖有效载荷（Payload） ❖军机（飞行员、武器） ❖民机 （机组、乘客、货物） ❖功能系统 ❖航电、安全、飞控等 ❖使用维护要求
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖机体结构方面的要求 ❖正、负最大过载 ❖承受动强度、使用寿命 ❖研制周期和费用 ❖民机的经济性指标 ❖制造成本 ❖直接运营成本（Direct operating costs，
飞机基本构造PPT课件
燃油系统主要有两种供油型式：一种是靠 重力供油；另一种是靠油泵供油(压力供油)。
由于喷气发动机功率大，所以耗油量也很 大，现代旅客机的装油量少则几十吨，多则上 百吨。因此燃油系统构造复杂，是飞机系统的 一个十分重要的系统，一般燃油系统由燃油箱、 加油分系统、供油分系统、通气分系统、油量 指示设备和控制设备等组成。
墙式加强翼肋：
18
构架式加强翼肋：
3）张线
19
3、蒙皮
蒙皮分为：布质蒙皮、金属铆接蒙皮、整 体蒙皮（壁板式蒙皮）、夹芯蒙皮等。
20
21
4、机翼连接接头：
1）集中接头：叉式和梳式
22
2）周缘接头
23
（四）、机翼的基本构造形式
1、蒙皮只受空气动力的布质机翼
24
2、梁式金属蒙皮机翼
要求的措施有：采用重量轻、强度大的材料， 如硬铝和钛合金，在结构上合理分配材料，尽量做 到等强度结构，例如，在受力大的地方构件的剖面 尺寸大，在受力小的地方剖面尺寸小，使每一部分 材料都能起到承受外力的作用，从而减轻结构重量。
4
3、使用维护的要求
要求飞机使用方便，并且在使用过程中便 于检查、维护和修理。为此，飞机各构件应便 于接近；还须容易拆卸、安装和运输。同时， 飞机的某些部件如机身，应有足够大的空间， 以便容纳较多的人员、货物和设备，并使人员 有良好的工作条件和舒适的生活条件。
52
3、桁梁
53
4、蒙皮
54
55
56
四、机身内部的布置
57
58
四、飞机操纵系统
59
60
（一）、中央操纵机构
1、手操纵机构 1）驾驶杆
61
62
2）驾驶盘
63
由于喷气发动机功率大，所以耗油量也很 大，现代旅客机的装油量少则几十吨，多则上 百吨。因此燃油系统构造复杂，是飞机系统的 一个十分重要的系统，一般燃油系统由燃油箱、 加油分系统、供油分系统、通气分系统、油量 指示设备和控制设备等组成。
墙式加强翼肋：
18
构架式加强翼肋：
3）张线
19
3、蒙皮
蒙皮分为：布质蒙皮、金属铆接蒙皮、整 体蒙皮（壁板式蒙皮）、夹芯蒙皮等。
20
21
4、机翼连接接头：
1）集中接头：叉式和梳式
22
2）周缘接头
23
（四）、机翼的基本构造形式
1、蒙皮只受空气动力的布质机翼
24
2、梁式金属蒙皮机翼
要求的措施有：采用重量轻、强度大的材料， 如硬铝和钛合金，在结构上合理分配材料，尽量做 到等强度结构，例如，在受力大的地方构件的剖面 尺寸大，在受力小的地方剖面尺寸小，使每一部分 材料都能起到承受外力的作用，从而减轻结构重量。
4
3、使用维护的要求
要求飞机使用方便，并且在使用过程中便 于检查、维护和修理。为此，飞机各构件应便 于接近；还须容易拆卸、安装和运输。同时， 飞机的某些部件如机身，应有足够大的空间， 以便容纳较多的人员、货物和设备，并使人员 有良好的工作条件和舒适的生活条件。
52
3、桁梁
53
4、蒙皮
54
55
56
四、机身内部的布置
57
58
四、飞机操纵系统
59
60
（一）、中央操纵机构
1、手操纵机构 1）驾驶杆
61
62
2）驾驶盘
63
飞机结构讲解 ppt课件
PPT课件ຫໍສະໝຸດ 27涡桨发动机VS涡扇发动机
• 涡轮螺旋桨发动机在低速下效率要高于涡轮风扇 发动机，在800公里以下，涡桨飞机在燃油上的 优势是相当明显的；
• 涡桨发动机的振动和噪声比涡扇发动机大， Q400噪声和振动抑制系统，从源头上减小 了噪声和振动 ；
• 涡桨发动机的价格和维修费都较低。
PPT课件
737主起落 架
侧杆
上锁辊子
活塞杆
机轮
PPT课件
22
收放作动筒
前起落架
缓冲支柱
摆振阻尼器
防扭臂
PPT课件
23
刹车
PPT课件
24
（五） 动力装置
动力装置主要用来产生拉力或推力，为机上用电设备提供电源， 为空调设备等用气设备提供气源。
PPT课件
25
PPT课件
26
涡桨发动机VS活塞发动机
• 同活塞式发动机＋螺旋桨相比，涡轮螺旋桨发动机功率大， 功重比（功率/重量）也大，最大功率可超过10000马力， 功重比为4以上；而活塞式发动机最大不过三四千马力， 功重比2左右。
副翼
襟翼滑轨
襟翼
PPT课件
7
机翼布置（下翼面）
前梁
缝翼
下蒙皮
检修口
后梁
PPT课件
8
机翼下壁板的布置
长桁
壁板1
壁板2
壁板3
PPT课件
9
中央翼盒及承力框
主承力框
壁板
前梁
根肋
后梁
PPT课件
10
（二） 机身
机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将飞 机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。
航空航天行业飞行器设计与制造培训ppt (2)
装配与调试质量控制
了解装配与调试过程中的质量控制方法，确保装配与调试的质量和 可靠性。
质量检测与控制
质量标准与检测方法
了解航空航天行业的质量标准和检测方法，如ISO 9001等。
过程质量控制
掌握过程质量控制的方法和工具，如统计过程控制、过程能力分 析等。
质量管理体系
了解质量管理体系的建立和实施，包括质量策划、质量控制、质 量保证和质量改进等方面的内容。
应急预案与事故调查
