现代飞机总体设计 1第一讲 飞机总体设计概念ppt课件.ppt
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1、飞机总体设计概念,航空科学与工程学院飞机系,现代飞机总体设计第一讲,1,教师简介,张云飞 教授长期从事飞行器总体设计、结构设计和隐身技术的教学科研工作参加了某型无人机的研制,负责总体设计、隐身设计、总体协调,参与科研试飞等工作研究方向为:飞机总体设计,隐身技术,飞行性能计算等 办公室:新主楼C-1116,82339399手机:13581908611E-mail:cloud_,2,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.Raymer,D.P.Aircraft Design:A Conceptual Approach,3rd,1999.(89年版中译本:
2、现代飞机设计,1992)Roskam,J.Airplane Design.1985.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 Aeronautics:A Design Perspective.1997.方宝瑞.飞机气动布局设计.1997.飞机设计手册民用飞机总体设计,航空工业出版社,2005飞机设计手册民机构型初步设计与推进系统一体化设计,航空工业出版社,2005Mattingly,J.D.,Heiser,W.H.,and Daley,D.H.Aircr
3、aft Engine Design.1987.吴苕溪,论军用运输机和民航客机的差异,博客,2006年4月,3,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 1.7 大飞机研制的艰巨性和历史责任,4,1.1 什么是飞机设计?,所谓设计,便是创造某一产品之前的构思和体现这一构思结果的过程。工程设计是指设计人员应用自然规律,通过分析、综合和创造思维将设计要求(系统要求)转化为一组能完整描述系统特点的参数(文档或图纸)的活动过程。飞机设计是指设计人员应用气动、结构、动力、材料、工艺
4、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。,5,1.1 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设计定型阶段 进行定型试飞生产定型阶段 少量改进,小批量生产,6,军用飞机的一般研制过程,“路漫漫其修远兮.”,论证阶段,方案阶段,工程研制阶段,设计定型阶段,生产定型阶段,进一步改进,分析使用环境拟定设计要求,方案概念研究论证设计要求可行性,决策,战术技术要求及概念性方案,三面图总体布置理论图结构受力系统全机各分系统设计要求发动机及主
5、要机载设备选定,决策,全尺寸样机研制任务书,是,否,否,是,飞机详细设计成品配套飞机试制地面模拟实验机上地面实验空、地勤培训及试飞准备,决策,原型机,否,是,调整试飞定型试飞,决策,定型试飞 报告,否,是,建立生产线稳定工艺批生产飞机试飞鉴定,决策,批生产飞机交付部队,否,是,1.2 什么是飞机设计?,前期论证阶段,技术可行性论证阶段,总体方案论证阶段,型号研制阶段,生产阶段,营运阶段,项目建议书,立项,技术经济可行性报告,评审,总体方案论证报告,项目批准上马,型号合格审定报告,型号合格证,申请生产许可证单机适航证,生产许可证单机适航证,1.2 什么是飞机设计?,持续适航售后服务,设计改进,民
6、用飞机的研制阶段、任务和目标,8,飞机设计的范围 主要涉及论证、方案和工程研制阶段对于设计阶段的划分和各阶段应完成的任务,没有完全统一的表述形式,论证阶段,方案阶段,工程研制阶段,设计定型阶段,生产定型阶段,进一步改进,飞机设计,1.2 什么是飞机设计?,9,1.2 什么是飞机设计?,飞机设计的三阶段划分方式,制造,设计要求,概念设计(Conceptual Design),初步设计(Preliminary Design),详细设计(Detail Design),飞机设计的性质飞机设计不同于航空工程中的力学学科(如空气动力分析、结构分析、动力分析、飞行性能分析等),而是一门单独的学科。飞机设计师
7、需要熟练掌握和运用各学科的知识,通过“综合”获得一个新的航空器系统,即设计出一个新的飞机型号。小型飞机的设计师通常是自己去做设计以后的力学分析工作。但大型的设计机构(如设计研究所、飞机公司)在设计较大型机型时,是由各学科的分析专家来进行飞机的力学特性和飞机性能分析。,1.3 飞机总体设计的特点,飞机设计的性质飞机设计师的行为表面上来看主要是“绘制”新机的图样,但其真实工作主要是智力方面的。一个良好的设计应具有很好的总体性能,各部分充分协调,可以顺利通过后续的专业性的计算或者试验的验证而不需作根本性的改变。这需要设计师具备扎实的知识、丰富的经验,并通过认真的工作才能达到。飞机要解决的根本问题是:
8、能否做出一个既有现实可行性又满足设计要求的设计方案?如果不能,或者提供更好的现实条件,或者降低设计要求。,1.3 飞机总体设计的特点,12,1.3 飞机总体设计的特点,飞机型号主要是以下四个方面因素反复循环迭代的结果:,概念设计流程,参数选择与权衡研究,设计分析,设计方案,设计要求,“Design Wheel”,13,1.3 飞机总体设计的特点,各阶段的任务设计要求论证与研究,14,1.3 飞机总体设计的特点,各阶段的任务概念设计飞机的布局与构型设计要求各种设计规范(如适航规章)科学性与创造性:应用航空科学技术相关的众多领域(如空气动力学、结构力学、材料学、自动控制、动力技术、隐身技术)的成果
9、,总体设计没有“标准答案”美国JSF竞争,15,1.3 飞机总体设计的特点,各阶段的任务概念设计布局简图:机翼和尾翼的形状、机身外形、发动机和客舱的布置、起落架位置、油箱布置等定主要参数:总重、推力、机翼面积、燃油量三面图气动与性能工程估算方案评估参数选择与权衡研究方案优化,16,1.3 飞机总体设计的特点,各阶段的任务概念设计,用CAD系统绘制的设计布置图,17,1.3 飞机总体设计的特点,各阶段的任务初步设计冻结布局:所有重大更改结束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
10、稳等)模型吹风试验,18,1.3 飞机总体设计的特点,飞机总体设计概念设计初步设计,制 造,设计要求,概念设计,初步设计,详细设计,飞机总体设计,19,1.3 飞机总体设计的特点,高度的综合性 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 从孤立专业的角度设计出的飞机,气动力把机身、发动机、起落架这样 降低气动效率的部件统统去掉!,动力装置飞机?“会飞的发动机”?!,重量重量工程师的梦想航模飞机?,布鲁恩米勒,20,1.3 飞机总体设计的特点,K.D.伍德,21,1.3 飞机总体设计的特点,概念设计流程,22,1.3 飞机总体设计的特点,概念设计流程(续),23,1.3 飞机总体
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