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飛機(jī)總體設(shè)計(jì)
飛機(jī)總體設(shè)計(jì)
文檔介紹：
摘 要
飛機(jī)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜和周期很長(zhǎng)的工作，在工業(yè)部門(mén)通常分成幾個(gè)階段進(jìn)行。 首先擬定設(shè)計(jì)要求，它是由使用方（軍方或民航）負(fù)責(zé)�，F(xiàn)代軍用飛機(jī)根據(jù)國(guó)家的 方針和將來(lái)面臨的作戰(zhàn)環(huán)境，經(jīng)過(guò)分析提出作戰(zhàn)技術(shù)要求�，F(xiàn)代軍用飛機(jī)從設(shè)計(jì)要 求的制定到開(kāi)始服役使用一般都需要10 年以上的時(shí)間，要準(zhǔn)確預(yù)計(jì)10 年后的政 治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)環(huán)境是相當(dāng)困難的。一架軍用機(jī)的全壽命費(fèi)用達(dá)數(shù)百億元的量級(jí)， 因而軍用飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的研究和制定是一項(xiàng)非常重要和影響巨大的工作。
軍用飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的研究和制定一般都由專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)和人員來(lái)進(jìn)行。民用飛機(jī) 主要強(qiáng)調(diào)安全性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，其設(shè)計(jì)要求一般由飛機(jī)公司提出初步設(shè)想，經(jīng)過(guò)與可能用戶(hù)的商討，并經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查和分析討論后制定的。
第二階段是概念設(shè)計(jì)，它與設(shè)計(jì)要求階段有重疊，因?yàn)橛袝r(shí)要通過(guò)概念設(shè)計(jì)來(lái)使設(shè)計(jì)要求制定得更為合理和具體化。概念設(shè)計(jì)的目的是對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)布局、性能、重量水平、航空電子、武器、所需新技術(shù)、費(fèi)用和市場(chǎng)前景等方面進(jìn)行初步和方向性的探討。概念設(shè)計(jì)中還有對(duì)設(shè)計(jì)要求中各項(xiàng)目的指標(biāo)進(jìn)行分析，適當(dāng)降低那些對(duì)性能影響不大，但可能降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和發(fā)展費(fèi)用的設(shè)計(jì)要求，有可能提出一套合理組合的設(shè)計(jì)要求。概念設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)和判斷力起重要作用，往往采用經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的分析方法。
第三階段是初步設(shè)計(jì)，它包括兩部分內(nèi)容：方案設(shè)計(jì)和打樣設(shè)計(jì)。方案設(shè)計(jì)，首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求在概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多種氣動(dòng)布局方案的對(duì)比和研究，以及機(jī)翼、機(jī)身、尾翼的形狀、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。飛機(jī)的內(nèi)部布置要同時(shí)進(jìn)行。這時(shí)，各個(gè)專(zhuān)業(yè)都要介入，如結(jié)構(gòu)的傳力路線設(shè)計(jì)、新材料新工藝的選用、各系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)、全機(jī)重量重心估計(jì)、飛機(jī)性能計(jì)算和飛行品質(zhì)分析，檢查設(shè)計(jì)方案能否滿足設(shè)計(jì)要求。飛機(jī)方案設(shè)計(jì)中充滿著矛盾，要通過(guò)各種方案的研究來(lái)評(píng)價(jià)、折衷和綜合，不斷進(jìn)行改進(jìn)，直到獲得一個(gè)滿足要求的綜合最佳方案。打樣設(shè)計(jì)，在方案設(shè)計(jì)階段主要是確定飛機(jī)總體布局，對(duì)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的考慮比較粗略，在詳細(xì)設(shè)計(jì)之前，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)還需要一個(gè)初步設(shè)計(jì)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程為打樣設(shè)計(jì)。在打樣設(shè)計(jì)階段要進(jìn)行下列工作：
（1）氣動(dòng)分析和風(fēng)洞試驗(yàn)，進(jìn)行全機(jī)載荷計(jì)算，性能和飛行剖面計(jì)算，操縱性和穩(wěn) 定性分析和氣動(dòng)彈性分析等。制造不同的模型，進(jìn)行高低速風(fēng)洞試驗(yàn)，提供原始?xì)?動(dòng)力數(shù)據(jù)。
（2）結(jié)構(gòu)打樣設(shè)計(jì)。對(duì)主要受力部件進(jìn)行初步設(shè)計(jì)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(jì)。對(duì)所有系統(tǒng)進(jìn)行原理設(shè)計(jì)，確定主要附件和系統(tǒng)的功能和功率。 對(duì)管道、電纜進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和通路協(xié)調(diào)。
