飞机总体设计-课程设计讲课稿
第一讲-飞机总体设计
获取通知
❖ designcourse@ (Password: design2008) ————————————————
意见与建议
办公室：科研南1号楼301 （刘虎） Tel: 010-82339801
E-mail: aerodesigner@
7
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.
Design. 1987. 8
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 现代设计技术简介 ➢ 1.6 设计中的团队协作
9
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
1.5 现代设计技术简介
❖飞机设计过程的演化
现代（1990年 之 后 ）
获取
“定制” （Defineproduce）
外购 支持
· “用户介入” · 大量的律师
用户
工程设计与制造 · 大规模（但更精益）的组织 · 集成化产品团队（IPTs）
· 达到“价值链”的最高点 · 不再有纸制图纸 · 不再有垫片 · “扁平的组织”
•推动力： •外界政治经济环境的变化 •CAD／CAE／CAM、CIMS等技术的迅速发展
33
1.5 现代设计技术简介
数字样机
计算流体力学 （CFD）
虚拟风洞实验 34
1.5 现代设计技术简介
❖计算机辅助飞机概念设计软件
▪ 使得设计者可以迅速地提出一个新颖的设计方案， 并且不断地修改方案和进行权衡研究（trade studies）
飞机设计课程设计
飞机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解飞机设计的基本原理，掌握飞机结构、飞行原理和相关术语。
2. 学生能够了解不同类型的飞机及其特点，并能够分析其适用场景和优势。
3. 学生掌握飞机设计中涉及的数学和科学知识，如几何、物理和力学等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识进行简单的飞机设计和模型制作，培养动手操作能力。
2. 学生能够运用计算机软件进行飞机设计的模拟和优化，提高信息技术应用能力。
3. 学生能够通过团队协作，共同解决飞机设计过程中遇到的问题，提升沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对航空事业的热爱和兴趣，增强对科技创新的认识和信心。
2. 学生在飞机设计过程中，学会尊重事实、追求真理，培养严谨、踏实的科学态度。
3. 学生通过团队协作，学会承担责任、关心他人，培养团结协作、共同进步的精神风貌。
课程性质：本课程为跨学科综合实践活动课程，旨在通过飞机设计，将数学、科学、工程技术和信息技术等多学科知识融合应用。
学生特点：六年级学生具备一定的数学、科学知识基础，思维活跃，好奇心强，具备初步的团队合作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手操作和团队协作，提高学生的综合应用能力和创新能力。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 飞机设计基本原理：讲解飞机结构、飞行原理、稳定性与控制等基础知识，涉及教材中“飞行器原理”章节。
- 飞机结构：机翼、机身、尾翼、起落架等部件的作用和设计要求。
- 飞行原理：升力、阻力、推力、重力等力的作用及其对飞机飞行的影响。
- 稳定性与控制：飞机的俯仰、滚转和偏航稳定性，以及飞行控制方法。
2. 飞机类型与特点：介绍不同类型的飞机（如固定翼、旋翼、无人机等）及其适用场景和优势，结合教材中“飞行器类型”章节。
- 固定翼飞机：客机、战斗机等的设计特点和用途。
- 旋翼飞机：直升机、旋翼无人机等的设计原理和应用领域。
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。
飞机总体课程设计-110座支线飞机
飞机总体设计报告（110座级支线客机概念设计）学院：航空宇航学院一、设计要求：1.有效载荷–全经济舱布置110人（每人重75kg ） –每人行李总重：20kg2.飞行性能指标–巡航速度：M 0.78–飞行高度：35000英尺－39000英尺–航程：2300（km ），45分钟待机，5％燃油备份–备用油规则：5%任务飞行用油+ 1,500英尺待机30分钟用油+ 200海里备降用油。
–起飞场长：小于1700（m ） –着陆场长：小于1550（m ） –进场速度：小于220 （km/h ）二、飞机构型的确定1.设计要求相近的飞机资料2.飞机布局形式参考机型：庞巴迪航宇集团CRJ-900 中国商用飞机有限公司ARJ21 英国航宇公司BAe146加加林航空制造集团SSJ-100 1）尾翼（正常式“T ”型单垂尾） 避免发动机尾喷流达到平尾上。
