先進(jìn)飛行器設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題

1、先進(jìn)飛行器設(shè)計(jì)工程1、飛機(jī)研制的幾個(gè)主要階段及其內(nèi)容（新規(guī)定或傳統(tǒng)劃分方法）。 論證階段研究設(shè)計(jì)新飛機(jī)的可行性 其工作內(nèi)容包括擬定新飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求， 新飛機(jī)的總體技術(shù)方案 以及研制經(jīng)費(fèi)、 保障條件和對(duì)研制周期的預(yù)測(cè)， 最后形成武器系統(tǒng)研 制總要求。 方案階段設(shè)計(jì)出可行的飛機(jī)總體技術(shù)方案 即確定飛機(jī)布局形式、 總體設(shè)計(jì)參數(shù)、 選定動(dòng)力裝置和各主要系統(tǒng)方 案及其主要設(shè)備以及機(jī)體結(jié)構(gòu)用的主要材料和工藝分離界面； 進(jìn)而形 成飛機(jī)的總體布置圖、三面圖、結(jié)構(gòu)受力圖，重心定位、性能、操縱 安定性計(jì)算，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度計(jì)算以及提出對(duì)各分系統(tǒng)的技術(shù)要求； 最終要制造出全尺寸的樣機(jī)， 進(jìn)而人機(jī)接口、 主要設(shè)備和

2、通路布置的 協(xié)調(diào)檢查以及使用維護(hù)性檢查。 新制飛機(jī)的樣機(jī)在經(jīng)過(guò)使用部門(mén)， 特 別是經(jīng)空地勤人員審查通過(guò)后， 可以?xún)鼋Y(jié)新飛機(jī)的總體技術(shù)方案， 開(kāi) 始轉(zhuǎn)入工程研制。 工程研制階段進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)， 向制造部門(mén)提供生產(chǎn)圖紙?jiān)囍圃?機(jī) 在工程研制階段，制造部門(mén)的工藝人員要制定飛機(jī)制造工藝總方案， 并對(duì)詳細(xì)設(shè)計(jì)的零部件圖紙進(jìn)行工藝性審查。 同時(shí)，各分系統(tǒng)的設(shè)備 要陸續(xù)提交設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)行分系統(tǒng)的驗(yàn)證，然后對(duì)液壓、燃油、飛控、 空調(diào)、電源、航空電子等分系統(tǒng)作全系統(tǒng)的地面模擬試驗(yàn)。工程研制 階段的最終結(jié)果是試制出 410架原型機(jī)，并制定試飛大綱和準(zhǔn)備好空 地勤人員使用原型機(jī)所需的相應(yīng)技術(shù)文件， 并具有進(jìn)行試飛所必

3、需的 外場(chǎng)保障設(shè)備。 設(shè)計(jì)定型階段進(jìn)行定型試飛 新飛機(jī)首飛成功后即應(yīng)按試飛大綱要求，進(jìn)行定型試飛。 生產(chǎn)定型階段少量改進(jìn)，小批量生產(chǎn) 經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)定型后， 新飛機(jī)可能還會(huì)有一定的更改， 特別是工藝性的改 進(jìn)。改進(jìn)后的飛機(jī)進(jìn)入小批量生產(chǎn)。 首批生產(chǎn)的飛機(jī)也應(yīng)經(jīng)鑒定試飛， 主要檢查工藝質(zhì)量，通過(guò)后即可進(jìn)入成批生產(chǎn)。2、寫(xiě)出重量方程，說(shuō)明其中各項(xiàng)的意義；對(duì)于不存在重量突變的情況，試說(shuō)明采用該方程估算起飛重量的一般過(guò)程。W0Wcrew Wpayload Wfuel Wempty從左至右依次是乘員、有效載荷、燃油和空機(jī)重量估算：WfWeW0 Wcrew Wpayload (Wf )W0 (We )W0W0W

4、0WfWeW0 ( f )W0 ( e )W0 Wcrew Wpayload0W0 0 W0 0 crew payloadWcrew W payloadW00 1 (Wf /W0) (We /W0)WCREW是指飛機(jī)乘員的重量，對(duì)于殲擊機(jī)帶全套裝具的飛行員，一般每人重量為 100kg。乘員數(shù)量是根據(jù)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求確定的Wpayload 是指飛機(jī)上為執(zhí)行任務(wù)所必須裝載的武器、彈藥和特種設(shè)備，如監(jiān)視雷達(dá)、反潛系統(tǒng)、電子干擾系統(tǒng)等大型裝置的重量。飛機(jī)上的通信導(dǎo)航、識(shí)別、電子對(duì)抗及火控系統(tǒng)等，凡完成任務(wù)需要而與飛機(jī)尺寸無(wú)直接關(guān)系的任務(wù)裝載設(shè)備也可以列入裝載重量中。 這類(lèi)執(zhí)行任務(wù)必須的裝載重量一般在戰(zhàn)術(shù)技

