飞机部件与系统设计
飞机结构与系统(第四章 飞机机身结构)
桁梁剖面
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机身结构组成
3. 机身蒙皮 1）功用： • 构成机身气动外形，保持表面光滑，承受局部空气动力； • 承受xoy,xoz两个平面内的剪力和绕x轴扭矩； • 和长桁一起组成壁板承 受两个平面内弯矩引起 的轴力； • 气密增压座舱部位的蒙 皮还要承受环向和轴向 的张应力。
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机身结构组成
2. 长桁与桁梁
1）功用： 长桁： • 承受和传递机身弯矩引起的轴力； • 与蒙皮组成承力壁板； • 承受部分作用在蒙皮上的气动力并传给隔框。 桁梁的截面积大于长桁，功用类似。
2）构造型式 简单式：从横剖面看只有一个结构元件； 组合式：从横剖面看有几个结构元件。 长桁多为简单式，桁梁有时采用组合式。
机身垂直面内剪力图及弯矩图
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机身结构组成
机身主要构件： • 蒙皮 • 纵向骨架:长桁、桁梁 • 横向骨架：隔框
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机身结构组成
机身主要构件： • 蒙皮 • 纵向骨架:长桁、桁梁 • 横向骨架：隔框
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机身结构组成
1. 隔框 1）分类
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机身与其它部件的连接
四、发动机在机身上的安装
1. 机身内发动机的安装 另一种典型的发动机安装形式。
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系统工程在飞机设计上的应用与实践
系统工程在飞机设计上的应用与实践在现代航空领域，飞机设计是一项极其复杂且高度综合性的工程任务。
系统工程作为一种有效的方法论和管理理念，在飞机设计过程中发挥着至关重要的作用。
系统工程的核心思想是将整个飞机设计项目视为一个系统，强调各组成部分之间的相互关系和协同作用，以实现整体性能的最优化。
它涵盖了从需求分析、概念设计、详细设计、制造、测试到运营维护的整个生命周期。
在需求分析阶段，系统工程帮助确定飞机的用途、任务目标、性能指标以及各种约束条件。
例如，是用于客运还是货运，飞行距离、载客量、燃油效率、起降性能等方面的要求。
这需要综合考虑市场需求、航空公司的运营需求、技术可行性以及经济成本等众多因素。
通过深入的调研和分析，明确清晰且准确的需求，为后续的设计工作奠定坚实的基础。
概念设计阶段是飞机设计的关键环节之一。
系统工程在此阶段帮助设计师从众多可能的方案中筛选出最有潜力的概念。
这涉及到对飞机的总体布局、气动外形、结构形式、动力系统等方面的初步构想。
通过建立系统模型和进行性能评估，比较不同概念的优缺点，从而确定一个既能满足需求又具有技术可行性和经济合理性的总体方案。
进入详细设计阶段，系统工程的作用更加凸显。
它需要协调各个专业领域，如结构力学、空气动力学、航空电子学、推进系统等，确保各子系统之间的接口匹配、性能兼容和功能协同。
例如，飞机的结构设计必须在保证强度和刚度的同时，与气动外形设计相配合，以减小阻力、提高飞行性能；航空电子系统的布局和布线要考虑到电磁兼容性和散热问题，同时还要与飞机的整体结构相融合。
在制造阶段，系统工程有助于优化生产流程、提高生产效率、保证产品质量。