避免机翼下洗气流的影响 “失速”警告（安全因素）飞机型号有效载荷（t ） 起飞重量(kg) 巡航速度(km/h) 航程(km)CRJ-900 10.2 36.5 860 2778 ARJ21 11.2 43.6 923 3700 BAe146 24.8 2554 SSJ-100458784590外形美观（市场因素）2）机翼（采用下单翼）便于安装起落架，且不挡住发动机进气。
可以布置中央翼，减轻机翼结构重量。
3）发动机（尾吊双发涡轮风扇发动机）飞机的驾驶比较容易，噪音小，符合易操纵性和舒适性的要求。
4）起落架前三点型式，主起落架安装在机翼上5）飞机草图三、机身外形的主要参数1.通道：单通道经济舱：5*22=110另外布置厨房、厕所及安全门2.机身横截面及当量直径1）经济舱座椅宽度19-21in，取21in；其中中间位置加宽为22in；过道宽度为19in。
机舱宽度为：21*4+22+19+10=135（其中为了舒适及结构需要增加10in） 2）截面采用圆截面座椅设置在最大直径处，因此当量直径为135in=3.44m3.中间段长度确定经济舱座位间距为31-34in，取34in。
飞机总体设计课程设计汇总
飞机总体设计需要关注环保和可持续发展，如降低油耗、减少排放等，以 符合全球航空工业的发展趋势。
感谢观看
汇报人：
05
飞机总体设计课程设计的展望和发展趋势
飞机总体设计课程设计的未来发展方向
数字化设计：利用计算机辅助设计（CAD）、虚拟现实（VR）等技术 进行飞机设计
绿色环保：注重飞机的环保性能，如降低油耗、减少排放等
智能化设计：利用人工智能（AI）、大数据等技术进行飞机设计，提高 设计效率和质量
复合材料应用：采用复合材料制造飞机，提高飞机性能和寿命
案例二：某型军用运输机总体设计
设计背景：某国空军需要一款新型军用运输机
设计目标：满足运输任务需求，提高运输效率
设计过程：包括需求分析、方案设计、详细设计、试验验证等 设计成果：某型军用运输机总体设计方案，包括气动布局、结构设计、系 统配置等
案例三：某型公务机总体设计
设计目标：满足公务机市场需求，提高舒适性和效率 设计特点：采用先进气动布局，提高飞行性能 设计难点：优化结构设计，降低重量和成本 设计成果：成功完成设计，获得市场认可
课程设计的评价Biblioteka 准和方法评价标准：包括设 计质量、创新性、 实用性等方面
评价方法：采用专 家评审、同行评审、 学生自评等方式
评价内容：包括设 计方案、设计报告、 设计演示等方面
评价结果：给出综 合评价结果，包括 优秀、良好、合格、 不合格等等级
03
飞机总体设计课程设计实践
飞机总体设计的基本原则和方法
单击此处添加副标题
飞机总体设计课程设计汇
总
汇报人：
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
科学飞机课程设计
科学飞机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解飞机的基本构造及其科学原理，掌握飞行中力的作用、空气动力学基础和飞行动力系统。
2. 学生能够描述飞机发展历程中的重要事件和科学家，了解航空科技进步对社会发展的意义。
3. 学生能够运用所学的科学知识，分析飞机设计中涉及的科学问题，解释飞行中可能出现的现象。
技能目标：1. 学生通过小组合作，设计和制作简单的模型飞机，提高动手操作能力和团队协作能力。
2. 学生能够运用信息技术工具，搜集和整理飞机相关的科学资料，提升信息处理和归纳总结能力。
3. 学生通过观察、实验和探究，培养科学思维能力，提高问题解决和创新能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对航空科学的热爱和兴趣，激发探究未知、挑战自我的精神。
2. 学生在学习过程中，树立科学、严谨的学习态度，增强自信心和自尊心。
3. 学生通过了解飞机发展史，认识到科技进步对国家发展的重要性，培养爱国情怀和民族自豪感。
课程性质：本课程以科学探究和实践操作为主，结合小组合作、信息技术应用等多种教学手段，旨在培养学生的科学素养和综合能力。
学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础，好奇心强，喜欢动手操作，但需引导他们进行深入思考和团队协作。
教学要求：注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，鼓励学生主动探究、积极思考，提高他们的科学素养和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 飞机基本构造与原理- 飞机各部件名称及其功能- 飞行原理：力的作用、空气动力学基础、飞行动力系统2. 飞机发展历程- 世界和中国航空发展简史- 重大航空科技成就及科学家介绍3. 飞机设计与制作- 模型飞机设计原理与制作方法- 小组合作设计与制作简易模型飞机4. 科学探究与实践- 观察与分析飞机飞行中的现象- 实验探究：力的作用、空气阻力、飞行稳定性5. 信息技术应用- 利用网络搜集和整理飞机相关资料- 利用多媒体展示飞机发展历程和科技成果教学内容安排与进度：第一课时：飞机基本构造与原理第二课时：飞机发展历程第三课时：飞机设计与制作（1）第四课时：飞机设计与制作（2）第五课时：科学探究与实践第六课时：信息技术应用与总结交流教材章节关联：本教学内容与课本中“飞行器”章节相关，涵盖了飞行器的基本原理、发展历程、设计制作等方面内容，旨在帮助学生全面了解飞机科学，提高实践操作能力。