制定应急预案
针对可能发生的紧急情况，制定 详细的应急预案，包括应急响应 流程、人员分工、物资储备等。
事故调查与处理
一旦发生事故，应立即启动事故 调查程序，查明事故原因，采取 相应的处理措施，并总结经验教 训，防止类似事故再次发生。
06
实践操作与案例分析培训
飞行器设计与制造实践操作
安全与风险管理培训
飞行器设计与制造的安全管理
确保设计过程符合安全标准
在飞行器设计阶段，应遵循国家和国际的航空安全标准，确保设 计本身的安全性。
制造过程中的安全管理
在飞行器的制造过程中，应采取严格的安全措施，包括对制造设备 的维护、对生产环境的监控等。
安全培训与意识培养
定期为工作人员提供安全培训，提高他们的安全意识和应对突发情 况的能力。
了解材料检验标准和质量控制方法， 确保材料的质量和可靠性。
材料加工技术
掌握航空材料的加工技术，如切割、 弯曲、打孔等，以及加工过程中的精 度控制和表面处理。
装配与调试技术
装配工艺
掌握飞行器的装配工艺，包括部件组装、总装等，了解装配过程 中的关键控制点和注意事项。
调试技术
掌握飞行器的调试技术，包括电气系统调试、液压系统调试等，确 保飞行器的各项性能达到设计要求。
了解装配与调试过程中的质量控制方法，确保装配与调试的质量和 可靠性。
质量检测与控制
质量标准与检测方法
了解航空航天行业的质量标准和检测方法，如ISO 9001等。
过程质量控制
掌握过程质量控制的方法和工具，如统计过程控制、过程能力分 析等。
质量管理体系
了解质量管理体系的建立和实施，包括质量策划、质量控制、质 量保证和质量改进等方面的内容。
应急预案与事故调查
制定应急预案
针对可能发生的紧急情况，制定 详细的应急预案，包括应急响应 流程、人员分工、物资储备等。
事故调查与处理
一旦发生事故，应立即启动事故 调查程序，查明事故原因，采取 相应的处理措施，并总结经验教 训，防止类似事故再次发生。
06
实践操作与案例分析培训
飞行器设计与制造实践操作
安全与风险管理培训
飞行器设计与制造的安全管理
确保设计过程符合安全标准
在飞行器设计阶段，应遵循国家和国际的航空安全标准，确保设 计本身的安全性。
制造过程中的安全管理
在飞行器的制造过程中，应采取严格的安全措施，包括对制造设备 的维护、对生产环境的监控等。
安全培训与意识培养
定期为工作人员提供安全培训，提高他们的安全意识和应对突发情 况的能力。
了解材料检验标准和质量控制方法， 确保材料的质量和可靠性。
材料加工技术
掌握航空材料的加工技术，如切割、 弯曲、打孔等，以及加工过程中的精 度控制和表面处理。
装配与调试技术
装配工艺
掌握飞行器的装配工艺，包括部件组装、总装等，了解装配过程 中的关键控制点和注意事项。
调试技术
掌握飞行器的调试技术，包括电气系统调试、液压系统调试等，确 保飞行器的各项性能达到设计要求。
飞机总体设计课件(2)
④ 鸭翼宜先失速(保证纵向稳定性)，即鸭翼迎角 应大于机翼迎角。 ⑤ 鸭翼的下洗对机翼的影响必须考虑。亚音速 飞行时，鸭翼下洗所引起的机翼升力增量(方向向 下)与鸭翼的升力大致相当。近距耦合鸭式布局可
明显改善起降性能，对飞行性能的提高也是有利的。
(3) 无尾式 ① 浸湿面积小，阻力小，结构重量轻，比较适 合于以超音速飞行为主的飞机。 ② 纵向配平和操纵均靠升降副翼，升降副翼既 是横向操纵面又是纵向操纵面。为使布置在机翼后 缘的升降副翼获得尽可能大的纵向操纵力臂，同时
直机翼。
小展弦比直机翼与三角翼和后掠翼相比，当M数 较大时，其零升阻力系数CD0 较小，升阻比较大； 单纯的小展弦比直机翼的缺点是跨音速气动特性 较差，焦点变化剧烈，因此在超音速飞机上较少采 用。
其刚度、强度及重量特性介于三角翼和后掠翼之间。
(2) 后掠翼
对亚音速飞机而言，后掠翼能有效提高临界马赫数，延 缓局部激波的产生，避免过早出现波阻。 对超音速飞机而言，后掠翼可改善其跨音速气动性能： 后掠翼的CD0~ M 变化较缓，升力线斜率虽然小于直机翼 但比三角翼大。
翼面，前翼、平尾等是辅助承力翼面。
平尾(或辅助翼面)与机翼的前后相对位置是代表
不同飞机型式的显著的标志。
根据平尾(或辅助翼面)与机翼的前后位置关系， 可以将飞机型式分为4种： 正常式：水平尾翼位于机翼之后 鸭 式：水平前翼/鸭翼位于机翼之前
无尾式：没有水平尾翼 三翼面布局：机翼之前有水平前翼，机翼之后有
2.1 飞机型式的选择
2.1.1 概 述
所谓飞机型式，是指飞机几何外形的主要特征及
各种装载布置方案的统称。而飞机外形主要特征大
致是指飞机各部件(机翼、机身、尾翼、动力装置、
起落架等)的数目、外形和相对位置的统称。
现代飞机结构与总体设计ppt课件
❖ 通常垂直尾翼后缘设有方向舵，某些高速飞机，
没有独立的方向舵，整个垂尾跟着操纵而偏转， 称为全动垂尾。
18
水平尾翼
飞机的结构
❖ 水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持 俯仰平衡和俯仰操纵。
❖ 低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操 纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行 俯仰操纵。
36
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
37
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 —研究设计新飞机的可行性
▪ 方案阶段 —设计出可行的飞机总体技术方案