5、術(shù)要求中明確。對(duì)于現(xiàn)代殲擊 機(jī)，一般執(zhí)行任務(wù)需要的裝載重量約為 2-4tWfuel 是機(jī)內(nèi)裝載燃油的重量，是根據(jù)完成戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求規(guī)定的飛行剖面或航程來(lái)確定的。在初步估計(jì)時(shí)，也可用同類(lèi)飛機(jī)的Wfuel 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。Wempty是指飛機(jī)無(wú)乘員、無(wú)任務(wù)裝載及無(wú)燃油的飛機(jī)重量，包括飛 機(jī)的結(jié)構(gòu)、 動(dòng)力裝置及機(jī)載設(shè)備等隨飛機(jī)尺寸變化的重量， 在初步估 算時(shí)Wempty也有一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，對(duì)不同用途的飛機(jī)該值是不同的。在設(shè)計(jì)的早期， 需要對(duì)飛機(jī)重量有一個(gè)粗略的估計(jì)， 機(jī)翼和尾翼 重量從每平米暴露于外界區(qū)域重量的歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定， 同樣地，機(jī) 身重量基于它的浸濕面積。 起落架重量從起飛總重的摩擦力估算， 安 裝的

6、發(fā)動(dòng)機(jī)重量是未安裝時(shí)重量的倍數(shù)， 最后，剩余的飛機(jī)空重通過(guò) 起飛總重中估算。Tah>2 ISi; AEPmKinit* rm僧 igt bui1(jjpTranSPOrtGCrlerjklAPProXilfnaleFhj口and bom£,Eian1¾jitiplicrochtiWing Horizomal tai VCrlLCal tail Fusclttgc9.0 4.0 534.10.05 5535.02.52,02.U1.46i 聲AMOnn ft JPMM PJankWH* 'HpiT Fianrw fi C2IlJwiHd >ad-tj i&

7、gt; dL4fl MAC D MAC 40 MAC 40-50t5, lcngcLaindjng earbr033.043.057TOGW (Ib)045 NaVynlacd CngineIJ1.4EnginC WeIghI (lb)44AlbeIsc.17Al.10TOGW (Ib)40-30 ICnlgthCmPIyM*Renils are In punds.b5響 io nose gear； 5*ro Eo main cr.Design takeoff jro5s Webht Can be broken into CreW Waghtt Payloa(I (Or PaSSenger)

8、Weightl fuel Weight> and the remaining (Of "亡mpty"謝eight. The emPty WCight includes ItlC StrUCtUreengines Ianding gear, fixed equip* ¾g% avionics，and anything else not consideid a Dat Of crgw, PayIOad cor fuel EaUation (3J SUtnmariZeS the (akeoff-weiht buildup.WZo =叱TcW ÷ Pa&g

9、t;to*d + rlKl ÷ WffInPly0*1)he CreW and Payload WeighU are both known SinCe Ihey are given in Ihe design requirements. I he OlIIy unowns mre ht ftwl ighi and 呷Pty weight, HO梆evtr. they aw both dEpendfiu On the IOtai aircrafL-WfiigEL ThUS an iterative DroCCSS must be us<d for aircraft SiZine.

10、3.3 EMPTY-WEIGHT ESTIMATIONThe empty-weight fraction W) Can be CStiInated StatiStiCally from historical trends as ShOWn in Fig4 3J, developed by the author from data taken from Ref. 1 and Other sources. EnnPty-Weight IraCtiOnS Vary from about 0.3 io 0.7, and diminish With increasing total aircraft w

11、eight.34 FUEL-FHACTION ESTlMATIONOnIY Parl Of Ih電 aizratft's fuel upp is available for performing the mission ("mission fue). The other fuel includes reserve fuel as required by ui*il or Inilita尊 d上sitm SPCifiCaUOlISt d also includes *trapped fuel/* vhich 話 Qhe f½l fhk CalmOl be PUnIPe