通过制定合理的生产计划和质量控制体系，协调各零部件供应商和生产厂家，确保按时交付符合设计要求的零部件和组件，并顺利完成飞机的总装。
测试阶段是对飞机设计成果的检验和验证。
系统工程在此阶段负责规划和组织各种测试活动，包括地面静态测试、飞行测试等。
飞行器机载系统设计与优化
飞行器机载系统设计与优化随着航空运输行业的快速发展，各种型号的飞机正在逐渐走向数字化和智能化。
飞行器机载系统作为飞机上的核心部件之一，起到了至关重要的作用。
因此，在设计和优化飞行器机载系统时，需要考虑多个方面，包括系统的功能、可靠性、安全性和性能等。
一、功能设计飞行器机载系统设计应该从机载系统的功能出发，通过系统需求分析、功能模块设计、系统软硬件集成等步骤，确保整个系统的功能正常。
在设计系统功能时，需要考虑到飞机的使用场景和航班任务需求，基本功能包括导航、通信、飞行控制、安全保障和机载娱乐等。
为了确保系统运行的可靠性和稳定性，还应该考虑系统的模块化设计，尽可能降低各模块之间的耦合度，保证系统的健壮性和可维护性。
二、可靠性设计飞行器机载系统是在复杂、动态和危险的环境下工作的，系统本身的可靠性是确保飞机安全和机组人员生命安全的重要保障因素。
因此，在设计机载系统时，需要采用多种技术手段，包括冗余与备份技术、自监测技术、容错设计等，对系统进行多重保障。
此外，在系统设计中也应该考虑到功能和性能之外的质量指标，如系统的稳定性、可维护性、可扩展性等，从根本上保证了系统的可靠性。
三、安全性设计安全是飞行器机载系统设计的核心目标之一。
为保障安全，需要在系统的设计、制造和维护方面加强各方面的工作。
在机载系统设计中，应该从多种安全威胁的角度去考虑，包括机械故障、电力故障、软件故障、系统遭到攻击和恶意行为等。
在设计时就应该考虑到各类威胁的可能性，采取相应的安全措施，如完善的数据加密和认证技术、严格的权限管理、安全漏洞的及时修补等。
四、性能优化设计性能优化是机载系统设计中的重要方面，通过优化设计可以提升系统性能和用户体验。
在设计机载系统时，需要从多个方面进行优化，包括系统运行效率、响应速度、数据传输带宽、引入新技术等。
此外，也可以通过良好的系统架构设计和优化，有效提升机载系统的性能水平。
总之，飞行器机载系统的设计与优化是一项综合性的任务，需要从多个方面综合考虑，并根据航空运输行业的变化不断更新优化。
飞机机载系统设计与优化
飞机机载系统设计与优化飞机机载系统在现代民航中扮演着至关重要的角色。
它们不仅提供安全和舒适的飞行环境，还支持飞行员进行飞行任务和航行管理。
因此，设计和优化机载系统是飞机制造商和航空公司都需面对的重要挑战。
本文将探讨飞机机载系统设计的主要方面，并提出一些建议以优化这些系统。
一、飞机机载系统的分类飞机机载系统可分为三类：基本机载系统、辅助机载系统和控制机载系统。
1. 基本机载系统基本机载系统是保障飞行安全和顺利进行的核心系统。
这些系统包括动力装置、供电装置、通信和导航系统以及飞行控制系统。
- 动力装置：动力装置是飞机运行的核心，通常由发动机和推进器组成。
机载系统需要设计以确保发动机的可靠性和性能。
- 供电装置：供电装置提供飞机运行所需的电力。
电源管理系统的设计应确保稳定和可靠的电力供应。
- 通信和导航系统：通信和导航系统是飞机与外界通信和导航的关键。
机载通信系统和导航系统的设计应具备高度的可靠性和灵活性。
- 飞行控制系统：飞行控制系统是飞机自动操纵和飞行员飞行管理的基础。
设计应考虑精确性和响应性。
2. 辅助机载系统辅助机载系统为飞机运营提供支持。
这些系统包括供应系统、仪表和数据系统、环境控制系统和货物装载系统。
- 供应系统：供应系统负责支持乘客和机组人员的需求，包括燃料供应、液压供应和氧气供应等。
- 仪表和数据系统：仪表和数据系统提供飞机状态和性能的监控和显示。
设计应考虑信息的清晰度和易读性。