（4）全機(jī)布置協(xié)調(diào)。一般是在全尺寸圖紙上進(jìn)行，畫(huà)出全套協(xié)調(diào)圖。隨著計(jì)算機(jī)技 術(shù)的發(fā)展，全機(jī)布置協(xié)調(diào)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及間隙檢查，可在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行。
（5）樣機(jī)審查。在打樣設(shè)計(jì)后期要制造全尺寸樣機(jī)，用戶(hù)在全尺寸飛機(jī)和真實(shí)座艙環(huán)境中檢查是否符合使用要求。在樣機(jī)審查批準(zhǔn)以后，凍結(jié)設(shè)計(jì)狀態(tài)，詳細(xì)設(shè)計(jì)才能開(kāi)始。
第四階段是詳細(xì)設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)是：進(jìn)行結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和分析，包括所有零部件設(shè)計(jì)，提供零件圖、裝配圖、總圖。進(jìn)行詳細(xì)的重量估算和強(qiáng)度校核和最后的飛機(jī)性能計(jì)算。進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，制定飛機(jī)制造工藝方案，向制造部門(mén)提供生產(chǎn)圖紙。進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度和壽命試驗(yàn)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行地面臺(tái)架模擬試驗(yàn)，進(jìn)行飛機(jī)維修性、生存力分析和研制費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。
第五階段為原型機(jī)試制。為加快研制速度，現(xiàn)代飛機(jī)都制造多架原型機(jī)進(jìn)行試飛。
第六階段為試飛。在試飛結(jié)束獲得設(shè)計(jì)定型或型號(hào)合格證后才能進(jìn)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(jìn)改型。對(duì)已投入使用的飛機(jī)進(jìn)行改進(jìn)改型，擴(kuò)大它的功能和延長(zhǎng)
使用壽命，世界各國(guó)都很重視這一途徑。
本書(shū)將飛機(jī)總體設(shè)計(jì)分為三個(gè)方面：方案設(shè)計(jì)、總體參數(shù)設(shè)計(jì)、決策與優(yōu)化。將飛機(jī)升阻特性和飛行性能計(jì)算與分析的內(nèi)容有機(jī)的融入到方案設(shè)計(jì)和總體參數(shù)設(shè)計(jì)的章節(jié)中。第二章討論飛機(jī)方案設(shè)計(jì)，提出飛機(jī)總體設(shè)計(jì)的第一輪迭代設(shè)計(jì)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(jì)算，升阻特性初步計(jì)算，以及各種矛盾因素權(quán)衡處理方法。第三章討論飛機(jī)總體參數(shù)設(shè)計(jì)，介紹機(jī)翼、機(jī)身和尾翼幾何參數(shù)選擇，內(nèi)部布置，推進(jìn)裝置與機(jī)體一體化設(shè)計(jì)，起落架設(shè)計(jì)等。通過(guò)總體參數(shù)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步研究總體方案的可行性，進(jìn)行方案決策。結(jié)合實(shí)例，給出了飛機(jī)初步設(shè)計(jì)三面圖。
第四章討論飛機(jī)操縱系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本組成，給出設(shè)計(jì)要求，分析現(xiàn)代高速飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性，增穩(wěn)和主動(dòng)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(jī)費(fèi)用和效能分析。這是不同于飛機(jī)性能準(zhǔn)則的另一個(gè)決定設(shè)計(jì)方案取舍的重要方面。它包括了飛機(jī)壽命周期費(fèi)用的組成和分析方法，研究、發(fā)展、試驗(yàn)、鑒定、生產(chǎn)費(fèi)用和使用保障費(fèi)用分析模型，民用航空運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。軍用飛機(jī)完成預(yù)定作戰(zhàn)任務(wù)能力的大小，可通過(guò)作戰(zhàn)效能進(jìn)行綜合評(píng)估。本章還介紹了飛機(jī)作戰(zhàn)效能分析的概念和評(píng)估方法，綜合效能和費(fèi)用的效費(fèi)比分析方法�，F(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到多個(gè)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(jī)設(shè)計(jì)必須建立綜合設(shè)計(jì)的思想，提高綜合設(shè)計(jì)的手段。
第六章，飛機(jī)總體參數(shù)優(yōu)化，詳細(xì)介紹了飛機(jī)多學(xué)科設(shè)計(jì)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(jì)算流程，這里有我們的研究成果和對(duì)某通用航空飛機(jī)總體參數(shù)優(yōu)化的詳細(xì)分析計(jì)算過(guò)程。
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