91078-飞机总体设计-1. 第一讲-绪论-0303
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飞机总体设计FuDan_SG
36
2.1 飞机的设计要求
设计要求的提出—民用飞机 民用飞机很难说有什么“固定客户”，因 此要发展什么样的飞机，一般由飞机公司 提出初步设想，经过与可能用户的商讨， 再制定设计要求 设计要求也需要有正确的预见性，因此必 须必须进行长期的市场调查和详细的分析 研究
37
2.1 飞机的设计要求
任务剖面
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
4
1.2 什么是飞机总体设计？
飞机设计的范围
—主要涉及论证、方案和工程研制阶段
飞机设计的三阶段划分方式
见下页
5
1.2 什么是飞机总体设计？
设计要求
概念设计
（Conceptual Design）
初步设计
（Preliminary Design）
目标：完成可实现加工的细节设计。
15
详细设计
工作内容
1. 部件设计和零构件设计 2. 各系统的设计
液压系统 环控系统 起落架系统…… 3. 详细的重量重心计算 4. 强度计算报告 5. 静强度、动强度和寿命试验 6. 系统的地面台架试验 7. 工装设计
16
详细设计
方法与手段
1. CAD 2. CAM（FEM） 3. 结构优化设计 4. 系统可靠性设计 5. 试验
29
课程评分内容与方法
设计报告 笔试 得分：
50% 50% 设计报告 + 笔试成绩
设计报告评分标准： 1）正确性和合理性 2）清晰性
30
设计报告内容
设计要求拟定 飞机布局型式的确定 飞机主要参数计算 部件外形设计 飞机总体布置 重量重心计算 气动特性分析 飞行性能分析计算 三面图 总结
2.1 飞机的设计要求
设计要求的提出—民用飞机 民用飞机很难说有什么“固定客户”，因 此要发展什么样的飞机，一般由飞机公司 提出初步设想，经过与可能用户的商讨， 再制定设计要求 设计要求也需要有正确的预见性，因此必 须必须进行长期的市场调查和详细的分析 研究
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2.1 飞机的设计要求
任务剖面
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
4
1.2 什么是飞机总体设计？
飞机设计的范围
—主要涉及论证、方案和工程研制阶段
飞机设计的三阶段划分方式
见下页
5
1.2 什么是飞机总体设计？
设计要求
概念设计
（Conceptual Design）
初步设计
（Preliminary Design）
目标：完成可实现加工的细节设计。
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详细设计
工作内容
1. 部件设计和零构件设计 2. 各系统的设计
液压系统 环控系统 起落架系统…… 3. 详细的重量重心计算 4. 强度计算报告 5. 静强度、动强度和寿命试验 6. 系统的地面台架试验 7. 工装设计
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详细设计
方法与手段
1. CAD 2. CAM（FEM） 3. 结构优化设计 4. 系统可靠性设计 5. 试验
29
课程评分内容与方法
设计报告 笔试 得分：
50% 50% 设计报告 + 笔试成绩
设计报告评分标准： 1）正确性和合理性 2）清晰性
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设计报告内容
设计要求拟定 飞机布局型式的确定 飞机主要参数计算 部件外形设计 飞机总体布置 重量重心计算 气动特性分析 飞行性能分析计算 三面图 总结
飞行器总体设计-简介
课程特点
①综合性 飞机总体设计涉及多学科领域、是一门综合性学科，它不同于飞行 力学、结构力学、发动机原理、飞行控制等一些分析性学科，它须综合 应用各门有关的分析学科的知识与各项先进的航空科学技术。
• ③实践性 • 飞机总体设计又是一项实践性很强的学科，不仅要培养学 生的定性分析能力，还要培养学生的定量计算分析能力，为配合 学生学习掌握飞机总体设计的知识和方法，我们还编写了一套飞 机总体设计软件及详细的使用手册。学生利用这一软件，可以实 现飞机总体设计的各个环节和全部过程，对飞机总体设计方案进 行权衡，改变设计参数，提高飞机性能。