- 环境控制系统：环境控制系统确保飞机内部的舒适和安全，包括温度、湿度和气流等。
- 货物装载系统：货物装载系统负责货物和行李的装载和固定，应确保安全和高效。
3. 控制机载系统控制机载系统用于飞机的监控和故障处理。
这些系统包括健康管理系统、故障诊断系统和飞行数据记录系统。
- 健康管理系统：健康管理系统监测飞机系统的运行状况，提前检测潜在故障，并提供相应的维修建议。
- 故障诊断系统：故障诊断系统帮助飞行员识别和定位故障。
现代飞机结构与总体设计ppt课件
❖ 通常垂直尾翼后缘设有方向舵，某些高速飞机，
没有独立的方向舵，整个垂尾跟着操纵而偏转， 称为全动垂尾。
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水平尾翼
飞机的结构
❖ 水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持 俯仰平衡和俯仰操纵。
❖ 低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操 纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行 俯仰操纵。
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什么是飞机设计
❖飞机设计是指设计人员应用气动、结构、 动力、材料、工艺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
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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
飞机结构与总体设计
蔡波
通航产品部
主要内容
❖1.现代飞机结构 ❖2.飞机总体设计
2
航空发展历程
➢第一次有动力飞行
❖ 自从1903年12月17号，莱特兄弟的“飞行者”一号离开地 面的那刻起，人类已经开始把目光投向天空，此后的一百多 年来，这片领域已经发生了翻天覆地的变化。
3
航空发展历程
4
航空发展历程
也有三、四或六叶的。
26
飞机的结构
发动机的分类
二 涡轮喷气发动机： ❖ 又称空气涡轮喷气发动机，简称“涡喷” ❖ 以空气为氧化剂，靠喷管高速喷出的燃气产生反
作用推力的燃气涡轮航空发动机，。 ❖ 组成：压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。推力用
牛或千克表示。
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飞机的结构
发动机的分类
三 涡轮螺旋桨发动机： ❖从涡喷发动机派生而来 ❖涡轮螺旋桨发动机是一种由螺旋桨提供拉力和喷气
飞机结构与系统
飞机结构与系统一、引言飞机结构与系统是飞机设计与制造中至关重要的一部分。
它涵盖了飞机的设计、材料选择、结构安全性、机载系统等多个方面。
本文将介绍飞机结构与系统的基本概念、主要组成部分以及设计原则。
二、飞机结构的基本概念1.主要组成部分–机身：飞机的主体结构，通常包括机头、机尾和机翼的连接部分。
–机翼：产生升力的关键部件，通常由主翼和副翼组成。
–尾翼：控制飞机姿态的部件，通常由水平尾翼和垂直尾翼组成。
–起落架：支撑飞机在地面行驶和起降的部件。
–发动机支架：固定安装发动机的结构。
2.结构材料–金属材料：如铝合金、钛合金等，常用于飞机的结构部件。
–复合材料：如碳纤维、玻璃纤维等，具有较高的强度和轻质化特性，广泛应用于现代飞机。
–纺织品：如织物、缝合线等，用于飞机内饰和安全带等部件。