▪ 工程研制阶段 —进行详细设计，提供图纸试制原型机
飞机结构与总体设计
蔡波
通航产品部
主要内容
❖1.现代飞机结构 ❖2.飞机总体设计
2
航空发展历程
➢第一次有动力飞行
❖ 自从1903年12月17号，莱特兄弟的“飞行者”一号离开地 面的那刻起，人类已经开始把目光投向天空，此后的一百多 年来，这片领域已经发生了翻天覆地的变化。
3
航空发展历程
4
航空发展历程
也有三、四或六叶的。
26
飞机的结构
发动机的分类
二 涡轮喷气发动机： ❖ 又称空气涡轮喷气发动机，简称“涡喷” ❖ 以空气为氧化剂，靠喷管高速喷出的燃气产生反
作用推力的燃气涡轮航空发动机，。 ❖ 组成：压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。推力用
牛或千克表示。
27
飞机的结构
发动机的分类
三 涡轮螺旋桨发动机： ❖从涡喷发动机派生而来 ❖涡轮螺旋桨发动机是一种由螺旋桨提供拉力和喷气
飞机结构分析与设计PPT课件
现代飞机的结构越来越复杂，结构设计人员要掌 握现代科学技术的新成果，采用先进的设计方法 和技术，才能设计出成功的结构。
• 下面简要介绍几种以计算机技术为基础的重要
的设计方法和技术
1. 有限元素法
2. 结构优化设计
3. 数字化设计（自学）
4. 多学科设计优化（自学）
2021/3/7
6
12.2.1 结构有限元分析
1. 单元模型。如杆单元与梁单元，板单元与体单元。 2. 单元的剖分数量。如 应力集中处单元剖分密度要大。
开 孔 板 网 格 剖 分 图
3. 单元插值函数的选取。
2021/3/7
14
三、有限元模型化原则
模型化工作，就是把实际结构的力学问题化为一种能够 用有限元法求解的力学模型。建立合理的力学模型是有 限元法的关键。
12
有限元法解体操作的典型步骤
单元 剖分
单元分析、 建立单元 刚度方程
结构整体分析、 组集总体刚度方
程 {F}=[K]{}
数值求解节点位
移: {}=[K]-1{F}
实例
结构内任意点处的 应力、应变分析
单元分析、 单元刚度方程
有限元法解题的步骤和过程图
2021/3/7
13
影响有限元法计算精度的因素
12.1 飞机结构设计思想的发展过程
• 飞机结构设计必须保证结构有良好的安全可靠性。 随着科学技术的发展，飞机结构设计的准则、要 求、方法和内容均有很大的发展。
飞机结构设计思想发展过程
20世纪 / 40年代 / 50、60年代 / 70年代
只考虑强度、刚 度设计→静、动 强度设计
静强度、动强 破损安全、耐
一、有限元素法在结构设计的作用 二、有限元素法的基本概念 三、有限元模型化原则 四、有限元软件
• 下面简要介绍几种以计算机技术为基础的重要
的设计方法和技术
1. 有限元素法
2. 结构优化设计
3. 数字化设计（自学）
4. 多学科设计优化（自学）
2021/3/7
6
12.2.1 结构有限元分析
1. 单元模型。如杆单元与梁单元，板单元与体单元。 2. 单元的剖分数量。如 应力集中处单元剖分密度要大。
开 孔 板 网 格 剖 分 图
3. 单元插值函数的选取。
2021/3/7
14
三、有限元模型化原则
模型化工作，就是把实际结构的力学问题化为一种能够 用有限元法求解的力学模型。建立合理的力学模型是有 限元法的关键。
12
有限元法解体操作的典型步骤
单元 剖分
单元分析、 建立单元 刚度方程
结构整体分析、 组集总体刚度方
程 {F}=[K]{}
数值求解节点位
移: {}=[K]-1{F}
实例
结构内任意点处的 应力、应变分析
单元分析、 单元刚度方程
有限元法解题的步骤和过程图
2021/3/7
13
影响有限元法计算精度的因素
12.1 飞机结构设计思想的发展过程
• 飞机结构设计必须保证结构有良好的安全可靠性。 随着科学技术的发展，飞机结构设计的准则、要 求、方法和内容均有很大的发展。
飞机结构设计思想发展过程
20世纪 / 40年代 / 50、60年代 / 70年代
只考虑强度、刚 度设计→静、动 强度设计
静强度、动强 破损安全、耐
一、有限元素法在结构设计的作用 二、有限元素法的基本概念 三、有限元模型化原则 四、有限元软件
飞机结构—第二章-飞机的外载荷与设计规范PPT课件
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（五）飞机设计时最大载荷系数的选取
2 人对过载的反应:
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（五）飞机设计时最大载荷系数的选取
3. 提高人抗过载能力的措施 1）抗过载服系统
长时间的正过载作用中特别有效，可分为管式抗荷服和囊 式抗荷服
（一）载荷系数
3.实用意义： 1） 载荷系数确定，结合有关飞行参数，可以确 定飞机结构上的各部分实际载荷的大小及方向， 便于我们对飞机结构的强度、刚度等指标进行设 计校验； 2）飞机机动性的重要指标，通过载荷系数可以了 解飞机的机动性能。
过载表、过载曲线（P27）
1-弹簧；2-重块；3-指针；4-阻尼器
45 , 306 ny 8.87
（2）
ny
cos
v2 gr
8
r(8cvo 2s)g(8 v2 1)g1123.64m
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（二）典型飞行姿态的载荷系数
5.等速水平盘旋(重要机动性能指标)
解：
nyr miG aizxi 1 gazxi 0.306xi nyr10.30641.224 n yr20 .3 0 6 ( 6 ) 1 .8 3 6
