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飛機總體設(shè)計
飛機總體設(shè)計
文檔介紹：
摘 要
飛機設(shè)計是一項復(fù)雜和周期很長的工作，在工業(yè)部門通常分成幾個階段進行。 首先擬定設(shè)計要求，它是由使用方（軍方或民航）負(fù)責(zé)�，F(xiàn)代軍用飛機根據(jù)國家的 方針和將來面臨的作戰(zhàn)環(huán)境，經(jīng)過分析提出作戰(zhàn)技術(shù)要求。現(xiàn)代軍用飛機從設(shè)計要 求的制定到開始服役使用一般都需要10 年以上的時間，要準(zhǔn)確預(yù)計10 年后的政 治、經(jīng)濟、技術(shù)環(huán)境是相當(dāng)困難的。一架軍用機的全壽命費用達數(shù)百億元的量級， 因而軍用飛機設(shè)計要求的研究和制定是一項非常重要和影響巨大的工作。
軍用飛機設(shè)計要求的研究和制定一般都由專門的機構(gòu)和人員來進行。民用飛機 主要強調(diào)安全性、經(jīng)濟性和舒適性，其設(shè)計要求一般由飛機公司提出初步設(shè)想，經(jīng)過與可能用戶的商討，并經(jīng)過市場調(diào)查和分析討論后制定的。
第二階段是概念設(shè)計，它與設(shè)計要求階段有重疊，因為有時要通過概念設(shè)計來使設(shè)計要求制定得更為合理和具體化。概念設(shè)計的目的是對飛機的氣動布局、性能、重量水平、航空電子、武器、所需新技術(shù)、費用和市場前景等方面進行初步和方向性的探討。概念設(shè)計中還有對設(shè)計要求中各項目的指標(biāo)進行分析，適當(dāng)降低那些對性能影響不大，但可能降低技術(shù)風(fēng)險和發(fā)展費用的設(shè)計要求，有可能提出一套合理組合的設(shè)計要求。概念設(shè)計中設(shè)計師的經(jīng)驗和判斷力起重要作用，往往采用經(jīng)驗或半經(jīng)驗的分析方法。
第三階段是初步設(shè)計，它包括兩部分內(nèi)容：方案設(shè)計和打樣設(shè)計。方案設(shè)計，首先根據(jù)設(shè)計要求在概念設(shè)計的基礎(chǔ)上，進行多種氣動布局方案的對比和研究，以及機翼、機身、尾翼的形狀、設(shè)計參數(shù)的確定。飛機的內(nèi)部布置要同時進行。這時，各個專業(yè)都要介入，如結(jié)構(gòu)的傳力路線設(shè)計、新材料新工藝的選用、各系統(tǒng)的原理設(shè)計、全機重量重心估計、飛機性能計算和飛行品質(zhì)分析，檢查設(shè)計方案能否滿足設(shè)計要求。飛機方案設(shè)計中充滿著矛盾，要通過各種方案的研究來評價、折衷和綜合，不斷進行改進，直到獲得一個滿足要求的綜合最佳方案。打樣設(shè)計，在方案設(shè)計階段主要是確定飛機總體布局，對結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的考慮比較粗略，在詳細(xì)設(shè)計之前，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)還需要一個初步設(shè)計的過程，這個過程為打樣設(shè)計。在打樣設(shè)計階段要進行下列工作：
（1）氣動分析和風(fēng)洞試驗，進行全機載荷計算，性能和飛行剖面計算，操縱性和穩(wěn) 定性分析和氣動彈性分析等。制造不同的模型，進行高低速風(fēng)洞試驗，提供原始?xì)?動力數(shù)據(jù)。
（2）結(jié)構(gòu)打樣設(shè)計。對主要受力部件進行初步設(shè)計和分析，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式、 新材料、新工藝和重量估算。
（3）系統(tǒng)打樣設(shè)計。對所有系統(tǒng)進行原理設(shè)計，確定主要附件和系統(tǒng)的功能和功率。 對管道、電纜進行初步設(shè)計和通路協(xié)調(diào)。
