南京航空航天大学：《飞机总体设计》课程教学资源（讲义）第三讲 飞机构型设计

航空宇航学院 飞机构型设计

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航空宇航学院 飞机总体设计框架 设计 主要参数计算 部件外形设计 要求 发动机选择 机身机翼尾翼 布局型式选择 起落架进气道 分析计算 重量计算 三面图 是否满足 设计要求? 气动计算 部位安排图 最优? 性能计算 结构布置图 结构分析

单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 2 单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 2 航空宇航学院 飞机总体设计框架 设计 要求 设计 要求 布局型式选择 布局型式选择 主要参数计算 主要参数计算 发动机选择 发动机选择 部件外形设计 机身 机翼 尾翼 起落架 进气道 部件外形设计 机身 机翼 尾翼 起落架 进气道 三面图 部位安排图 结构布置图 三面图 部位安排图 结构布置图 分析计算 重量计算 气动计算 性能计算 结构分析 分析计算 重量计算 气动计算 性能计算 结构分析 是否满足 设计要求？ 最优 ？ 是否满足 设计要求？ 最优 ？

航空宇航学院 什么是飞机构型 指飞机几何外形的主要特征及飞机各种 装载布置方案的总称 通常区分飞机构型主要是根据部件的外 形、数量和相对位置: 尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置 机翼的平面形状及其在机身上的安装位置 发动机(进气道)数目和安装位置 起落架的型式和收放位置

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航空宇航学院 影响飞机构型选择的因素 性能和使用要求 技术储备 市场因素 设计传统和风格 EF2000 S-37 F-22

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航空宇航学院 飞机构型选择的思维特点 创造性 ·非唯一性 非逻辑性思维 虽然设计要求相同 但构型可完全不同

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航空宇航学院 飞机构型的非唯一性(1) 幻影-2000 无尾布局型式 机翼形状:三角翼 蜂腰形机身 台发动机装在机身尾段 机身两侧的进气道 F-16 正常式的布局型式 切角三角形的中单翼 翼身融合体 机身腹部进气 台发动机装在机身尾段

单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 6 单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 6 航空宇航学院 飞机构型的非唯一性（1） • 幻影-2000 - 无尾布局型式 - 机翼形状：三角翼 - 蜂腰形机身 - 一台发动机装在机身尾段 - 机身两侧的进气道 • F-16 - 正常式的布局型式 - 切角三角形的中单翼 - 翼身融合体 - 机身腹部进气 - 一台发动机装在机身尾段

航空宇航学院 飞机构型的非唯一性(2) Vulcan B-47 起飞质量81.T 79T 载弹量95T 10T 最大速1038km/h 1050km/h 航程7650km 6500km “火神”采用无尾三角翼布局形式,4台发动 机 B-47采用后掠翼的布局型式,6台发动机。 B-47与“火神”飞机

单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 7 单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 7 航空宇航学院 飞机构型的非唯一性（2） Vulcan B-47 起飞质量 81.6 T 79 T 载弹量 9.5 T 10 T 最大速 1038 km/h 1050 km/h 航程 7650 km 6500 km “火神 ”采用无尾三角翼布局形式， 4台发动 机。 B-47采用后掠翼的布局型式， 6台发动机。 B-47 与 “火神 ”飞机

航空宇航学院 1.尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置 平尾前、后位置与数目 1.正常式 2.鸭式( Canard) 3.无尾式

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航空宇航学院 正常式飞机 △Y(△a) △Y平(△a 王二 x <0 水平尾翼的气动力 -平尾对全机升力贡献的大小与重心的位置有关 纵向静稳定性 优点与缺, 技术成熟,所积累的经验和资料丰富,设计容易成 机翼的下洗对尾翼的干扰往往不利,布置不当配平阻力比较大

单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 9 单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 9 航空宇航学院 正常式飞机 < 0 y c mz • 水平尾翼的气动力 - 平尾对全机升力贡献的大小与重心的位置有关 - 纵向静稳定性 • 优点与缺点 - 技术成熟，所积累的经验和资料丰富，设计容易成。 - 机翼的下洗对尾翼的干扰往往不利，布置不当配平阻力比较大

航空宇航学院 鸭式布局 △Yx(△a) L前翼 在三 丰丰=2 全机升力系数较大 L/D可能较大 为了保证飞机的纵向稳定性,前翼的迎角必须 大于机翼的迎角 ·前翼应先失速,否则飞机有可能无法控制

单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 10 单击此处编辑母版标题样式 • 单击此处编辑母版文本样式 – 第二级 • 第三级 – 第四级 » 第五级 10 航空宇航学院 鸭式布局 • 全机升力系数较大 • L/D可能较大 • 为了保证飞机的纵向稳定性，前翼的迎角必须 大于机翼的迎角 • 前翼应先失速，否则飞机有可能无法控制