• 本书吸收了国外一些成功的飞机设计经验数据、计算公式，对学生掌握飞机 总体设计方法很有帮助。尽管与实际应用于工业界的方法相比，本书列出的 设计与分析技术是简化了的，但课程内容安排符合学生认识规律。通过这门 课的学习，使读者在定性分析能力、定量估算能力、综合运用能力等方面得 到锻炼提高。
• 本书是国防科工委‘十五’重点教材。在普通高等教育‘九五’国家级重点 教材“现代飞机总体综合设计”一书基础上，经过几年教学实践，做了修改 补充。保持并加强理论严谨、系统性强的特点，力图接近工程实际，对从事 飞机设计的工程技术人员有参考价值，并便于读者自学。
飞行器总体设计教材
国防科工委‘十五’ 规划教材
《飞 机 总 体 设计》
主编 李为吉 编者 李为吉 王正平 艾剑良 杨华保
前
言
• 本书是航空高等院校飞行器设计专业本科生的必修课教材，重点讲述了飞机 总体设计的基本原理和方法。强调飞机总体设计的综合协调、折衷权衡、反 复迭代等特点，通过几个循环，由简到繁完成飞机的总体设计，锻炼增强学 生的综合分析和决策问题的能力。
目
第1章 绪言 第2章 飞机初始总体参数与方案设计
飞机总体设计PPT课件
经济性能设计
燃油经济性
在保证飞行性能的前提下，通过 优化飞机气动外形、减轻结构重 量、提高发动机效率等措施，降 低飞机的燃油消耗率。
维护经济性
通过采用先进的维护理念和技术 手段，降低飞机的维护成本和停 场时间，提高飞机的出勤率和利 用率。
直接运营成本
包括燃油费、维护费、机组人员 工资等直接与飞机运营相关的成 本。设计中需要考虑如何降低这 些成本以提高飞机的经济性能。
采用遗传算法、模拟退火等启发 式算法，处理飞机设计中的复杂 问题，寻求全局最优解。
利用代理模型对飞机性能进行快 速评估，减少计算量，提高优化 效率。
多学科优化方法探讨
多学科设计优化（MDO）
综合考虑气动、结构、控制等多学科因素，实 现飞机总体设计的协同优化。
分解协调方法
将复杂问题分解为若干子问题，分别进行优化 后再进行协调，降低问题求解难度。
06
确保飞机满足适航法规和标准的要求，包括噪声、排放等 环保指标。
02
飞机总体布局设计
布局形式的选择与特点
常规布局
水平尾翼和垂直尾翼都 放在机翼后面的飞机尾
部。
鸭式布局
水平尾翼位于机翼的前 面，具有较好的大迎角
特性。
无尾布局
没有水平尾翼，靠机翼 后缘襟翼或扰流片等部
件实现俯仰操纵。
三翼面布局
在常规布局上增加一对 鸭翼。
垂直尾翼
主要功能是保持飞机的方 向平衡和操纵飞机的方向 运动。
V型尾翼
由左右两个倾斜的垂直尾 翼组成，像是固定在机身 尾部带大上反角的平尾。
起落架布局设计
前三点式起落架
自行车式起落架
两个主轮对称地布置在飞机重心之后， 前轮位于机身前部。
91077-飞机制造工艺-第一章 绪论(网)
第一节 飞机制造的一般性问题
飞机的制造过程
为毛坯制造、零件加工、装备安装和试验四个阶段。 通常飞机制造仅指飞机机体零构件制造、部件装配
和整机总装等。飞机的其他部分，如航空发动机、 仪表、机载设备、液压系统和附件等由专门工厂制 造，不列入飞机制造范围。但是它们作为成品或半 成品在飞机上的安装和整个系统的联结、电缆和导 管的敷设，以及各系统的功能调试都是总装的工作， 是飞机制造的一个组成部分。
需采用新的保证互换性方法-模线样板工作法 生产准备工作量大，需要大量模具、夹具、型架
等工艺装备，数字化制造技术 批量变化范围大，手工劳动量大,现采用柔性制造
技术 零件加工方法多种多样，装配劳动量比重大 生产协作性强，推行并行工程
22
模线样板工作法
由于飞机零件的复杂性，在设计这些工 艺装备时必须根据飞机理论图和三面图 绘制与飞机实物同样大小的飞机外形理 论模线和飞机结构模线，作为飞机制造 的重要依据。
飞机制造工艺
飞机系 贾玉红
1
教学方式
理论知识讲解 课程录像
考核要求
平时成绩占30%（随堂考试、大作业等）； 期末考核占70%； 4次无故缺课不允许参加期末考试。
2
学习内容
飞机制造过程的特点 钣金零件的制造 复合材料零件的制造 飞机的装配与总装 飞机的数字化制造技术
3
第一章 绪论
4
12
二、飞机产品的特点
零件数量大、品种多 载重汽车：3000～4000个零件 大型飞机：约10万个，其中不包括上百万个螺 钉、铆钉等标准件，40～60%以上为钣金件
选用材料品种多 多用有色金属，其余用黑色金属和非金属材料
外形复杂、精度要求高 外形尺寸大，刚度小 结构不断改进，产量变化范围大
飞机总体设计课程设计报告.