12、d OIU Of th亡 can.The required amount Of mission fuel depends UPOn the mission to be flown, the aerodynamics Of Ihe aircraft, and the engine1 s fuel consumption- The aircraft wcht during the mission affects the draf So the fuel IISed is si Rnuztion 6f th亡 aircraft vEghl.3、一架?chē)姎馐斤w機(jī)具有如下圖所示的任務(wù)剖面，假定余油和不可用

13、油占6%試寫(xiě)出燃油系數(shù)的表達(dá)式。LaiierLnd4、下圖所示各種尾翼布局，試從結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)綜合的角度分析哪種布局對(duì)改出尾旋最有利飛機(jī)的方向安定性和操縱性是用立尾、腹鰭及方向舵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 立尾在改出尾旋中起著關(guān)鍵作用， 為從尾旋中改出， 要有足夠的方向 舵效率。在布置立尾時(shí)要考慮使方向舵在大迎角時(shí)離開(kāi)平尾的尾跡。尾旋時(shí)，飛機(jī)基本上是垂直下落，同時(shí)導(dǎo)致繞一垂直軸旋轉(zhuǎn)，此 時(shí)必須制止旋轉(zhuǎn)并減小側(cè)滑角，從而要求有足夠的方向舵操作 ;大迎 角下，平尾失速，產(chǎn)生紊流尾跡，并以大約 45 °的角度向上擴(kuò)展。 作為經(jīng)驗(yàn)法則，方向舵至少應(yīng)有三分之一必須在尾跡之外 ; 將平尾上 移也也可減小平尾尾跡對(duì)方

14、向舵的影響，但需要提防上仰 ;背鰭因產(chǎn) 生一個(gè)附著于垂尾上的渦而改善了大側(cè)滑角下的尾翼效率， 這可防止 在尾旋中所遇到的那種大側(cè)滑角，并在尾旋中增大方向舵操縱 ;腹鰭 可以防止大側(cè)滑角， 且不會(huì)被機(jī)翼尾跡淹沒(méi)， 還用于避免高速飛行中 的航向不穩(wěn)定性。5、推重比和翼載的概念，內(nèi)在聯(lián)系，確定該參數(shù)的一般方法（課件 上說(shuō)根據(jù)畫(huà)圖確定）。推重比（T/W）是發(fā)動(dòng)機(jī)地面臺(tái)架狀態(tài)的推力值與飛機(jī)重量之比； 翼載（ W/S）是指飛機(jī)重量與機(jī)翼參考面積之比6、布局選擇（可側(cè)重氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、裝載、性能、維護(hù)和代價(jià)等方面 某一方面）方面的問(wèn)題，對(duì)下列四種布局進(jìn)行選擇，講出主要理由。a、正常式布局：多數(shù)飛機(jī)采用正常式布局

15、，主要是因?yàn)檎?式飛機(jī)布局積累的知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)比較豐富。飛機(jī)正常飛行時(shí)， 保證飛機(jī)各部分的合力通過(guò)飛機(jī)的重心，保持穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。正常 式布局的水平尾翼一般提供向下的負(fù)升力，為了保證飛機(jī)的靜穩(wěn) 定性 ，飛機(jī)機(jī)翼的迎角大于尾翼的迎角。多數(shù)戰(zhàn)斗機(jī)都采用正常式布局，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)更強(qiáng)調(diào)中、低空機(jī)動(dòng) 性，要求飛機(jī)具有良好的大迎角特性。 在20世紀(jì) 70年代發(fā)展了邊條 機(jī)翼，在中到大迎角范圍邊條產(chǎn)生的脫體渦除本身具有高的渦升力 增量外，還控制和改善了基本翼的外翼分離流動(dòng)， 從而提高了基本 翼對(duì)升力的貢獻(xiàn)。邊條翼在大迎角時(shí)使升力增加，誘導(dǎo)阻力減小， 跨音速時(shí)延緩波阻的增加， 減小超聲速的波阻。 由于邊條翼所具有

16、 的優(yōu)點(diǎn)，許多三代戰(zhàn)斗機(jī)，如 F-16、F/A-18 、米格-29 、su-27皆采 用正常式邊條翼布局。b、聯(lián)翼布局：與常規(guī)布局相比較，聯(lián)翼優(yōu)點(diǎn)：提高了抗彎扭 強(qiáng)度，減輕了結(jié)構(gòu)重量 ；提供直接升力和直接側(cè)向力控制能力； 減少了誘導(dǎo)阻力；減少了跨音速和超音速波阻，可以更好的采用 面積律c、三翼面布局：在正常式布局的基礎(chǔ) 上增加了水平前翼構(gòu)成 的，它綜合了正常式布局和鴨式布局的優(yōu)點(diǎn)，有望得到更好的氣 動(dòng)特性，特別是操縱和配平特性，增加前翼可以使全機(jī)氣動(dòng)載荷 分布更為合理，減輕機(jī)翼上的氣動(dòng)載荷，有效的減輕機(jī)翼的結(jié)構(gòu) 重量；前翼和機(jī)翼的襟副翼，水平尾翼一起構(gòu)成飛機(jī)的操縱控制 面，保證飛機(jī)大迎角的情況