YtmLa Iz
az
Ytm
Izaz La
100003 6000N 5
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（三）考虑飞机转动时的载荷系数 2.装载或设备作用在飞机结构上的质量力
力和地面反力等外力的总称。外载荷的大小取决于飞机的重量、飞行性能、 外形的气动力特性、起落架的减震特性以及使用情况等许多因素。 分为两类：
航空概论222飞机的基本结构PPT课件
主要部件，它提供的升力可以维持飞机平 飞和机动。机翼产生的升力可以用下面的 升力公式说明：
Y＝CyρV²S/2
式中ρ代表空气密度，V代表飞行速 度、S代表机翼面积，Cy是升力系数，与机 翼的形状、剖面以及迎角等因素有关。可 见飞机的飞行速度越大，机翼面积越大， 升力系数越大，则所获得的升力就越大。
12
飞机的基本结构
1
主要内容
★ 对飞机构造的要求 ★ 机体构造
1.机翼构造 2.尾翼构造 3.机身构造
2
第三章 飞机的基本结构
第一节 对飞机构造的要求 要求: 一.有足够的强度和刚度,且重量轻 在保证足够强度条件下,尽量减轻结构重量. 二.工艺性和经济性好 在保证质量前提下,尽量节约生产成本. 三.使用维修方便
4
由于飞机是在空中飞行的，因此和一般 的运输工具和机械相比，就有很大的不同。 飞机的各个组成部分要求在能够满足结构强 度和刚度的情况下尽可能轻，机翼自然也不 例外，加之机翼是产生升力的主要部件，而 且许多飞机的发动机也安 装在机翼上或机翼下，因 此所承受的载荷就更大， 这就需要机翼有很好的结 构强度以承受这巨大的载 荷，同时也要有很大的刚 度保证机翼在巨大载荷的作用下不会过分变 形。
15
(二)垂直安定面 飞机的垂直安定面的作用是使飞机
在偏航方向上（即飞机左转或右转）具 有静稳定性。垂直安定面是垂直尾翼中 的固定翼面部分。当飞机沿直线作近似 匀速直线运动飞行时，垂直安定面不会 对飞机产生额外的力矩，但当飞机受到 气流的扰动，机头偏向左或右时，此时 作用在垂直安定面上的气动力就会产生 一个与偏转方向相反的力矩，使飞机恢 复到原来的飞行姿态。而且一般来说， 飞机偏航得越厉害，垂直安定面所产生 的恢复力矩就越大。
在飞机出现的早期，由于飞机的飞行速 度比较低，因此飞机在起飞和着陆时不需要 滑跑太长的距离就可以升空或者停下。对高 速飞机来说，由于机翼的设计主要适合于高 速飞行的情况，因此在起飞和着陆阶段的低 速情况下，如何获得足够的升力就成了一大 难题。由于迎角与升力成正比，因此增大飞 机的迎角可以使升力增加，然而对现代的超 音速飞机而言，即使迎角达到极限，升力仍 然不够。如果不采取适当措施，则必须加大 起飞和降落时的速度，才能获得足够的升力。 这样做的后果是不仅使滑跑距离增长，而且 也不安全。解决这个问题的措施就是在机翼
Y＝CyρV²S/2
式中ρ代表空气密度，V代表飞行速 度、S代表机翼面积，Cy是升力系数，与机 翼的形状、剖面以及迎角等因素有关。可 见飞机的飞行速度越大，机翼面积越大， 升力系数越大，则所获得的升力就越大。
12
飞机的基本结构
1
主要内容
★ 对飞机构造的要求 ★ 机体构造
1.机翼构造 2.尾翼构造 3.机身构造
2
第三章 飞机的基本结构
第一节 对飞机构造的要求 要求: 一.有足够的强度和刚度,且重量轻 在保证足够强度条件下,尽量减轻结构重量. 二.工艺性和经济性好 在保证质量前提下,尽量节约生产成本. 三.使用维修方便
4
由于飞机是在空中飞行的，因此和一般 的运输工具和机械相比，就有很大的不同。 飞机的各个组成部分要求在能够满足结构强 度和刚度的情况下尽可能轻，机翼自然也不 例外，加之机翼是产生升力的主要部件，而 且许多飞机的发动机也安 装在机翼上或机翼下，因 此所承受的载荷就更大， 这就需要机翼有很好的结 构强度以承受这巨大的载 荷，同时也要有很大的刚 度保证机翼在巨大载荷的作用下不会过分变 形。
15
(二)垂直安定面 飞机的垂直安定面的作用是使飞机
在偏航方向上（即飞机左转或右转）具 有静稳定性。垂直安定面是垂直尾翼中 的固定翼面部分。当飞机沿直线作近似 匀速直线运动飞行时，垂直安定面不会 对飞机产生额外的力矩，但当飞机受到 气流的扰动，机头偏向左或右时，此时 作用在垂直安定面上的气动力就会产生 一个与偏转方向相反的力矩，使飞机恢 复到原来的飞行姿态。而且一般来说， 飞机偏航得越厉害，垂直安定面所产生 的恢复力矩就越大。
在飞机出现的早期，由于飞机的飞行速 度比较低，因此飞机在起飞和着陆时不需要 滑跑太长的距离就可以升空或者停下。对高 速飞机来说，由于机翼的设计主要适合于高 速飞行的情况，因此在起飞和着陆阶段的低 速情况下，如何获得足够的升力就成了一大 难题。由于迎角与升力成正比，因此增大飞 机的迎角可以使升力增加，然而对现代的超 音速飞机而言，即使迎角达到极限，升力仍 然不够。如果不采取适当措施，则必须加大 起飞和降落时的速度，才能获得足够的升力。 这样做的后果是不仅使滑跑距离增长，而且 也不安全。解决这个问题的措施就是在机翼
[课件]第二章无人直升机总体设计PPT
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第二章无人直升机总 体设计
内容
• 无人直升机设计技术要求和评价直升机设计方 案的准则 • 无人直升机型式分析与选择 • 直升机主要参数分析与选择
一、无人直升机设计技术要求和评价直 升机设计方案的准则
无人直升机设计的依据：无人直升机设计技术要求
军用无人直升机：战术技术要求
民用无人直升机：使用技术要求
