飞机总体设计期末整理(打印版)

一、总体1.飞机设计的三个主要阶段是什么？各有些什么主要任务？五个阶段：论证、方案、工程研制、设计定型、生产定型✈概念设计:飞机的布局与构型，主要参数，发动机、装载的布置，三面图，初步估算性能、方案评估、参数选择与权衡研究、方案优化✈初步设计：冻结布局，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），较精确的计算（重量重心、气动、性能和操稳等），模型吹风试验✈详细设计：飞机结构的设计和各系统的设计，绘出能够指导生产的图纸，详细的重量计算和强度计算报告，大量的实验，准备原型机的生产2.飞机总体设计的重要性和特点主要体现在哪些方面？✈重要性：①总体设计阶段所占时间相对较短，但需要作出大量的关键决策②设计前期的失误，将造成后期工作的巨大浪费③投入的人员和花费相对较少，但却决定了一架飞机大约80%的全寿命周期成本✈特点（简要阐述）①科学性与创造性：飞机设计要应用航空科学技术相关的众多领域（如空气动力学、材料学、自动控制、动力技术、隐身技术）的成果；为满足某一设计要求，可以由多种可行的设计方案。

②反复循环迭代的过程③高度的综合性：需要综合考虑设计要求的各个方面，进行不同学科专业间的权衡与协调3.飞机的设计要求有哪些基本内容？①飞机的用途和任务②任务剖面③飞行性能④有效载荷⑤功能系统⑥隐身性能要求⑦使用维护要求⑧机体结构方面的要求⑨研制周期和费用⑩经济性指标11环保性指标4.飞机的主要总体设计参数有哪些？①设计起飞重量W0 (kg)②动力装置海平面静推力T (kg)③机翼面积S (m2)组合（相对）参数④推重比T/W0⑤翼载荷W0 /S (kg/m2)5.毯式图步骤①保持推重比不变，改变翼载（x轴变量），获得总重曲线（y轴变量）②推重比更改为另一个值后确定不变，改变翼载（x轴变量），获得总重（y轴变量）。

同时需将y轴向左移动一任意距离。

③将这些间隔有规律的分布在不同推重比曲线上的翼载点连接起来，即得到毯式图。

④再考虑加速时间、起降距离等限制条件，得到信息更丰富的毯式图。

最佳组合同样位于两条限制线的相交点。

必要性✈可直观地查出飞机设计所需的可行区域✈毯式图能明显地说明最小重量（其方向是最底点）✈可在毯式曲线之间内插翼载，以便研究翼载情况（从毯式图上移动水平轴）✈按照符合所有限制要求的毯式曲线上的最低点，可找到最佳飞机设计方案7.飞行包线通常由左边界的最小平飞速度、右边界的aM数限制和动压限制，以及上边界的静升限组成。

一般与飞机气动特性、动力装置推力及其使用特性、飞机结构设计和热载荷设计等因素组成。

8.飞机型式选择的主要内容是什么？①总体配平形式的选择②机翼外形和机翼机身的相互位置③尾翼数目、外形及与机身的相互位置④起落架的类型、形式和收放位置⑤发动机和进气道的数目和安装位置⑥机身形状，包括座舱、使用开口及武器布置9.布局形式及优缺点正常式布局：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。

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。

特性好③气动缺点：①无尾飞机配平时，襟副翼升力方向向襟副翼又要上偏，造成操纵困难，配平阻力增加缺点：①增加阻力，降低空气动力效率②增加操控系统复杂程度 ③稳定性变化幅度较大④增加生产成本 10. 飞机外形的内容机身外形、机翼外形、尾翼外形、进气道内形、需整流部分的部件外形 11. 外形隐身设计的基本原则1) 采用能消除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 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 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。