17、下有足夠的恢復(fù)力矩，允許有更大的 重心移動(dòng)的范圍；前翼的脫體渦提供非線性升力，提高全機(jī)最大 升力。d、設(shè)計(jì)思路是讓機(jī)身也參與產(chǎn)生升力。但是如果采用增壓客 艙，機(jī)身將變得非常重。對(duì)于大型運(yùn)輸機(jī)而言，其應(yīng)用有待深入的研究7、戰(zhàn)斗機(jī)座艙幾何尺寸主要取決于哪些因素？a、人體尺寸 b 、座椅尺寸 c 、操作和活動(dòng)空間 d 、安全彈射離 機(jī)通道 e 、儀表板、顯示器 f 、操縱臺(tái) g 、視界-座艙蓋 h、設(shè)備安 裝8、飛機(jī)起落架形式和輪數(shù)與飛機(jī)重量的典型關(guān)系式怎樣的？1）雙前輪使用普遍，尤其是對(duì)采用彈射起飛的艦載機(jī)2）重量大約在 50,000lb 以下時(shí)，盡管就萬(wàn)一有一個(gè)輪胎癟胎情況 下的安全性而言， 在

18、每個(gè)主輪支柱上采用雙輪好些， 但通常每個(gè)支柱 還是采用單主輪3）重量 50,000 150,000 lb （甚至到 250,000lb ），每個(gè)支柱一般 都使用雙輪4）重量 200,000 400,000 lb ，通常采用 4 輪的小車(chē)式5）重量大于 400,000 lb ，采用四個(gè)輪軸架，每一輪軸架帶 4個(gè)或 6個(gè)機(jī)輪，以便沿橫向分散飛機(jī)的總載荷9、請(qǐng)說(shuō)明下圖中 9 種隱埋式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道的進(jìn)氣位置10、下列座艙透明艙蓋設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的 A、B 角的名稱(chēng)分別是什么， 并說(shuō)明對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)它們通常的取值是多少。A為正前方下視界， 11-15 °；B為正側(cè)方下視界， 40 11、簡(jiǎn)述飛機(jī)總

19、體布局設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素的影響。飛機(jī)的氣動(dòng)布局通常是指其不同的氣動(dòng)力承力面的安排形式。 全 機(jī)氣動(dòng)特性取決于個(gè)承力面之間的相互位置以及相對(duì)尺寸和形狀。 氣 動(dòng)布局對(duì)不同的升力值都能進(jìn)行配平， 在給定某一升力值時(shí)都能保持 穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。選擇飛機(jī)布局時(shí)，除選擇氣動(dòng)配平的形式外，還要考慮其他因素。 首先要選擇機(jī)翼的平面形狀、 尾翼的尺寸和在飛機(jī)上的安 裝位置，然后是選擇起落架的形式及其在飛機(jī)上的安裝位置。12、簡(jiǎn)述飛機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容。 飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括三層次的工作： 飛機(jī)結(jié)構(gòu)布局。 主要是進(jìn)行全機(jī)結(jié)構(gòu)總體布局即選擇飛機(jī)結(jié)構(gòu)分離 面。進(jìn)一步確定各部件的主承力結(jié)構(gòu)形式及傳力路線， 布置其主要受 力構(gòu)

20、件。 結(jié)構(gòu)元件參數(shù)選擇。 在結(jié)構(gòu)布局的基礎(chǔ)上， 選擇或優(yōu)化個(gè)結(jié)構(gòu)元件 的尺寸及材料等。 結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。為使結(jié)構(gòu)有好的耐久性， 在結(jié)構(gòu)元件優(yōu)化的基礎(chǔ)上， 對(duì)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)精心設(shè)計(jì)，如開(kāi)孔、連接、圓角等的設(shè)計(jì)。飛機(jī)結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)一般有一下步驟和內(nèi)容：（1）飛機(jī)結(jié)構(gòu)總體布局設(shè)計(jì)： 結(jié)構(gòu)總體方案的確定； 全機(jī)結(jié)構(gòu)分離面的確定。（2）部件結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：部件結(jié)構(gòu)形式選擇；傳力結(jié)構(gòu)的布置； 工藝分離面的確定及主要結(jié)合面形式的選擇。（3）全機(jī)承力系統(tǒng)綜合檢查。（4）根據(jù)結(jié)構(gòu)選材要點(diǎn)確定主要結(jié)構(gòu)選材。13、民航客艙布局設(shè)計(jì)考慮的主要因素是什么？舒適性和經(jīng)濟(jì)性民航機(jī)在客艙布置中需要考慮的因素， 舒適性占主要位置， 而客