（4）全機布置協(xié)調(diào)。一般是在全尺寸圖紙上進行，畫出全套協(xié)調(diào)圖。隨著計算機技 術(shù)的發(fā)展，全機布置協(xié)調(diào)，運動機構(gòu)及間隙檢查，可在計算機屏幕上進行。
（5）樣機審查。在打樣設(shè)計后期要制造全尺寸樣機，用戶在全尺寸飛機和真實座艙環(huán)境中檢查是否符合使用要求。在樣機審查批準(zhǔn)以后，凍結(jié)設(shè)計狀態(tài)，詳細(xì)設(shè)計才能開始。
第四階段是詳細(xì)設(shè)計，其主要任務(wù)是：進行結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計和分析，包括所有零部件設(shè)計，提供零件圖、裝配圖、總圖。進行詳細(xì)的重量估算和強度校核和最后的飛機性能計算。進行工藝設(shè)計，制定飛機制造工藝方案，向制造部門提供生產(chǎn)圖紙。進行結(jié)構(gòu)的靜強度、動強度和壽命試驗。對系統(tǒng)進行地面臺架模擬試驗，進行飛機維修性、生存力分析和研制費用、經(jīng)濟性評估。
第五階段為原型機試制。為加快研制速度，現(xiàn)代飛機都制造多架原型機進行試飛。
第六階段為試飛。在試飛結(jié)束獲得設(shè)計定型或型號合格證后才能進入第七階段。
第七階段為成批生產(chǎn)。
第八階段為使用和改進改型。對已投入使用的飛機進行改進改型，擴大它的功能和延長
使用壽命，世界各國都很重視這一途徑。
本書將飛機總體設(shè)計分為三個方面：方案設(shè)計、總體參數(shù)設(shè)計、決策與優(yōu)化。將飛機升阻特性和飛行性能計算與分析的內(nèi)容有機的融入到方案設(shè)計和總體參數(shù)設(shè)計的章節(jié)中。第二章討論飛機方案設(shè)計，提出飛機總體設(shè)計的第一輪迭代設(shè)計流程，其中包括總體布局及初步分析，起飛重量、翼載和推重比的計算，升阻特性初步計算，以及各種矛盾因素權(quán)衡處理方法。第三章討論飛機總體參數(shù)設(shè)計，介紹機翼、機身和尾翼幾何參數(shù)選擇，內(nèi)部布置，推進裝置與機體一體化設(shè)計，起落架設(shè)計等。通過總體參數(shù)設(shè)計，進一步研究總體方案的可行性，進行方案決策。結(jié)合實例，給出了飛機初步設(shè)計三面圖。
第四章討論飛機操縱系統(tǒng)的特點和基本組成，給出設(shè)計要求，分析現(xiàn)代高速飛機的穩(wěn)定性和操縱性，增穩(wěn)和主動控制技術(shù)。介紹電傳操縱和綜合飛行控制的基本概念。
第五章，飛機費用和效能分析。這是不同于飛機性能準(zhǔn)則的另一個決定設(shè)計方案取舍的重要方面。它包括了飛機壽命周期費用的組成和分析方法，研究、發(fā)展、試驗、鑒定、生產(chǎn)費用和使用保障費用分析模型，民用航空運營問題。軍用飛機完成預(yù)定作戰(zhàn)任務(wù)能力的大小，可通過作戰(zhàn)效能進行綜合評估。本章還介紹了飛機作戰(zhàn)效能分析的概念和評估方法，綜合效能和費用的效費比分析方法�，F(xiàn)代飛機設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到多個學(xué)科領(lǐng)域，各學(xué)科構(gòu)成的子系統(tǒng)相互交叉影響。飛機設(shè)計必須建立綜合設(shè)計的思想，提高綜合設(shè)計的手段。
第六章，飛機總體參數(shù)優(yōu)化，詳細(xì)介紹了飛機多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法的基本原理，常用算法及分析比較，近似技術(shù)、計算流程，這里有我們的研究成果和對某通用航空飛機總體參數(shù)優(yōu)化的詳細(xì)分析計算過程。
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