三、飞机系统的主要组成部分1.动力系统–发动机：提供飞机所需的推力，通常有涡轮喷气发动机和涡桨发动机等类型。
–燃油系统：负责存储和供应燃油。
–冷却系统：确保发动机和其他关键部件的温度控制。
2.控制系统–飞行控制系统：包括飞行操纵系统、自动驾驶系统等，用于控制飞机的姿态和操纵。
–电气控制系统：用于飞机各个系统的电力供应和控制。
–液压控制系统：用于操纵和控制飞机的液压系统。
3.气源系统–压气机：用于提供机载气源，供应给相关系统使用。
4.辅助系统–环境控制系统：负责飞机的空调、供氧等工作。
–消防系统：用于应对可能发生的火灾事故。
–导航系统：用于飞机的导航和定位。
–通信系统：用于飞机与地面的通信。
四、飞机结构与系统的设计原则1.安全性：飞机结构与系统的设计必须满足航空器运行的安全要求，保证在各种工况下的结构安全和系统可靠性。
2.结构轻量化：采用轻质材料和合理的结构设计，以降低飞机自重，提高机载有效载荷和航程。
3.系统模块化：将飞机系统划分为独立的模块，并通过标准化接口进行连接，以方便维护和升级。
4.节能环保：优化动力系统和控制系统设计，降低燃料消耗和排放。
飞机总体(系统设计方向)工程师岗位岗位职责
飞机总体（系统设计方向）工程师岗位岗位职责
飞机总体（系统设计方向）工程师是一种技术性较高的职务，
主要负责飞机总体设计及系统设计方面的工作。
下面是飞机总体
（系统设计方向）工程师岗位职责：
1.负责飞机总体设计及系统设计方面的工作；
2.制定飞机总体设计及系统设计方案，掌握飞机总体设计及系
统设计的理论与技术，了解现有各种不同类型的飞机结构及系统设计；
3.对飞机的组成部分进行研究分析，根据市场需求和技术发展
趋势，制定可行的设计方案；
4.计算机辅助设计与分析、三维模型绘制等，掌握数学、力学、材料学等多门学科知识，熟练掌握一种以上的CAD软件和一种以上
的仿真分析软件，并能运用这些软件进行工作；
5.对设计方案进行评估、设计调整、实验测试，保证飞机系统
的安全、性能和可靠性；
6.协调各个部门间的工作，确保整个设计流程的顺利进行，保
证与客户交流准确、高效；
7.解决设计中的各种技术问题，做到对任何问题都要认真地分析，提出合理的解决方案；
8.根据领域最新科技发展趋势，不断优化设计方案，以提高工
作效率及质量，推进飞机总体设计的技术创新；
9.配合管理层参与项目计划和成本估算等管理工作。
以上就是飞机总体（系统设计方向）工程师岗位职责。
该岗位需要有严谨的理工科思维和较高的掌握工程技术能力，同时，良好的沟通协调能力也是必不可少的。
飞行控制系统的设计和实现
飞行控制系统的设计和实现随着航空业的快速发展，现代飞机的控制系统已经实现了多种自动化和智能化的功能，从而可以更加高效、安全地完成飞行任务。
而对于一架飞机而言，其飞行控制系统的性能和可靠性，不论是对于机组人员还是对于乘客都是至关重要的。
因此，如何设计一个优秀的飞行控制系统，使得其能够在各种复杂和不确定的情况下稳定地运行，已经成为了航空领域研究的热点之一。
一、飞行控制系统的结构为了实现飞机的自动控制，飞行控制系统一般由三个主要部分组成：感知-决策-执行（Perception-Decision-Action，PDA）循环、数据采集和处理系统、以及执行器。
其中，PDA循环部分负责对飞行环境进行感知，作出决策，并将决策指令发送给执行器，以控制飞机的运动；数据采集和处理系统负责收集和处理传感器、通信和导航等方面的数据，以为PDA循环部分提供必要的信息支持；执行器则负责接收PDA循环部分的指令，控制飞机各部件的运动，从而实现目标控制。
另外，在现代飞行控制系统中，智能化技术的应用也越来越广泛，比如使用人工神经网络进行控制算法的优化和学习，或者利用机器学习技术对传感器数据进行分析和处理等。
这些技术的应用，使得飞行控制系统的性能和可靠性得到了极大提升，提高了飞机的安全性和运行效率。