直升机总体课程设计
直升机总体课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解直升机的基本结构、工作原理及分类。
2. 学生能够掌握直升机的主要性能指标及其影响因素。
3. 学生能够了解直升机在军事、民用领域的应用及其重要性。
技能目标：1. 学生能够通过观察、分析，识别直升机的各种部件及其功能。
2. 学生能够运用所学知识，分析直升机性能与设计参数之间的关系。
3. 学生能够运用团队合作，设计并制作一个简易的直升机模型。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对直升机及其相关领域的兴趣，激发学生探索科学技术的热情。
2. 培养学生尊重和珍视团队合作，树立良好的团队协作意识。
3. 培养学生关注国家航空事业的发展，增强国家荣誉感。
课程性质：本课程为直升机相关知识的学习，结合理论教学与实践操作，以提高学生的理论素养和实际操作能力。
学生特点：学生处于好奇心强、动手能力逐渐提高的年级，对直升机有一定的兴趣，但相关知识体系尚不完善。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，引导学生在探究中学习，培养学生的创新精神和实践能力。
通过课程目标的分解，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 直升机概述- 直升机的定义、发展历史- 直升机的分类及特点2. 直升机基本结构- 机体结构、动力装置- 旋翼系统、尾桨系统- 起落架、飞行控制系统3. 直升机工作原理- 旋翼的空气动力学原理- 直升机的稳定性和操纵性- 直升机的主要飞行性能指标4. 直升机的应用领域- 军事应用：侦查、作战、救援等- 民用应用：交通、旅游、消防、医疗等5. 直升机设计与制作- 直升机设计原则与流程- 直升机模型制作方法与技巧- 团队合作与分工教学内容安排和进度：第一课时：直升机概述、基本结构第二课时：直升机工作原理、应用领域第三课时：直升机设计与制作（理论）第四课时：直升机设计与制作（实践）教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于直升机的基础知识、工作原理和应用领域等内容密切相关，旨在帮助学生构建完整的直升机知识体系，培养学生的实践操作能力。
轻型飞机总体设计重点讲义资料
沈阳航空航天大学飞机构造学结课大作业…超轻型飞机结构总体设计学院：创新创业学院专业：飞行器动力工程学号：2013041102013班级：S201301姓名：赵伟方目录一．超轻型飞机总体外形设计二．机翼结构设计三．起落架的构造设计四．机身部件总体结构设计五．尾翼的构造设计一、超轻型飞机总体外形设计图一本飞机外形如上图所示，因为本飞机的设计要求是超轻型飞机，所以并未画太复杂的结构。
飞机采用上单翼、正常式尾翼、以及前三点固定式起落架等部件总体构成。
本飞机主要应用铝管及航空钢管等材料，具有结构简单、重量轻、造价低廉等优点。
二、机翼结构设计由于本飞机是超轻型飞机，飞行速度低，而且发动机提供的动力有限，所以我们尽可能要求机翼产生的升力要大，而且自身重量不能太大，又因为飞行速度低所以阻力因素并非主要因素。
因此尽可能减小重量就显得尤为重要。
又因为相同面积的矩形、平行四边形和梯形，只有矩形的周长最短，这样就会极大减少结构重量、而且从加工工艺上考虑，矩形最好加工，材料使用也相对较少设计费用也较低。
而且产生升力的效率较高。
具体的机翼结构如下所示：图二1.翼梁因为机翼是飞机中的主要受力部件，而翼梁又是机翼中的主要受力部件，它承受机翼的剪力和弯矩。
翼梁主要由上下缘条和腹板组成。
本机型采用腹板式翼梁，其剖面形状为“工”字型，沿方向等强度设计。
腹板式翼梁的优点是在等重量和高度情况下，带有立柱加强而腹板上无任何开口，其强度最大。
除此之外，这种结构的翼梁制造工艺简单，成本低。
用途广泛，故本飞机采用此种梁。
2.纵墙纵墙包括前纵墙和后纵墙，它是一根缘条很弱或无缘条的腹板式翼梁。
位于机翼后缘的纵墙可用于连接副翼和襟翼。
它不能承受弯矩，主要承受剪力，并与蒙皮构成闭式承受机翼扭矩。
3.翼肋本机型采用腹板式翼肋。
它的材料是铝合金较轻，为减轻重量和便于安装导管和操纵机构，常常在腹板上加工减轻孔。
为增加腹板刚度和稳定性，通常对孔边缘增加支柱，或压制凹槽。
《飞机总体设计》电子教案2009最新版-南航-余雄庆-620页-单个PDF
参考教材
1.
L. R. Jenkinson, P. Simpkin, D. Rhodes, Civil Jet Aircraft Design, AIAA Inc, 1999
2.
D.P. Raymer, Aircraft Design: A Conceptual Approach, AIAA Education Series. 1992.