1.3 评价无人直升机设计方案的有效 性准则
为了对无人直升机总体设计方案进行评价和优选，需要有一个 评价准则；一般最通用、最普遍或最广义的有效性准则就是这种 直升机所完成的有效功与为研制和使用该直升机所花费的总费用 之比——效费比。 当一个总体方案能满足战术（使用）技术要求时，则认为这个 方案是可行的，但它不一定是最优方案。 对有效性准则的一般要求： 尽可能全面地反映对直升机提出的各种要求；
设计定型：
无人直升机的设计定型由专门组织的定型委员会依据研制总要 求和设计规范对新机研制全过程进行审查、考核和验收， 通过后颁发定型证书；
生产定型： 经过设计定型或技术鉴定后的无人直升机系统，新产品生产还 可能会有一定的更改，特别是工艺改进，改进后的无人直 升机系统进入小批量生产。首批生成的无人直升机，经检 验、试飞、工艺质量审查、确认其符合批量生产标准，质 量稳定可靠后，生产定型，转入批生产。
维修性-无人机系统的平均修复时间不大于规定值 耐久性-无人机机体寿命和动力装置首翻期 软件可靠性-按照相应的国军标保证软件可靠性，GJB347， GJB438A，GJB439，GJB1267，GJB2787，等。 13、保障性——考虑无人机的二级维修基层级（系统的功能自检、性 能测试、故障诊断）、基地级 14、安全性——无人直升机系统的操作安全 15、隐身性与目标特性——视觉隐身，雷达隐身，红外隐身，声隐身 16．其他要求 起落场地，自转着陆，水面起降，抗风抗浪，运输条件，三防，机 动性等等。
内容
• 无人直升机设计技术要求和评价直升机设计方 案的准则 • 无人直升机型式分析与选择 • 直升机主要参数分析与选择
一、无人直升机设计技术要求和评价直 升机设计方案的准则
无人直升机设计的依据：无人直升机设计技术要求
军用无人直升机：战术技术要求
民用无人直升机：使用技术要求
1.3 评价无人直升机设计方案的有效 性准则
为了对无人直升机总体设计方案进行评价和优选，需要有一个 评价准则；一般最通用、最普遍或最广义的有效性准则就是这种 直升机所完成的有效功与为研制和使用该直升机所花费的总费用 之比——效费比。 当一个总体方案能满足战术（使用）技术要求时，则认为这个 方案是可行的，但它不一定是最优方案。 对有效性准则的一般要求： 尽可能全面地反映对直升机提出的各种要求；
设计定型：
无人直升机的设计定型由专门组织的定型委员会依据研制总要 求和设计规范对新机研制全过程进行审查、考核和验收， 通过后颁发定型证书；
生产定型： 经过设计定型或技术鉴定后的无人直升机系统，新产品生产还 可能会有一定的更改，特别是工艺改进，改进后的无人直 升机系统进入小批量生产。首批生成的无人直升机，经检 验、试飞、工艺质量审查、确认其符合批量生产标准，质 量稳定可靠后，生产定型，转入批生产。
维修性-无人机系统的平均修复时间不大于规定值 耐久性-无人机机体寿命和动力装置首翻期 软件可靠性-按照相应的国军标保证软件可靠性，GJB347， GJB438A，GJB439，GJB1267，GJB2787，等。 13、保障性——考虑无人机的二级维修基层级（系统的功能自检、性 能测试、故障诊断）、基地级 14、安全性——无人直升机系统的操作安全 15、隐身性与目标特性——视觉隐身，雷达隐身，红外隐身，声隐身 16．其他要求 起落场地，自转着陆，水面起降，抗风抗浪，运输条件，三防，机 动性等等。
飞机结构讲解介绍课件
详细描述
起落架内部通常装减震器，吸收着陆 时冲击力，保护机体受损坏。此外， 起落架还装刹车系统，通过刹车片与 轮毂之间摩擦力实现飞机减速。
起落架结构材料技术
总结词
起落架结构材料主包括钢、铝合金复合材料等，制造技术包括焊接、机械加工热处理等。
详细描述
传统起落架结构材料主包括钢铝合金，些材料具较高强度耐腐蚀性。随着复合材料技术发展，一些先进起落架也 开始采复合装材制造，减轻重量提高结构效率。制造起落架涉及技术包括焊接、机械加工热处理等，些技术能够 确保起落架结构强度稳定性。
按发动机类型类
可活塞式发动机飞机、喷气式 发动机飞机螺旋桨式发动机飞
机等。
飞机结构重性
安全可靠性
飞机结构必须能够承受飞行过 程中各种载荷应力，保证飞行
安全可靠性。
经济性
飞机结构设计制造需考虑成本 经济效益，降低飞机制造成本 使成本。
舒适性
飞机结构设计还需考虑乘客舒 适性，如机身振动噪音等。
环保性
现代飞机结构设计还需考虑环 保求，如减排降噪等。
总结词
尾翼内部结构包括骨架、蒙皮操纵机构等部 些部协同工作实现尾翼功能。
详细描述
尾翼骨架通常由金属材料制成，如铝合金或 复合材料，支撑蒙皮并提供必刚度。蒙皮则 覆盖骨架提供尾翼外观气动性能。操纵机构 则连接飞行控制舵面与机身舵机，通过舵机 转动改变尾翼角度，进而控制飞机方向姿态
。
尾翼结构材料技术
总结词
详细描述
机翼内部主梁主承力结构，承受飞行中各种应力。主梁附桁条，加强机翼结构强 度。蒙皮则紧密附着桁条形成机翼外表面。些内部结构共同支撑机翼形状，确保 其能够承受飞行中各种应力。
机翼材料技术
总结词
现代飞机机翼通常采复合材料或铝合金制造，提高强度、减轻重量并满足各种飞行条件性能求。
起落架内部通常装减震器，吸收着陆 时冲击力，保护机体受损坏。此外， 起落架还装刹车系统，通过刹车片与 轮毂之间摩擦力实现飞机减速。
起落架结构材料技术
总结词
起落架结构材料主包括钢、铝合金复合材料等，制造技术包括焊接、机械加工热处理等。
详细描述
传统起落架结构材料主包括钢铝合金，些材料具较高强度耐腐蚀性。随着复合材料技术发展，一些先进起落架也 开始采复合装材制造，减轻重量提高结构效率。制造起落架涉及技术包括焊接、机械加工热处理等，些技术能够 确保起落架结构强度稳定性。