飞机总体设计课程设计
鹪鹩号 4 座轻型通用航空飞机
南京航空航天大学
学 专 班 学 姓
院：航空宇航学院 业：飞行器设计与工程 级：0112105 号：011210531 名：苏 祺
指导教师：王宇、罗东明 时 间：2015.12.25-2016.1.15
南京航空航天大学
目录
前言 ................................................................................................................................................... 5 一、设计要求.................................................................................................................................... 5 二、总体布局初步设计 .................................................................................................................... 5 2.1、现有飞机数据 ........................................................................................................................... 5 2.2、布局选择 ................................................................................................................................... 6 2.3、最终布局确定 ........................................................................................................................... 6 2.4、三维草图 ................................................................................................................................... 6 三、飞机全机重量的计算 ................................................................................................................. 7 3.1、燃油系数的计算 ....................................................................................................................... 7 3.2、飞机任务油重计算 ................................................................................................................... 8 3.3、飞机空重的迭代计算................................................................................................................ 8 四、其它总体参数确定 .................................................................................................................. 10 五、发动机选择与短舱设计 ........................................................................................................... 11 5.1、发动机选择 ............................................................................................................................. 11 5.2、短舱设计 ................................................................................................................................. 12 六、机翼设计.................................................................................................................................. 13 6.1、现有参数 ................................................................................................................................. 13 6.2、升力系数计算和翼型选择 ...................................................................................................... 13 6.3、机翼其它参数确定与计算 ...................................................................................................... 14 6.4、副翼参数 ................................................................................................................................. 14 6.5、机翼图 ..................................................................................................................................... 15 七、尾翼设计.................................................................................................................................. 16 7.1、平尾参数 ................................................................................................................................. 16 7.2、尾翼翼型选择 ......................................................................................................................... 17 7.3、尾翼图 ..................................................................................................................................... 18 八、垂尾设计.................................................................................................................................. 18 8.1、垂尾参数 ................................................................................................................................. 18 8.2、垂尾翼型选择 ......................................................................................................................... 20 8.3、垂尾翼型图 ............................................................................................................................. 202南京航 Nhomakorabea航天大学
鹪鹩号 4 座轻型通用航空飞机
南京航空航天大学
学 专 班 学 姓
院：航空宇航学院 业：飞行器设计与工程 级：0112105 号：011210531 名：苏 祺
指导教师：王宇、罗东明 时 间：2015.12.25-2016.1.15
南京航空航天大学
目录
前言 ................................................................................................................................................... 5 一、设计要求.................................................................................................................................... 5 二、总体布局初步设计 .................................................................................................................... 5 2.1、现有飞机数据 ........................................................................................................................... 5 2.2、布局选择 ................................................................................................................................... 