方法与手段
• 统计数据 • 经验公式 • 工程估算公式 • 参数敏感分析 • 地毯图 • 总体分析软件 • 总体参数优化软件
输出
• 初步方案的三面图 • 可行性论证报告 • 详细技术要求与目标
初步设计
输入
• 概念设计结果 • 初始方案的外形CAD模型
目标
• 细化、优化概念设计方案 • 确信方案能达到设计要求，冻结总体外形。
10. 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年。
11. 谢·米·叶格尔[俄]等著，杨景佐、胡传泰等译，《飞机设计》，航空工业出版社，1986年。
12. Nicolai著，赵先宁译，《飞机设计基本原理》，台湾，徐氏基金会，1975年.
飞机设计依据
飞机设计依据
• 飞机设计的基本要求 • 飞机设计规范和适航性条例 • 评价飞机设计方案准则
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。
工作内容
• 细化和优化几何外形 - 气动设计、分析与优化
• 总体结构布置 - 结构分析与优化
• 多学科分析与优化 • 完整三面图和外形数模 • 飞机总体布置图
方法与手段
输出
• CAD软件（CATIA）
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
飞机总体设计课程设计
国使用的喷气式公务机设计班级：0111107学号：011110728：于茂林一、公务机设计要求类型国使用的喷气式公务机。
有效载重旅客6－12名，行20kg/人。
飞行性能：巡航速度：0.6 - 0.8 M最大航程：3500－4500km起飞场长：小于1400－1600m着陆场长：小于1200－1500m进场速度：小于230km/h据世界知名的公务机杂志B&CA发布的《2011 Purchase Planning Handbook》，可以将公务机按照价格、航程、客舱容积等数据分为超轻型、轻型、中型、大型、超大型。
根据设计要求，可以确定我们设计的公务机属于轻型公务机：价格在700-1800万美元、航程在3148-5741公里、客舱容积在8.5-19.8立方米的公务机。
与其他公务机相比，轻型公务机主要靠较低的价格、低廉的运营成本、在较短航程的高效率来取得竞争优势。
由此，从中选出一些较主流机型作为参考二、确定飞机总体布局1、参考机型庞巴迪航空：里尔45xr、里尔60xr巴西航空：飞鸿300、塞斯纳航空：奖状cj32、可能的方案选择：正常式前三点起落架T型平尾/ 高置平尾+ 单垂尾尾吊双发涡轮喷气发动机/ 翼吊双发喷气发动机/ 尾吊双发喷气发动机小后掠角梯形翼+下单翼/ 小后掠角T型翼+中单翼/ 直机翼+上单翼3、最终定型及改进1）正常式、T型平尾、单垂尾①避免机翼下洗气流和螺旋浆滑流的影响：1、减小尾翼振动；2、减小尾翼结构疲劳；3、避免发动机功率突然增加或减小引起的驾驶杆力变化②“失速”警告（安全因素）③外形美观（市场因素）④由于飞机较小，平尾不需要太大，对垂尾的结构重量影响不大2）小后掠角梯形翼（带翼梢小翼）、下单翼①本次公务机设计续航速度0.6-0.8M，处于跨音速围，故采用小展弦比后掠翼，后掠角大约30左右，能有效地提高临界M数，延缓激波的产生，避免过早出现波阻。
②翼梢小翼的功能是抵御飞机高速巡航飞行时翼尖空气涡流对飞机形成的阻力作用，提高机翼的高速巡航效率，同时达到节油的效果。
直升机总体设计课程设计
直升机总体设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解直升机的基本结构、原理及其组成部分的功能；2. 掌握直升机总体设计的基本流程、方法和评价指标；3. 掌握直升机飞行性能、稳定性和操纵性的基本知识；4. 了解直升机设计中的限制因素和优化方法。
技能目标：1. 能够运用直升机总体设计的基本方法，进行初步的直升机设计方案制定；2. 能够分析直升机的飞行性能、稳定性和操纵性，提出改进措施；3. 能够运用相关软件工具，进行直升机总体设计的计算和分析；4. 能够撰写规范的直升机总体设计报告，并进行口头汇报。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对直升机总体设计及相关工程问题的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨、务实、团结协作的科学态度，增强工程实践能力；3. 培养学生关注国家航空事业的发展，树立民族自豪感和社会责任感；4. 培养学生尊重知识产权，遵循职业道德，具备良好的职业素养。
课程性质：本课程为专业选修课，以直升机总体设计为主线，结合理论知识与实践操作，旨在提高学生的专业素养和工程实践能力。
学生特点：学生具备一定的航空基础知识，对直升机设计有一定兴趣，但实践经验不足。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强化设计方法与工程实践能力的培养，提高学生的综合素质。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 直升机基本原理与结构：包括直升机分类、旋翼原理、尾桨作用、机身结构等；参考教材章节：第一章《直升机概述》2. 直升机总体设计流程与方法：介绍直升机设计的基本步骤、方法和评价指标；参考教材章节：第二章《直升机总体设计方法》3. 直升机飞行性能分析：涉及飞行速度、升限、航程、载荷等方面的知识；参考教材章节：第三章《直升机飞行性能》4. 直升机稳定性与操纵性分析：研究直升机的稳定性、操纵性及其影响因素；参考教材章节：第四章《直升机稳定性与操纵性》5. 直升机设计限制与优化：探讨设计过程中的限制因素、优化目标及方法；参考教材章节：第五章《直升机设计限制与优化》6. 直升机总体设计实践：结合实际案例，进行直升机设计方案制定、计算与分析；参考教材章节：第六章《直升机总体设计实践》7. 直升机总体设计报告撰写与口头汇报：规范报告格式，锻炼学生表达与沟通能力。