按发动机类型类
可活塞式发动机飞机、喷气式 发动机飞机螺旋桨式发动机飞
机等。
飞机结构重性
安全可靠性
飞机结构必须能够承受飞行过 程中各种载荷应力，保证飞行
安全可靠性。
经济性
飞机结构设计制造需考虑成本 经济效益，降低飞机制造成本 使成本。
舒适性
飞机结构设计还需考虑乘客舒 适性，如机身振动噪音等。
环保性
现代飞机结构设计还需考虑环 保求，如减排降噪等。
总结词
尾翼内部结构包括骨架、蒙皮操纵机构等部 些部协同工作实现尾翼功能。
详细描述
尾翼骨架通常由金属材料制成，如铝合金或 复合材料，支撑蒙皮并提供必刚度。蒙皮则 覆盖骨架提供尾翼外观气动性能。操纵机构 则连接飞行控制舵面与机身舵机，通过舵机 转动改变尾翼角度，进而控制飞机方向姿态
。
尾翼结构材料技术
总结词
详细描述
机翼内部主梁主承力结构，承受飞行中各种应力。主梁附桁条，加强机翼结构强 度。蒙皮则紧密附着桁条形成机翼外表面。些内部结构共同支撑机翼形状，确保 其能够承受飞行中各种应力。
机翼材料技术
总结词
现代飞机机翼通常采复合材料或铝合金制造，提高强度、减轻重量并满足各种飞行条件性能求。
飞行器结构设计 第二章PPT课件
主要疲劳载荷，机动飞行的种类,飞行次数等；
3.增压载荷：气密压舱一个飞行起落中，压力的变化，增压载 荷的变化规律，作用次数等统计；
4.着陆撞击载荷：一个起落一次撞击，撞击载荷的强度；
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34
2.3 复杂载荷情况
⑤ 地面滑行载荷：指地面滑行飞机颠簸所受到的载荷，与飞 机跑道的质量、飞机的重量等有关；
④ 规范中的过载系数可供选择 (飞行包线上给定）。
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32
2.3 复杂载荷情况
飞机是一种反复使用的运载工具或作战武器。 服役期内会遇到各种载荷。
设计中，不仅应掌握典型设计状态中的极限 载荷及其对结构作用的分析方法，（以作为飞机 结构极限能力的设计依据）；还应把握这些载荷 的变化规律，作用次数等统计规律，因为这些虽 未达到极限状态，但长期作用仍对结构有破坏作 用，这就是通常所说的疲劳载荷。
⑥ 发动机动力装置的热反复载荷；
⑦ 地-空-地循环载荷：飞行地面滑行时的1g载荷变化到空中 飞行的1g载荷，这种均值载荷的变化也是疲劳载荷；
⑧ 其他：机翼尾流p 对尾翼的周期性作用
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t
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2.3 复杂载荷情况
作 用：
① 设备工作的影响； ② 人员的不适； ③ 结构疲劳导致缺陷生长成裂纹并不断发展，最终导致断裂 ④ 疲劳载荷是飞机设计中最重要的考虑因素，是定寿的基本依据。 二、其他特殊情况载荷 1、非正常状态载荷: 单发停车、尾旋、单轮着地、打地转、机头碰地、飞
Hale Waihona Puke 空气动力噪音：附面层压力波动、尾流、激波振荡
武器发射噪音：机炮、导弹、火箭发射
5、瞬时的响应载荷
起飞助推、外挂物投放、弹射等对飞机结构作用
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33
三角形机翼，以其基本的形状采用的较多，区别 仅仅是前缘后掠角的大小。但是也有一些飞机，由 于气动特性和结构安排的需要，采用了改进了平面 形状的三角翼，如双三角翼(Saab-35/37)、S形前缘 的狭长三角翼(“协和” 超音速客机)、前边带有边 条翼的三角翼(SR-71)等。
改善三角翼的低速特性可采取一些专门措施，如 Jas-39、Saab-37、J-10的近距耦合鸭式布局，“协 和”/图-144在起降时机头下折，有的飞机将前起 落架做成可伸缩的等，但要付出重量代价。
30
• 可伸缩的前起落架
• 带有前缘缝翼
• 前缘有扰流片，可延迟机翼失速
31
32
此外，大迎角时，三角翼会产生强烈的气流下洗， 造成尾翼困难。如果尾翼处于机翼强烈的下洗流中 时，会使飞机的操稳特性难于保证。因此，不少三 角翼飞机采用无(平)尾式或鸭式布局。而只有那些 后掠角较小的三角翼飞机才采用有平尾的正常式布 局。
变后掠机翼设计难点之一是飞机的平衡问题：当 增大后掠角时，气动中心后移，重心也后移，但前 者移动量大，飞机会出现低头现象，需要通过调整 燃油来调整重心位置或者增加平尾向下的载荷(同 时增加了配平阻力)来克服。
24
变后掠机翼设计的另一个难点是由于转轴机构及 其集中传力而带来的机翼结构复杂和机翼重量的增 加(机翼大致增重20%以上)以及由此引起的全机重 量的增加。
2
不同类型飞机的布局型式是不同的： 超音速战斗机一般采用中等后掠角(50º左右)、 小展弦比(2~4)薄机翼(相对厚度3~5%)的正常式、 鸭式或三翼面布局型式；为了减小超音速波阻，提 高亚音速机动和隐身能力，现在大都采用翼身融合 的型式。图
3
正常式布局 三翼面布局
鸭式布局
无尾式布局
4
鸭式加前掠翼气动布局
21
后掠翼的主要缺点表现在： 大后掠角和大梯形比的条件下，大迎角时翼尖先 失速，使飞机的操稳特性变坏(这一问题可通过几 何/气动扭转、加翼刀及机翼前缘缺口等方法来改 善)。 后掠角越大，对结构布置、刚度、强度、重量等 特性影响越不利(这一问题可以通过加大翼根弦长 来改善)
22
23
大后掠机翼的高速特性较好，小后掠角机翼的低 速特性较好。要兼顾高速和低速性能，可采用变后 掠机翼。
