2014飞机总体设计8第八讲飞机的总体布置

8.3 飞机外形设计
❖ 翼面外形设计中的其他考虑
▪ 边条 ▪ 翼尖
8.3 飞机外形设计
❖ 总体布置草图为构造机身外形提供了依据
8.3 飞机外形设计
❖ 机身外形设计基本步骤
➢ 根据总体布置草图，选定10个左右机身控制 切面（又称控制横截面、控制剖面）
雷达天线切面、座舱切面、进气道进口切面、 发动机进口切面......
① 结构布局设计力求综合满足各种设计要求， 结构传力合理，力求综合承载
② 结构总体方案力求重量最轻
8.2 飞机内部的总体布置
❖ 结构布局设计的主要工作内容
① 根据飞机总体设计的安排，确定全机结构主 要受力形式及传力方案，包括机翼、机身、 尾翼和起落架结构布局形式的确定，其中最 主要的是机翼与机身结构的总体布置形式
8.2 飞机内部的总体布置
❖内部总体布置的主要内容
▪ 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
8.2 飞机内部的总体布置
❖ 设备舱布置时应考虑的原则
▪ 内部部件的类型会影响所需的间隙
8.3 飞机外形设计
❖飞百度文库的外形设计是依据初步确定的飞机三 面草图和总体布置图，而其最终产品是构 成飞机的理论图或外形图
❖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
8.3 飞机外形设计
❖ 翼面外形设计
▪ 三面图中给定了机翼、尾翼的平面形状以及 翼型、也给定了机翼、尾翼在机身上的位置
② 分配结构重量指标
8.2 飞机内部的总体布置
❖梁式机翼结构的布置
▪ 前梁一般布置在距前缘20~30%的弦长位置， 后梁一般布置在60~75%弦长位置
▪ 辅助梁布置在前、后梁之间形成“多梁”结 构，这对大型或高速飞机是一种典型结构
来源：Fielding J. P. Introduction to Aircraft Design
➢ 构造横截面外形
通常由圆弧、直线、二次曲线、样条曲线， 或是由它们组成的组合曲线构成
要考虑到机身的纵向外形，要考虑到前后连 接以至整个机身外形的形成
8.3 飞机外形设计
8.2 飞机内部的总体布置
❖ 结构间隙量的估计
▪ 对于初始布置，设计师必须估计内部部件周 围所需的结构间隙量，以免出现大量的返工 —估算间隙没有简单公式，需要根据经验判断 和参考现有的设计
▪ 大型客机的客舱内壁到外蒙皮一般需要约 4in.{10cm}的间隙
▪ 常规战斗机机身内部部件一般距离外蒙皮约 2in.{5cm}
1. 工作条件相近的同类设备应尽量集中在一起， 如雷达的各组件应布置在雷达天线罩后面的 雷达舱内，综合火控系统的各分系统及设备 一般布置在前设备舱 或座舱后设备舱等
2. 设备布置应使其 信息传输线路最短
8.2 飞机内部的总体布置
❖ 设备舱布置时应考虑的原则（续）
3. 为了保证系统设备的装拆及使用维护方便， 设备舱应尽量布置在结构开敞性较好、可达 性较好的部位，且设备舱都安排布置宽大且 可快拆的维护检查口盖
8.3 飞机外形设计
❖ 翼面外形设计
▪ 最简单的机翼、尾翼曲面是由两个翼剖面之 间的直纹面构成的
▪ 复杂的翼面曲面需要由若干个翼剖面一起定 义，而且具有复杂的前后缘形状
RAGE
直纹面示意
Rodriguez D. L., and Sturdza P. A Rapid Geometry Engine for Preliminary Aircraft Design. AIAA 2006-929
4. 为了提高飞机生存力，应在综合考虑飞机战 斗要求、可靠性、安全性及维修性等因素的 条件下，布置设备时应尽力降低飞机易损性， 如将具有余度设计的设备及备份或应急子系 统进行充分的分离布置
8.2 飞机内部的总体布置
❖ 设备舱布置时应考虑的原则（续）
5. 设备舱与设备的布置，还应与飞机重心的调整 一起考虑。一些重量较大的设备有时需根据重 心调整的要求前、后移位
8.2 飞机内部的总体布置
❖结构布置方面的考虑
▪ 在多数大公司，结构布置属于结构设计组的 职责范畴。但是，一位优秀的布局设计师应 在飞机总体布置中考虑结构的影响，并至少 应对可行的结构布置有个初步想法
Storm Shadow 来源：
2010 DT13
8.2 飞机内部的总体布置
❖ 结构总体方案确定的原则
6. 在布置时应在设备 之间留有足够的间 隙，该间隙的大小 应根据设备的大小， 固定安装形式及装 拆的要求而定
8.2 飞机内部的总体布置
❖系统的管路、电缆等的布置
▪ 在总体布置初期，不可能具体细致地进行 布置，但也应对各种管路的走向作初步的 安排，以避免与飞机结构及其他内部装载 发生干扰
▪ 应对其中一些主要附件，如液压助力器、 蓄电瓶、液压油箱、冷气瓶等的安放位置 做初步的考虑
本讲内容在设计流程中的位置
主要设计 参数选择
权衡分析
飞机设计 的依据
总体布局设计
配平型式选择 机舱与装载布置
机翼参数选择 推进系统设计
部件及分 系统设计
尾翼参数选择
起落架布置
飞机总体布置 和几何建模
多学科设计 优化(MDO)
经济性、环 保性分析
飞机性能综 合分析评估
结构布局 及重量
第八讲 飞机的总体布置
▪ 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
8.1 飞机总体布置工作的任务
❖在初步设计阶段结束前，还应对飞机各舱段分区进 行打样协调，据此进行全尺寸样机的设计和制造， 通过评审后冻结飞机的技术状态
➢ 8.1 飞机总体布置工作的任务 ➢ 8.2 飞机内部的总体布置 ➢ 8.3 飞机外形设计 ➢ 8.4 飞机设计布置图 ➢ 8.5 飞机浸湿面积与体积 ➢ 8.6 使用CAD的误区
8.1 飞机总体布置工作的任务
❖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