飞机总体设计-课程设计
南京航空航天大学飞机总体设计报告——150座级客机概念设计011110XXXXXX设计要求一、有效载荷–二级布置，150座–每人加行李总重，225 lbs二、飞行性能指标–巡航速度：M 0.78–飞行高度：35000英尺–航程：2800（nm）–备用油规则：5%任务飞行用油+ 1,500英尺待机30分钟用油+ 200海里备降用油。
–起飞场长：小于2100（m）–着陆场长：小于1650（m）–进场速度：小于250 （km/h）飞机总体布局一、尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置（一）平尾前、后位置与数目的三种形式1．正常式（Conventional)优点：技术成熟，所积累的经验和资料丰富，设计容易成功。
缺点：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采用情况：现代民航客机均采用此布局，大部分飞机采用的位移布局形式2．鸭式（Canard）优点：1.全机升力系数较大；2.L/D可能较大；3.不易失速缺点：1.为保证飞机纵向稳定性，前翼迎角一般大于机翼迎角；2.前翼应先失速，否则飞机有可能无法控制采用情况：轻型亚音速飞机及军机采用3．无尾式( Tailless )优点：1.结构重量较轻：无水平尾翼的重量。
2.气动阻力较小——由于采用大后掠的三角翼，超音速的阻力更小缺点：1. 具有稳定性的无尾飞机进行配平时，襟副翼的升力方向向下，引起升力损失2. 起飞着陆性能不容易保证采用情况：少量军机采用综上所述，采用正常式尾翼布局（二）水平尾翼高低位置选择(a) 上平尾(b) 中平尾(c) 下平尾(d) 高置平尾(e) “T”平尾选择平尾高低位置的原则1.避开机翼尾涡的不利干扰：将平尾布置在机翼翼弦平面上下不超过5％平均气动力弦长的位置，有可能满足大迎角时纵向稳定性的要求。
2.避开发动机尾喷流的不利干扰综合考虑后，选择上平尾（三）垂尾的位置和数目位置-机身尾部-机翼上部数目单垂尾：多数飞机采用单垂尾，高速飞机加装背鳍和腹鳍双垂尾：1.压力中心的高度显著降低，可以减小由侧力所造成的机身扭矩。
北航飞机课程设计
北航飞机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握飞机的基本结构、飞行原理及航空术语；2. 学生能够描述北航飞机设计的主要特点及其在我国航空领域的地位；3. 学生能够了解飞机设计的发展历程，认识我国航空事业的发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析飞机设计中的问题，并提出改进措施；2. 学生能够通过小组合作，设计并制作简单的飞机模型；3. 学生能够运用航空软件进行简单的飞机性能分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对航空事业的热爱，激发学生探索航空科技的兴趣；2. 增强学生的团队协作意识，培养合作精神；3. 提高学生的国家荣誉感，树立为我国航空事业贡献力量的信念。
本课程针对北航学生特点，结合飞机设计课程性质，旨在培养学生掌握航空知识、提高实践能力，并激发学生的航空情怀。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下部分：1. 飞机基本结构：分析飞机的机体、动力装置、飞行控制系统等组成部分及其功能；参考教材章节：第一章 飞机概述2. 飞行原理：探讨飞机的升力、阻力、稳定性等基本飞行特性；参考教材章节：第二章 飞行原理3. 航空术语：介绍航空领域常用的专业术语，如翼展、升力系数、推力等；参考教材章节：第三章 航空术语4. 北航飞机设计特点：分析北航飞机的设计理念、技术优势及其在我国航空领域的应用；参考教材章节：第四章 北航飞机设计5. 飞机设计发展历程：回顾飞机设计的历史演变，了解我国航空事业的发展轨迹；参考教材章节：第五章 飞机设计发展6. 飞机模型设计与制作：指导学生运用所学知识，进行小组合作设计并制作简单的飞机模型；参考教材章节：第六章 飞机模型设计与制作7. 飞机性能分析：教授学生运用航空软件进行飞机性能分析的基本方法；参考教材章节：第七章 飞机性能分析教学内容按照教学大纲安排，确保科学性和系统性，结合课程目标，使学生在理论学习与实践操作中不断提高。
飞机总体设计课程设计报告书
国内使用的喷气式公务机设计班级：0111107学号：011110728姓名：于茂林一、公务机设计要求类型国内使用的喷气式公务机。
有效载重旅客6－12名，行李20kg/人。
飞行性能：巡航速度：0.6 - 0.8 M最大航程：3500－4500km起飞场长：小于1400－1600m着陆场长：小于1200－1500m进场速度：小于230km/h据世界知名的公务机杂志B&CA发布的《2011 Purchase Planning Handbook》，可以将公务机按照价格、航程、客舱容积等数据分为超轻型、轻型、中型、大型、超大型。