27
28
(3) 三角翼 三角翼具有小展弦比和大后掠角两方面的特点， 其跨音速和超音速气动特性良好，焦点变化平稳； 由于根弦较长，在翼型相对厚度相同的情况下，可 以得到较大的结构高度，故其气动、刚度、强度、 重量等特性均较好，因而被超音速飞机广泛采用。
29
三角翼的缺点是升力线斜率较小，低速时需要大 迎角才能产生足够的升力。
11
选择飞机型式，主要要决定下列内容： (1) 机翼外形和机翼与机身的相对位置 (2) 尾翼外形及其与机翼、机身的相对位置 (3) 机身形状 (4) 发动机及进气道的数目及安装形式 (5) 起落架及其收放型式及位置等
12
选择飞机型式，应根据飞机设计要求，从气动、 强度、工艺、使用维护、重量等方面进行综合分析 考虑，选择理想、恰当的飞机型式。
9
亚音速运输机和旅客机，一般采用大展弦比 (8~10)、小后掠角(35º左右)，用超临界翼型的机翼， 以获得在大巡航马赫数时的高升阻比。图
通用航空飞机——乘员在10人以下的亚音速小飞 机，力求便宜好用，通常采用无尖削比的平直机翼， 展弦比在6以上，正常式布局型式。图
10
正常式布局、发动机翼吊
正常式布局、发动机尾吊
第2章 飞机型式的选择 与初始参数的确定
飞机总体设计框架图 1
2.1 飞机型式的选择 2.1.1 概 述
所谓飞机型式，是指飞机几何外形的主要特征及 各种装载布置方案的统称。而飞机外形主要特征大 致是指飞机各部件(机翼、机身、尾翼、动力装置、 起落架等)的数目、外形和相对位置的统称。
一些可能的飞机型式如下： 图
同样的设计要求，会有多种不同的飞机型式。飞 机型式的优劣，是不能以简单的解析式或数字来表 达的。例1 例2
13
火神
B-47
14
飞机总体设计的任务，就是给出能够满足飞机设 计要求的最佳方案。这是一个渐进的过程，飞机型 式的选择是这个过程的第一步。
飞机的基本型式大致可分为正常式、无(平)尾式、 鸭式和三翼面等。
(1) 直机翼 低速飞机一般采用大展弦比的矩形翼和梯形翼。 这种机翼的特点是：低速性能良好、诱导阻力小、 升阻比大。此外，低速翼型一般相对厚度大，对结 构布置、刚度、强度、重量等特性有利。 美国的超音速战斗机F-104采用小展弦比的梯形 直机翼。
18
19
小展弦比直机翼与三角翼和后掠翼相比，当M数 较大时，其零升阻力系数CD0 较小，升阻比较大； 其刚度、强度及重量特性介于三角翼和后掠翼之间。
15
2.1.2 机翼的平面形状及在机身上的安排
I. 机翼平面形状的选择 现代飞机机翼基本的平面形状主要有：直机翼、 后掠翼和三角翼等。 机翼平面形状对飞行性能有较大的影响，应根据 飞机设计要求综合分析比较进行选择，重点是考虑 不同平面形状对机翼气动特性的影响。 CD0~M曲线 CL~α
曲线
16
17
单纯的小展弦比直机翼的缺点是跨音速气动特性 较差，焦点变化剧烈，因此在超音速飞机上较少采 用。
20
(2) 后掠翼
对亚音速飞机而言，后掠翼能有效提高临界马赫数，延 缓局部激波的产生，避免过早出现波阻。
对超音速飞机而言，后掠翼可改善其跨音速气动性能： 后掠翼的CD0~ M 变化较缓，升力线斜率虽然小于直机翼 但比三角翼大。
5
中、远程轰炸机要有一定的超音速突防能力，一 般采用变后掠机翼。图
对于强调隐身突防能力的轰炸机，外形基本按照 隐身要求设计，但不能超音速飞行，如F-117A、 B-2等。图
6
后掠翼
变后掠翼
7
飞翼式布局
后掠翼加V型尾翼布局
鸭Байду номын сангаас布局
前掠翼布局(Ju-287) 8
强击机要求具有很好的低空低速机动性能、很 大的载弹量和很强的生存力。一般采用大展弦 比直机翼、双发布局
此外，变后掠机翼难于满足大迎角机动性能及隐 身能力等要求，因此在新一代战斗机的设计中已经 不再采用。
25
机翼后掠不仅仅是为了降低波阻，在低速飞机上还被 用于配平、改善飞机纵向和横航向安定性
26
与后掠翼相比，前掠翼从根本上克服了翼尖先失 速的缺点x-29、s-37。但前掠翼(以及斜机翼)存在气动 弹性发散(弯扭耦合)问题，需要通过各向异性材料 来解决。
三角形机翼，以其基本的形状采用的较多，区别 仅仅是前缘后掠角的大小。但是也有一些飞机，由 于气动特性和结构安排的需要，采用了改进了平面 形状的三角翼，如双三角翼(Saab-35/37)、S形前缘 的狭长三角翼(“协和” 超音速客机)、前边带有边 条翼的三角翼(SR-71)等。
改善三角翼的低速特性可采取一些专门措施，如 Jas-39、Saab-37、J-10的近距耦合鸭式布局，“协 和”/图-144在起降时机头下折，有的飞机将前起 落架做成可伸缩的等，但要付出重量代价。
30
• 可伸缩的前起落架
• 带有前缘缝翼
• 前缘有扰流片，可延迟机翼失速
31
32
此外，大迎角时，三角翼会产生强烈的气流下洗， 造成尾翼困难。如果尾翼处于机翼强烈的下洗流中 时，会使飞机的操稳特性难于保证。因此，不少三 角翼飞机采用无(平)尾式或鸭式布局。而只有那些 后掠角较小的三角翼飞机才采用有平尾的正常式布 局。
变后掠机翼设计难点之一是飞机的平衡问题：当 增大后掠角时，气动中心后移，重心也后移，但前 者移动量大，飞机会出现低头现象，需要通过调整 燃油来调整重心位置或者增加平尾向下的载荷(同 时增加了配平阻力)来克服。
24
变后掠机翼设计的另一个难点是由于转轴机构及 其集中传力而带来的机翼结构复杂和机翼重量的增 加(机翼大致增重20%以上)以及由此引起的全机重 量的增加。
2