21、 艙的舒適性主要取決于下列因素： 座椅的設(shè)計(jì)和安排，特別是可調(diào)性和腿部空間； 客艙布置和裝飾的美感； 旅客在艙內(nèi)的活動(dòng)空間； 客艙內(nèi)的微氣候，即空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；艙內(nèi)噪聲和聲共振； 飛機(jī)加速度對(duì)旅客的影響； 爬升和下降時(shí)機(jī)身的姿態(tài)；續(xù)航時(shí)間； 衛(wèi)生間、休息室和其他設(shè)施的舒適和方便程度； 服務(wù)質(zhì)量乘務(wù)員的服務(wù)態(tài)度，娛樂(lè)、飲食等設(shè)施和安排。14、民航飛機(jī)截面積尺寸和機(jī)身長(zhǎng)度主要取決于哪些因素。 機(jī)身長(zhǎng)度及截面尺寸主要取決于客座量、座椅布置、過(guò)道、行李架、 貨倉(cāng)等因素。15、內(nèi)裝式武器彈艙和外掛武器各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)。 武器的外掛方式的優(yōu)越性（反過(guò)來(lái)就是內(nèi)裝式的缺點(diǎn)） 有較大的空間、良好的使用維護(hù)性以及武器

22、發(fā)射前易于截獲目標(biāo)等 外掛武器的缺點(diǎn)（反過(guò)來(lái)就是內(nèi)裝式的優(yōu)點(diǎn)） 大量的外掛武器會(huì)產(chǎn)生很大的阻力， 在近聲速時(shí)它可能比飛機(jī)本身的 阻力還大，超聲速飛行難以實(shí)現(xiàn) 某些機(jī)翼外掛物還會(huì)給飛機(jī)的氣動(dòng)彈性帶來(lái)麻煩，引起顫振或抖振 一些外掛武器承受不了超聲速飛行時(shí)的氣動(dòng)加熱 外掛物的存在也損壞了飛機(jī)的隱身性能16、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)有哪幾種類(lèi)型，分別適用于什么飛機(jī)。飛行速度 300400km/h（不高于 Ma0.3）：活塞式發(fā)動(dòng)機(jī) 飛機(jī)速度在 700-800km/h：渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī) 、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦 輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)亞聲速客、貨機(jī)（高于 Ma0.65）：不帶加力燃燒室的高涵道比渦扇發(fā) 動(dòng)機(jī)、超聲速機(jī)動(dòng)飛機(jī)渦輪噴氣

23、式發(fā)動(dòng)機(jī)、 帶加力燃燒室的低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、 帶加力燃 燒室的低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)飛行速度超過(guò) 3000km/h的飛機(jī)：沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、其他 類(lèi)型的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)（如適用于 Ma 56的脈沖式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)）17、對(duì)裝在飛機(jī)上得動(dòng)力裝置的要求有哪些？1）動(dòng)力裝置引起的附加阻力最小2）進(jìn)氣及排氣系統(tǒng)的布置應(yīng)盡量發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)有能力3）發(fā)動(dòng)機(jī)推力軸線位置應(yīng)盡量減少對(duì)飛機(jī)操縱安定特性的影響4）應(yīng)保證發(fā)動(dòng)機(jī)的使用維護(hù)方便5）應(yīng)防止跑道上的砂粒吸入6）應(yīng)保證安全防水7）發(fā)動(dòng)機(jī)固定接頭應(yīng)簡(jiǎn)單可靠8）應(yīng)保證發(fā)動(dòng)機(jī)易于拆裝18、進(jìn)氣道設(shè)計(jì)中如何控制附面層影響。超音速飛機(jī)最常用的溝槽式附面層隔道： 1）前機(jī)身附面層在分 割板和機(jī)身之間的隔道流過(guò)，通過(guò)隔道斜板夠成的溝槽排出去 2）隔 道