二、飞行控制系统的设计在实际的飞行控制系统设计中，除了根据上述结构原则进行部件的选择和布局之外，还需要考虑以下几个方面的问题：1. 控制器的设计和选择控制器是飞行控制系统中最核心的部分之一，负责将传感器获取的信息进行分析、处理和转换。
因此，一个好的控制器应该具备以下几个特点：①控制精度高，能够及时准确地响应飞机的控制指令；②反应速度快，能够在飞行环境变化时及时作出调整，并实现精准控制；③可编程性高，能够灵活应对不同类型和规模的飞机，并可以根据实际情况进行算法的调整和优化；④可靠性强，能够工作在各种恶劣的气候和环境条件下，保证飞机的安全和稳定性。
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第一章绪论——飞机部件设计的一般规律及其发展
一飞机的发展历程和飞机研制过程
1 飞机的发展历程（回顾从飞机诞生以来不同时期不同用途飞机的结构特点，决定了各个部件的特点）
2 飞机的研制过程（《现代飞机结构综合设计》P4，可对其进行修改及扩充）
二飞机部件及部件设计的初始条件
1 飞机部件介绍
2 部件设计的初始条件
3 飞机设计过程简介
三飞机部件设计的基本要求和综合设计思想
1 基本要求
2 设计思想的演变
3 飞机综合设计思想
四飞机部件设计方法简介
1 概述
2 结构有限元分析以及在飞机结构设计的应用
3 结构优化设计方法
4 计算机辅助设计
第二章飞机外载荷与设计规范
第三章飞机机身结构分析与设计
一机身的功用及设计要求
1 机身的功用
2 机身的外载特点及内部布置
3 机身的设计要求
二机身的组成元件及其设计
1 机身的组成元件及典型受力型式（介绍机身组件及其功用，然后分析几种受力型式（桁梁式，桁条式，硬壳式））
2 失稳形式及元件设计与布置
⑴三种失稳形式（蒙皮，壁板，总体失稳）
⑵蒙皮设计
⑶长桁和桁梁的设计与布置
⑷加强框和普通框的设计与布置
⑸各元件之间的连接设计
三增压座舱的结构设计
现代飞机机身内均有增压座舱
1 座舱的增压载荷
2 民用飞机增压座舱的结构设计
3 军用飞机增压座舱的结构设计
四机身开口区的结构设计
1 开口与口盖的分类及开口区受力分析
2 开口区的结构设计
⑴小开口的结构加强设计⑵中开口的结构加强设计⑶大开口的结构加强设计
五机身与其他部件的连接设计
1 机翼与机身的对接设计
2 尾翼与机身的对接设计
3 起落架与机身的连接设计
4 机身设计分离面处的连接设计
5 发动机在机身的安装
六机身结构设计须注意的几个问题
每个部件都有各自的结构细节，所谓结构细节，是指飞机结构中对疲劳开裂最敏感的局部区域或元件，设计时应从以下几个方面注意：
1 合理地、有区别地选择有关结构材料
2 结构布局和传力路线的恰当设计
3 消除因偏心传载和强迫装配引起的附加应力
4 降低应力集中
5 连接接头和连接结构的抗疲劳设计
6 对结构进行变形和刚度控制
7 选择合理的工艺方法
第四章机翼结构设计
一机翼的功用与外载特点、设计要求
1 机翼的功用及外载特点
2 机翼结构设计要求
二机翼结构元件设计
1 机翼结构的典型构件及其功用（蒙皮、长桁、翼肋、翼梁、纵墙）
2 各种典型元件的设计
⑴长桁设计⑵机翼蒙皮与加筋板的设计⑶梁的设计
⑷翼肋设计⑸机翼连接⑹结构受集中载荷处的局部设计
三机翼结构的受力型式及主要受力构件的布置
1 典型受力型式
⑴薄蒙皮梁式⑵多梁单块式⑶多墙厚蒙皮式
2 主要受力构件布置
机翼主要受力构件布置是指确定机翼翼面壁板中的蒙皮—长桁（或整体壁板中的筋条）、梁、墙、加强翼肋、普通翼肋以及机翼—机身连接接头等的数量和位置。
⑴机翼翼盒受力构件布置
⑵集中载荷作用处加强构件的布置
3 各种承力结构机翼的对接原则
四后掠翼和三角翼的结构和承载特点