不同类型飞机的布局型式是不同的： 超音速战斗机一般采用中等后掠角(50º左右)、 小展弦比(2~4)薄机翼(相对厚度3~5%)的正常式、 鸭式或三翼面布局型式；为了减小超音速波阻，提 高亚音速机动和隐身能力，现在大都采用翼身融合 的型式。图
3
正常式布局 三翼面布局
鸭式布局
无尾式布局
4
鸭式加前掠翼气动布局
21
后掠翼的主要缺点表现在： 大后掠角和大梯形比的条件下，大迎角时翼尖先 失速，使飞机的操稳特性变坏(这一问题可通过几 何/气动扭转、加翼刀及机翼前缘缺口等方法来改 善)。 后掠角越大，对结构布置、刚度、强度、重量等 特性影响越不利(这一问题可以通过加大翼根弦长 来改善)
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大后掠机翼的高速特性较好，小后掠角机翼的低 速特性较好。要兼顾高速和低速性能，可采用变后 掠机翼。
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28
(3) 三角翼 三角翼具有小展弦比和大后掠角两方面的特点， 其跨音速和超音速气动特性良好，焦点变化平稳； 由于根弦较长，在翼型相对厚度相同的情况下，可 以得到较大的结构高度，故其气动、刚度、强度、 重量等特性均较好，因而被超音速飞机广泛采用。
29
三角翼的缺点是升力线斜率较小，低速时需要大 迎角才能产生足够的升力。
11
选择飞机型式，主要要决定下列内容： (1) 机翼外形和机翼与机身的相对位置 (2) 尾翼外形及其与机翼、机身的相对位置 (3) 机身形状 (4) 发动机及进气道的数目及安装形式 (5) 起落架及其收放型式及位置等
12
选择飞机型式，应根据飞机设计要求，从气动、 强度、工艺、使用维护、重量等方面进行综合分析 考虑，选择理想、恰当的飞机型式。
9
亚音速运输机和旅客机，一般采用大展弦比 (8~10)、小后掠角(35º左右)，用超临界翼型的机翼， 以获得在大巡航马赫数时的高升阻比。图
通用航空飞机——乘员在10人以下的亚音速小飞 机，力求便宜好用，通常采用无尖削比的平直机翼， 展弦比在6以上，正常式布局型式。图
10
正常式布局、发动机翼吊
正常式布局、发动机尾吊
第2章 飞机型式的选择 与初始参数的确定
飞机总体设计框架图 1
2.1 飞机型式的选择 2.1.1 概 述
所谓飞机型式，是指飞机几何外形的主要特征及 各种装载布置方案的统称。而飞机外形主要特征大 致是指飞机各部件(机翼、机身、尾翼、动力装置、 起落架等)的数目、外形和相对位置的统称。
一些可能的飞机型式如下： 图
同样的设计要求，会有多种不同的飞机型式。飞 机型式的优劣，是不能以简单的解析式或数字来表 达的。例1 例2
13
火神
B-47
14
飞机总体设计的任务，就是给出能够满足飞机设 计要求的最佳方案。这是一个渐进的过程，飞机型 式的选择是这个过程的第一步。
飞机的基本型式大致可分为正常式、无(平)尾式、 鸭式和三翼面等。
(1) 直机翼 低速飞机一般采用大展弦比的矩形翼和梯形翼。 这种机翼的特点是：低速性能良好、诱导阻力小、 升阻比大。此外，低速翼型一般相对厚度大，对结 构布置、刚度、强度、重量等特性有利。 美国的超音速战斗机F-104采用小展弦比的梯形 直机翼。
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小展弦比直机翼与三角翼和后掠翼相比，当M数 较大时，其零升阻力系数CD0 较小，升阻比较大； 其刚度、强度及重量特性介于三角翼和后掠翼之间。
15
2.1.2 机翼的平面形状及在机身上的安排
I. 机翼平面形状的选择 现代飞机机翼基本的平面形状主要有：直机翼、 后掠翼和三角翼等。 机翼平面形状对飞行性能有较大的影响，应根据 飞机设计要求综合分析比较进行选择，重点是考虑 不同平面形状对机翼气动特性的影响。 CD0~M曲线 CL~α
曲线
16
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单纯的小展弦比直机翼的缺点是跨音速气动特性 较差，焦点变化剧烈，因此在超音速飞机上较少采 用。
20
(2) 后掠翼
对亚音速飞机而言，后掠翼能有效提高临界马赫数，延 缓局部激波的产生，避免过早出现波阻。
对超音速飞机而言，后掠翼可改善其跨音速气动性能： 后掠翼的CD0~ M 变化较缓，升力线斜率虽然小于直机翼 但比三角翼大。
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中、远程轰炸机要有一定的超音速突防能力，一 般采用变后掠机翼。图
对于强调隐身突防能力的轰炸机，外形基本按照 隐身要求设计，但不能超音速飞行，如F-117A、 B-2等。图
6
后掠翼
变后掠翼
7
飞翼式布局
后掠翼加V型尾翼布局
鸭Байду номын сангаас布局
前掠翼布局(Ju-287) 8
强击机要求具有很好的低空低速机动性能、很 大的载弹量和很强的生存力。一般采用大展弦 比直机翼、双发布局
此外，变后掠机翼难于满足大迎角机动性能及隐 身能力等要求，因此在新一代战斗机的设计中已经 不再采用。
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机翼后掠不仅仅是为了降低波阻，在低速飞机上还被 用于配平、改善飞机纵向和横航向安定性
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与后掠翼相比，前掠翼从根本上克服了翼尖先失 速的缺点x-29、s-37。但前掠翼(以及斜机翼)存在气动 弹性发散(弯扭耦合)问题，需要通过各向异性材料 来解决。