5) 采取措施消除强散射源：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 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 二、机翼12. 飞机机翼的主要平面参数有哪些？机翼参考面积S 、翼尖弦长1b 、根梢比01b b η=、机翼展长l 、机翼展弦比2l S λ=、翼型相对厚度c 、翼根弦长0b 、机翼前缘后掠角χ、扭转角ϕ 展弦比✈ 展弦比越大，即翼展长，翼尖效应对机翼影响区比例越小，其升力线斜率和升阻比都较大 ✈ 由于翼尖涡减小了翼尖处的有效迎角，所以小展弦比机翼的失速迎角大✈ 大型民用旅客机和军用运输机为提高升阻比，减小升致阻力，展弦比选在10左右 ✈ 战斗机着眼于高机动性和减少超声速阻力，展弦比一般选2.0~4.0 后掠角✈ 增加后掠角，可以提高临界Ma 数，延缓激波的产生，这是高亚音速飞机采用后掠角的根本原因。

✈ 后掠角增加，降低气动阻力，但同时会使机翼结构重量增大，选择后掠角时应避开音速前缘，采用亚音速或超音速前缘 根梢比✈ 根梢比影响机翼升力沿展向分布的规律，低速平直机翼2~2.5，后掠机翼多在2~6范围内 ✈ 除三角翼外，一般根梢比小于5，以避免翼尖失速超音速战斗机可采用的机翼平面形状：后掠翼、三角翼、前掠翼 13. 选择翼型和机翼位置✈ 对于低速飞机，应当采用相对弯度较大的翼型；对于高速飞机则应选取相对弯度较小的翼型或无弯度（或对称）的翼型，平尾、立尾要采用无弯度（或对称）的翼型✈ 中单翼的气动干扰阻力最小，下单翼的干扰阻力最大。

如果下单翼布局采用整流蒙皮，则可以大大降低气动干扰。

✈ 轻型飞机采用下单翼，军用战斗机采用中单翼，军用运输机采用上单翼，旅客机采用下单翼15.副翼、尾翼的定义和作用副翼是布置在机翼后缘两侧横向操纵面，作用是提供足够大的滚转力矩，保证飞机对横向操纵性的要求。

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。

三、机身及布置16.面积律修形是指为了使波阻最小，飞机所有部件的横截面积叠在一起的分布应该相当与一个最小阻力的当量旋成体横截面积的分布，或分布曲线比较光滑而无不规则的变化。

17.飞机总体布置工作的具体任务✈对飞机内部各舱段的成品设备及各系统管路、电缆等的通路进行布置和协调✈重点对机身内部进行协调布置，以确定机身的最大横截面、机身总长度和总体积等，并根据调整重心的要求最后确定机身与机翼、尾翼、发动机等的位置关系✈在总体布置的基础上对飞机的几何外形进行修形与完善✈对飞机的重量、重心位置进行校核18.飞机内部的总体布置机舱的布置，发动机和进排气系统的布置，燃油箱及其系统的布置，武器装载的布置，雷达及各种系统设备舱的布置，操纵、电气、液压、冷气等各种系统的管路，电缆等的布置，主要结构布置方面的考虑19.简述飞机总体布置时调整重心的主要措施移动重量较重的飞机固定装载，移动发动机位置，移动机翼前后位置，更改机身长度，其他调整重心措施：如采用先进的燃油管理系统、采用主动控制技术等20.说明圆形机身剖面和多圆剖面的构型特点和优缺点。