根据设计要求，可以确定我们设计的公务机属于轻型公务机：价格在700-1800万美元、航程在3148-5741公里、客舱容积在8.5-19.8立方米的公务机。
与其他公务机相比，轻型公务机主要靠较低的价格、低廉的运营成本、在较短航程内的高效率来取得竞争优势。
由此，从中选出一些较主流机型作为参考二、确定飞机总体布局1、参考机型庞巴迪航空：里尔45xr、里尔60xr巴西航空：飞鸿300、塞斯纳航空：奖状cj32、可能的方案选择：正常式前三点起落架T型平尾/ 高置平尾+ 单垂尾尾吊双发涡轮喷气发动机/ 翼吊双发喷气发动机/ 尾吊双发喷气发动机小后掠角梯形翼+下单翼/ 小后掠角T型翼+中单翼/ 直机翼+上单翼3、最终定型及改进1）正常式、T型平尾、单垂尾①避免机翼下洗气流和螺旋浆滑流的影响：1、减小尾翼振动；2、减小尾翼结构疲劳；3、避免发动机功率突然增加或减小引起的驾驶杆力变化②“失速”警告（安全因素）③外形美观（市场因素）④由于飞机较小，平尾不需要太大，对垂尾的结构重量影响不大2）小后掠角梯形翼（带翼梢小翼）、下单翼①本次公务机设计续航速度0.6-0.8M，处于跨音速范围，故采用小展弦比后掠翼，后掠角大约30左右，能有效地提高临界M数，延缓激波的产生，避免过早出现波阻。
②翼梢小翼的功能是抵御飞机高速巡航飞行时翼尖空气涡流对飞机形成的阻力作用，提高机翼的高速巡航效率，同时达到节油的效果。
飞机原理课程设计
飞机原理课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握飞机的基本原理、结构和飞行原理；技能目标要求学生能够运用所学知识分析飞机的性能和设计；情感态度价值观目标要求学生培养对航空事业的热爱和追求科学的精神。
通过本课程的学习，学生将了解飞机的发展历程，掌握飞机的基本结构，了解各种飞机部件的作用，掌握飞机飞行的基本原理，提高学生的科学素养，激发学生对航空事业的热爱。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括飞机的基本原理、飞机的结构和飞行原理。
教学大纲如下：1.飞机的基本原理：介绍飞机的定义、分类和发展历程。
2.飞机的结构：介绍飞机的各种部件，包括机身、机翼、尾翼、发动机等，并分析其作用。
3.飞行原理：讲解飞机的升力、阻力、推力和重力的关系，以及飞机的飞行姿态和飞行控制系统。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
1.讲授法：用于向学生传授飞机的基本原理、结构和飞行原理。
2.讨论法：用于引导学生探讨飞机的设计理念和航空事业的发展。
3.案例分析法：分析具体的飞机事故案例，让学生了解飞机安全的重要性。
4.实验法：学生进行飞机模型制作和飞行实验，增强学生的实践操作能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用国内权威的飞机原理教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关的航空专业书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的课件和视频，帮助学生形象地理解飞机原理。
4.实验设备：准备飞机模型和飞行模拟器，让学生进行实践操作和体验飞行。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试。
平时表现主要评估学生的课堂参与度和讨论表现；作业分为课后作业和小论文，评估学生的理论知识掌握和分析能力；考试分为期中考试和期末考试，全面评估学生的知识掌握和应用能力。
评估方式客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
(完整word版)飞机总体课程设计
1.重量估算与指标分配以下计算过程的公式参照《飞机设计手册8》1.1机身重量估算USFA方法——机身重量，kg-—起飞重量，1684 kg；——设计过载,2；——机身长度，8.5 m；——机身最大宽度，1。
9 m；——机身最大高度，1。
6 m;—-设计巡航速度(EAS），290 km/h;此公式可用于速度550 km/h以下的飞机。
代入数据,算得机身重量126。
56kg。
1.2机翼重量计算采用USFA方法——机翼重量，kg——机翼面积，16 ；——机翼展弦比，11；——机翼1/4弦线后掠角，4°；-—机翼根梢比,1.25；——机翼最大相对厚度，15％；——海平面最大平飞速度,300 km/h；代入数据，计算得机翼重量。
1.3尾翼重量计算采用USFA方法1.3.1水平尾翼-—平尾面积,2.28 ；——平尾力臂，；--平尾展长,；—-平尾根部剖面最大厚度，0。
0672 m；代入数据,计算得水平尾翼重量。
1.3.2垂直尾翼——垂尾面积，；——垂尾展长，；—-垂尾根部剖面最大厚度，0。
1899 m；代入数据，计算得垂直尾翼重量。
1.4发动机短舱重量采用Torenbeek方法多发活塞式发动机飞机:汽缸水平对置发动机:-—发动机起飞总功率，264.6kW；N—-发动机的数量，2;代入数据，计算得单发重量.双发总重量为。
1.5 起落架重量采用Torenbeek 方法式中：=1，下单翼飞机；1。
08,上单翼飞机。