1 后掠翼承力形式和根部承载的特点
2 三角翼的结构和承载特点
五机翼整体油箱的结构设计
1 整体油箱结构设计的要求
2 整体油箱结构设计的特点
3 整体油箱的密封形式
六增升装置和副翼的结构设计
1 增升装置的功用和设计要求
2 增升装置的分类及其结构设计
3 副翼的功用及其结构设计
4 自适应机翼介绍
第五章尾翼结构设计
一尾翼的功用与外载特点及设计要求
1 尾翼的主要功用和组成部件
2 尾翼的外载特点
3 尾翼的设计要求
二尾翼的结构
1 水平尾翼的结构
2 垂直尾翼的结构
3 全动式水平尾翼的结构
三尾翼及操纵面的结构设计
1 安定面的结构布局
2 操纵面的结构设计
⑴操纵面的构造及悬挂点的确定⑵操纵面前缘缺口的补强⑶操纵面的气动补偿和气动平衡
3 配重的设计
第六章起落架的结构设计
一起落架的功用、外载及设计要求
1 起落架的功用
2 起落架的设计要求
3 起落架的分类和布置型式
二起落架参数
1 起落架的主要几何参数
2 起落架参数值对飞机性能的影响分析
三起落架的的结构型式
1 简单支柱式和撑杆支柱式起落架
2 摇臂支柱式起落架
3 外伸式起落架
4 多轮式起落架
四起落架的构成部件设计
1 减震系统设计
2 刹车系统设计
3 收放系统设计
4 缓冲系统设计
5 轮胎
五前起落架的结构设计
第六章飞机操作系统的设计
一.飞机操纵系统概述
1. 飞机操纵系统的功用和组成（ⅰ.机械操纵系统，ⅱ.飞行控制翼面，ⅲ.配平和感觉系统，
ⅳ.作动系统）
2. 飞机操纵系统设计的一般要求
3. 飞机的操纵性介绍
二. 机械操纵系统的设计
1.操纵线路的布置与设计
⑴.操纵线路的设计
⑵.常用部件及其布置规则
2.机械操纵系统的传动性能参数要求及其设计
⑴.传动比和传动系数
⑵.特殊传动比的要求介绍
⑶.传动比的分配和计算
3.机械操纵系统的设计
⑴.操纵系统设计载荷
⑵.操纵机构的设计（ⅰ.设计原理，ⅱ.设计流程，ⅲ.应用和组合）
⑶.操纵系统的强度与刚度设计
三. 飞行操纵翼面系统的设计
1. 主操纵翼面的设计（ⅰ.副翼操纵系统，ⅱ.升降舵操纵系统，ⅲ.方向舵操纵系统）
2. 副操纵翼面的设计（ⅰ.襟翼操纵系统，ⅱ.缝翼操纵系统，ⅲ.绕流片操纵系统）
四.配平和感觉系统的设计
1. 配平系统的设计（ⅰ.配平系统的功用和要求，ⅱ.配平系统的分类及其设计）
2. 感觉系统的设计（ⅰ.各种飞机操纵系统的操纵力，ⅱ.感觉系统的分类及其设计依
据，ⅲ.感觉系统的设计）
五.作动系统的设计
1.作动系统的功用及其分类
2.作动系统的设计要求
3.作动系统的设计（ⅰ.结构选择，ⅱ.参数确定，ⅲ. 技术指标制定方式）
第七章环境控制系统的设计
一.环境控制系统概述
1.飞机环境控制系统的基本任务及其分类
2.飞机环境控制系统的设计要求
二.座舱环境控制系统的设计（一）
1.气密座舱的形式和参数
2.气源系统的设计
3.座舱空气调节系统的设计（ⅰ.空气循环冷却系统，ⅱ.温度控制系统，ⅲ.再循环系
统，ⅳ.座舱空气分配系统，ⅴ.货舱加温系统，ⅵ.设备冷却系统及通风系统）
三.座舱环境控制系统的设计（二）
1.蒸发循环冷却系统的设计
2.座舱增压控制系统的设计
四.飞机防冰排雨系统的设计
1.飞机防冰、除冰方法的介绍
2.防冰排雨系统的设计（ⅰ.大翼防冰系统，ⅱ.发动机整流罩防冰系统，ⅲ.驾驶舱风
挡的防冰和除雾系统，ⅳ.风挡排雨系统）
五.飞机防火系统的设计
1.飞机防火系统概述
2.火警探测系统的设计（ⅰ.点式火警探测系统，ⅱ.连续火警探测系统，ⅲ.烟雾火警
探测系统）
3.飞机防火及灭火系统设计（ⅰ.发动机火警探测和灭火系统设计，ⅱ.APU火警探
测和灭火系统设计，ⅲ.货舱火警探测和灭火系统，ⅳ.起落架火警探测和灭火系
统设计，ⅴ.引气管道泄露和过热探测及灭火系统设计，ⅵ.卫生间烟雾探测及灭
火系统设计）。