✈圆形剖面——由一个完整的圆构成优点：受力特性好，结构轻，易于加工，生产成本低缺点：空间有效利用率低✈多圆剖面——由多段圆弧和与其相协调的光滑过渡曲线组成优点：空间能够得到充分利用，适合于直径较小的飞机或具有多层客舱的大型飞机缺点：结构设计及加工性能不如圆形剖面好，生产成本较高21.民用旅客机机身剖面主要参数？①剖面形状②座椅规格③过道数目及宽度④座椅布置形式⑤客舱地板结构高度⑥地板下货舱形式⑦扶手与侧壁间距⑧客舱装饰层厚度⑨机身框的结构高度⑩行李架设计22.战斗机座舱✈在机身上纵向定位取决于：视界要求、座舱空间要求、气动外形要求、设备舱布置、人员及其他要求✈几何尺寸：人体尺寸、座椅尺寸、操作和活动空间、安全弹射离机通道、仪表板、显示器、操纵台、视界—座舱盖、设备安装四、起落架23.飞机对起落装置设计有哪些基本要求？✈在飞机起飞、着陆过程中能吸收一定的能量，包括垂直和水平方向的✈在滑行、离地和接地时飞机的任何部分不能触及地面✈不允许发生不稳定现象，特别是在最大刹车、侧风着陆和高速滑行时✈起落架特性必须适合于准备使用机场的承载能力24.设计参数擦地角γ、防倒立角β、防侧翻角θ、前主轮距B、停机角Ψ25.五种常用的起落架布置形式前三点、后三点、自行车式、后轮式、多小车式五、动力26.对装在飞机上的动力装置有哪些要求？a)动力装置引起的附加阻力最小b)进气及排气系统的布置应尽量发挥发动机的应有能力c)发动机推力轴线位置应尽量减少对飞机操纵安定特性的影响d)应保证发动机的使用维护方便e)应防止跑道上的砂粒吸入f)应保证安全防水g)发动机固定接头应简单可靠h)应保证发动机易于拆装27.衡量进气道工作效率的重要参数及其含义是什么？✈进气道出口总压恢复，一般定义为进气道出口气流平均总压与自由流总压之比✈进气道出口流场畸变，表示进气道出口流场中最低总压值与最高总压值之间的相对差别✈进气道阻力，包括外罩阻力、附加阻力、放气阻力和排除附面层产生的阻力等✈对于超声速进气道还有工作稳性的要求，即防止进气道喘振总体基本要求：总压恢复高、出口畸变小、阻力低、工作稳定主要参数：外罩、唇缘、喉道面积、内管道参数、28.机身腹部进气方式有哪些主要的优缺点？✈优点：管道长度较短，在大迎角情况下有助于气流进入进气口✈缺点：单发时需将前起落架布置在进气口之后，导致进气道整流罩的阻力和重量的增加；双发时前起落架则容易布置在两个腹部进气口中间，没有上述问题29.机翼下吊舱式进气道优缺点✈优点：进气口远离机身，可提供未经扰乱的气流，所需进气通道非常短；发动机和排气远离机身，在客舱里产生的噪声很小；便于地面维护；发动机重量有助于减轻机翼重量的“展向加载”✈缺点：短舱的存在会干扰机翼的气流，增加阻力、减少升力，为减小这一影响，挂架不应延伸到机翼上表面，也不应环绕机翼的前缘；发动机停车时的偏航力矩大；离地面较近，需采取防尘土和沙石的措施；不便于设计机翼上的增升装置五、设计小组相关30.Boeing的团队协作戒律①每个成员都为团队的进展与成功负责②参加所有的团队会议并且准时达到③按计划分配任务④倾听并尊重其他成员的观点⑤对想法进行批评，而不是对人⑥利用并且期待建设性的反馈意见⑦建设性地解决争端⑧永远致力于争取双赢的局面（win-win situations）⑨集中注意力—避免导致分裂的行为⑩在你不明白的时候提问31.高效的团队和低效的团队1. 氛围－非正式、放松的和舒适的2. 所有的成员都参加讨论3. 团队的目标能被充分的理解／接受4. 成员们能倾听彼此的意见5. 存在不同意见，但团队允许它的存在6. 绝大多数的决定能取得某种共识7. 批评是经常、坦诚的和建设性的，不是针对个人的8. 成员们能自由地表达感受和想法9. 行动：分配明确，得到接受10. 领导者并不独裁11. 集团对行动进行评估并解决问题1. 氛围－互不关心／无聊或紧张／对抗2. 少数团队成员居于支配地位3. 旁观者难以理解团队的目标4. 团队成员不互相倾听，讨论时各执一词5. 分歧没有被有效地加以处理6. 在真正需要关注的事情解决之前就贸然行动7. 行动：不清晰－该做什么？谁来做？8. 领导者明显表现出太软弱或太强硬9. 提出批评的时候令人尴尬，甚至导致对抗10. 个人感受都隐藏起来了11. 集团对团队的成绩和进展不进行检查32.小组设计中如何平衡创新性和可行性之间的矛盾33.至少三种设计分析软件的名称和作用，简要论述使用软件和学习基本原理之间的关系Catia：飞机整体和各部件的绘制与建模Matlab：起飞总重等参数迭代Ansys：气动载荷分析SEACD：飞机的飞行包线和任务剖面图的绘制使用软件进行设计分析是对学习的基本原理的实践，加深了理解。