其中，，,见下表起落架重量计算系数表飞机类别A B C D 主15.00.0330.0210前 5.40.04900主9.10.0820.0190前11.300.0240尾 4.100.0240主18.10.1310.019 2.23E-05前9.10.0820 2.97E-06尾2.30.31起落架型式喷气式教练机和行政飞机收放式固定式收放式其他民用飞机可知主起落架：，，,;主起落架重量：62。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
飞机总体设计-课程设计南京航空航天大学飞机总体设计报告——150座级客机概念设计011110XXXXXX设计要求一、有效载荷–二级布置，150座–每人加行李总重，225 lbs二、飞行性能指标–巡航速度： M 0.78–飞行高度：35000英尺–航程： 2800（nm）–备用油规则：5%任务飞行用油 + 1,500英尺待机30分钟用油+ 200海里备降用油。
–起飞场长：小于2100（m）–着陆场长：小于1650（m）–进场速度：小于 250 （km/h）飞机总体布局一、尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置（一）平尾前、后位置与数目的三种形式1．正常式（Conventional)优点：技术成熟，所积累的经验和资料丰富，设计容易成功。
缺点：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采用情况：现代民航客机均采用此布局，大部分飞机采用的位移布局形式2．鸭式（Canard）优点：1.全机升力系数较大；2.L/D可能较大；3.不易失速缺点：1.为保证飞机纵向稳定性，前翼迎角一般大于机翼迎角；2.前翼应先失速，否则飞机有可能无法控制采用情况：轻型亚音速飞机及军机采用3．无尾式 ( Tailless )优点：1.结构重量较轻：无水平尾翼的重量。
2.气动阻力较小——由于采用大后掠的三角翼，超音速的阻力更小缺点：1. 具有稳定性的无尾飞机进行配平时，襟副翼的升力方向向下，引起升力损失2. 起飞着陆性能不容易保证采用情况：少量军机采用综上所述，采用正常式尾翼布局（二）水平尾翼高低位置选择(a) 上平尾(b) 中平尾(c) 下平尾(d) 高置平尾(e) “T”平尾选择平尾高低位置的原则1.避开机翼尾涡的不利干扰：将平尾布置在机翼翼弦平面上下不超过5％平均气动力弦长的位置，有可能满足大迎角时纵向稳定性的要求。
2.避开发动机尾喷流的不利干扰综合考虑后，选择上平尾（三）垂尾的位置和数目位置- 机身尾部- 机翼上部数目单垂尾：多数飞机采用单垂尾，高速飞机加装背鳍和腹鳍双垂尾：1.压力中心的高度显著降低，可以减小由侧力所造成的机身扭矩。
2.可显著地降低其侧向的“雷达散射截面”无垂尾：飞翼式布局飞机综上所述，选择单垂尾，上平尾二、机翼的平面形状及其在机身上的安装位置直机翼的特点优点：1.升力线斜率大。
2.低速翼剖面的相对厚度比较大，结构布置、强度和刚度以及重量问题易解决。
缺点：1.速度快时，机翼尾部易失速2.临界M数小，机翼容易产生激波导致，过早出现波阻后掠翼的特点优点：能有效地提高临界M数，延缓激波的产生，避免过早出现波阻。
缺点：1.气动方面：在大后掠角和大梯形比情况下，大迎角时翼尖容易先失速，从而使飞机的稳定性和操纵性变坏。
2.对机翼结构布置及其强度、刚度和重量特性的影响不利。
三角翼的特点优点：1.具有小展弦比和大后掠角的特点，其跨音速气动特性良好，气动焦点变化较平稳。
2.根弦较长，在翼型相对厚度相同情况下，可得到较大的结构高度。
3.三角翼的气动、强度、刚度和重量特性均较好。
缺点：1.升力线斜率较小，飞行速度较小时需较大的迎角，才能提供足够的升力。
2.对于小展弦比大后掠角的三角翼，当迎角较大时，将产生强烈的下洗气流，尾翼布置困难。
后掠翼、三角翼与小展弦比机翼的比较三、发动机（进气道）数目和安装位置发动机数目- 单发：操纵简单，附加重量轻，成本低,安全性差- 双发（多发）：生存力强安装位置- 单发：机身（前、后）- 双发：（a）机身尾段（b）机翼下部（c）机翼或尾翼根部（d）短舱翼吊与尾吊布局比较进气道布局头部进气道：1.布置紧凑，机身截面小，进口气流均匀，机炮对进气影响小；2.机头不能装雷达天线或仅装小的雷达天线。
两侧进气道：进气道短，内管损失小，机头便于装雷达天线，结构较复杂。
短舱式：1.进气道短，不占机身内部空间，对内部布置和结构布置无干扰；2.但要增加额外的阻力。
腹部进气道：大仰角进气的性能好，有利于提稿飞机的机动性能。
背部进气道：可利用机身或机翼遮挡进气道，有利于提高隐身性能。
对比后选择，在机翼上吊装两台涡轮风扇发动机四、起落架的型式和收放位置后三点优点：1.尾轮小而轻，设计简单；2.可以利用气动阻力提供减速力。
缺点：1.着陆时操纵困难；2.起飞和着陆滑跑时不稳定；3.后三点起落架不能用于喷气式飞机。
前三点优点：1.适用于着陆速度较大的飞机，在着陆过程中操纵驾驶比较容易。
2.具有起飞着陆时滑跑的稳定性。
3.飞行员座舱视界的要求较容易满足。
4.可使用较强烈的刹车，缩短滑跑距离。
缺点：前轮可能出现前轮“摆振”现象对比后选择：前三点式起落架，安装在机翼上，收起放在机身舱机身外形的初步设计一、客舱布置根据客机的设计参数,要求设计一架座数位150的客机,客舱可设计成二级布置的单通道形式:头等舱 12人 3排每排2x2人座椅宽度：28in过道宽度：27in座椅排距：36in经济舱 138人 23排每排3x3人座椅宽度：20in过道宽度：19in座椅排距：32in客舱布局大概如下：二、客舱剖面形状：圆形——表面面积小，有利于减少摩擦阻力；——对于气密舱，有利于承受内压。
宽度：每排座椅：3+3座椅宽度：20in过道数：1过道宽度：19in高度：客舱高度149in——考虑到结构要求，将直径和横截面形状适当放大10in得到149in地板高度：91in——根据同类客机的设计，地板高度=客舱高度x61%内舱剖面形状见下图三、机身外形尺寸机身设计的基本要求•装载要求：有足够大的内部容积–民机：乘客、机组、使用项目、行李、货物、系统安装。
•气动要求：气动阻力小•结构要求:有利于结构布置–机翼、尾翼安装–发动机尾吊布局•适航要求抗坠毁性–应急撤离机身中段设计当量直径D中的确定:D中=DWS+2CSW+2Ttp+2HfwDWS:并排座椅最大宽度（139in）CSW: 扶手与侧壁间距Ttp: 客舱装饰层厚度Hfw：机身框结构高度参考同类150客机的设计，可得到：D中=216in中机身长度L中的确定：L中=N1×Lls+N2×Lsf+N3×Lbg+N4×LeeN 1 ×Lls: 每侧座椅数×座椅排距N 2×Lsf: 每侧服务模块数×相应尺寸这里主要指衣帽间、厨房、洗手间N 3×Lbg:每侧登机口数×登机门宽度N 4 ×Lee:每侧应急出口数×应急出口宽度总结计算得到 L中=1010in机身前后段设计：（参照同类飞机可得到）L前=220in L后=340in综上可得到机身外形大致如下：当量直径D中：216in前机身长度L前：220in中机身长度L中：1010in后机身长度L后：340in机身总长L ： 1570in （39.878m）上翘角： 14deg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:0.78M–巡航高度:35000 ft=10675m ；声速:a=576.4kts=296.5m/s2．预估数据（参考统计数据）–耗油率C ＝0.6 lb/hr/lb=0.0612 kg/(h·N)（涵道比为6） –升阻比L/D ＝17.63．根据Breguet 航程方程：⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=D L M C a Range W W final initial )ln( 代入数据：Range = 2800 nm ；a = 576.4 Knots (巡航高度35000ft) C = 0.6 lb/hr/lb (涵道比为6) L/D = 17.6 M = 0.78 计算得：237.1=finalinitialWW192.0237.111)(11to cruise fuel final to cruise of end to cruise fuel =-=-=-=-=finalinitial W W W W W W W W W4．燃油系数的计算飞行任务剖面图1 Engine Start and Warmup001.0/to F1=W W 2 Taxi out001.0/to F2=W W 3 Take off002.0/to F3=W W 4 Climb016.0/to F4=W W 5 Cruise192.0/to F5=W W6 Descent000.0/to F6=W W 7 Landing and Taxi in 003.0/to F7=W W8 Reserve Fuel049.0/to F8=W W 总的燃油系数：264.0049.0003.0000.0192.0016.0002.0001.0001.0tofuel toF8to F7to F5to F4to F3to F2to F1to fuel =+++++++=+++++=W W W W W W W W W W W W W W W W W W5．根据同类飞机，假设3个最大起飞重量值to W100,000 lbs 150,000 lbs200,000 lbsfuel W26,400 lbs 39,600 lbs52,800 lbspayload W33,750 lbs 33,750 lbs33,750 lbsavail empty W39,850 lbs 76,650 lbs 113,450lbs交点：(170728,91906)6．所以最终求得的重量数据：W91906 lbs 0.538 emptyW45072 lbs 0.264 fuelW33750 lbs 0.198 payloadW170728 lbs 1to二．翼载荷和推重比1．界限线图根据设计要求参数，用MATLAB绘制界限线图如下：2．地毯图选取推重比和翼载荷的基本原则为：•翼载荷的值尽量靠右•推重比的值尽量靠下•留有充足的余量综上，选取推重比T/W=0.31；翼载荷W/S=5000（N/m²）对比同类型其他客机的推重比、翼载荷选取数据如下：可见结果合理。
发动机选择一、发动机种类的选择各种发动机的比较同类型飞机都采用的涡轮风扇发动机，故选取涡轮风扇发动机为飞机发动机。
二、发动机参数的选择1.涵道比、增压比、涡轮前温发动机参数对直接使用成本的影响参考此图，发动机涵道比选择为6.0左右。
增压比、涡轮前温度上升，热效率提高，发动机复杂性提高，成本及维修费用提高。
W=170728 lbs，T=170728x0.31=52925.68 lbs 由推重比T/W=0.31，to故每台发动机的推力需达到26500 lbs。
查数据可得，选取CFM56-5A3，推力为26500 lbs，涵道比为6.0，推重比5.30，压缩比为31.3，涡轮前温度1263°C （A1），净重4995lb，符合要求。