6 2.3、最终布局确定 ........................................................................................................................... 6 2.4、三维草图 ................................................................................................................................... 6 三、飞机全机重量的计算 ................................................................................................................. 7 3.1、燃油系数的计算 ....................................................................................................................... 7 3.2、飞机任务油重计算 ................................................................................................................... 8 3.3、飞机空重的迭代计算................................................................................................................ 8 四、其它总体参数确定 .................................................................................................................. 10 五、发动机选择与短舱设计 ........................................................................................................... 11 5.1、发动机选择 ............................................................................................................................. 11 5.2、短舱设计 ................................................................................................................................. 12 六、机翼设计.................................................................................................................................. 13 6.1、现有参数 ................................................................................................................................. 13 6.2、升力系数计算和翼型选择 ...................................................................................................... 13 6.3、机翼其它参数确定与计算 ...................................................................................................... 14 6.4、副翼参数 ................................................................................................................................. 14 6.5、机翼图 ..................................................................................................................................... 15 七、尾翼设计.................................................................................................................................. 16 7.1、平尾参数 ................................................................................................................................. 16 7.2、尾翼翼型选择 ......................................................................................................................... 17 7.3、尾翼图 ..................................................................................................................................... 18 八、垂尾设计.................................................................................................................................. 18 8.1、垂尾参数 ................................................................................................................................. 18 8.2、垂尾翼型选择 ......................................................................................................................... 20 8.3、垂尾翼型图 ............................................................................................................................. 202南京航 Nhomakorabea航天大学
最新现代飞机总体设计-1第一讲-飞机总体设计概念精品文档
15
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
16
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
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：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。
－…
参数选择与 性能优化
概念设计流程
细化的参数选择与 性能优化
初步设计
12
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
13
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
• 如理论图，运动图，总装配图，构件装配面，零件图，各 系统总装配图，零构件图
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
16
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
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：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。
－…
参数选择与 性能优化
概念设计流程
细化的参数选择与 性能优化
初步设计
12
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
13
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
• 如理论图，运动图，总装配图，构件装配面，零件图，各 系统总装配图，零构件图
飞机总体设计课件(1)
④ 有人主张废弃编队空战，截击机的战术是利
用速度优势追赶目标，并用空-空导弹歼灭目标，
不需要进行高过载机动，并力求一次攻击结束战斗；
⑤ 不重视飞行员在空战中的作用，认为飞行员
不需要学会正确判断空战情况，而是由地面指挥所
来替他们下决心。 这些观点左右了第2代战斗机的设计。
越战及其他局部战争：第2代战斗机在这些局部
拟试验。
飞机部件及整机要做静力试验，以验证飞机的强 度；起落架还要做动力试验。 飞机总装完成以后在试飞前，要做全机地面共振 试验，以确定飞机的颤振特性；还要做各系统及其 综合的机上地面试验以及全机电磁兼容性等机上地
面试验，为放飞前做最后的验证。
飞机在工程研制阶段，即应拟定考核其能否满足
原定战术技术要求的试飞大纲，并且应尽早培训空、
显得更为有利，因此飞机的速度性能比机动性能更
受到重视；单机空战的四要素：高度、速度、机动、
火力；飞机编队作战的规模相当大。战后喷气式发 动机用于战斗机，发展出了第一代喷气式战斗机。
朝鲜战争：技术上的飞速进步并没有对战斗机的
空战产生根本性的影响，战术虽有发展但仍保留了
二战后期的基本特点，只是对飞行员的要求提高了；
展、敌我作战环境等多方面进行充分研究和分析，
是一个精密筹划、精心运筹的过程。正确处理好现
实与未来、应用与开拓的关系，对军机的研制与发
展具有十分重要的意义。
在设计新机时，战术技术要求的论证和确定，直
接影响着新机的前途和使用效能。
新机的战术技术要求不仅取决于本国的战略战术
思想和技术发展，也受敌方战略战术的影响。
1.1.5 生产定型阶段
特别是工艺性的改进。改进后的飞机即进入小批量 生产。 首批生产的飞机也应经鉴定试飞，主要检查工艺 质量，通过后即可进入成批生产。
总体设计——精选推荐
总体设计⼀．绪论1.飞机研制的⼀般过程。
(1)论证阶段、(2) ⽅案阶段、(3) ⼯程研制阶段、(4) 设计定型阶段、(5) ⽣产定型阶段。
2.飞机设计要求的主要内容；(1) 飞机的类型和基本任务(2) 飞机的有效载荷(3) 飞机的飞⾏性能指标(4) 其他⽅⾯的要求：电⼦对抗、隐⾝、使⽤维护性、使⽤周期、研制进度/经费、使⽤经济性，……。
有时这些要求可能会起到决定性的作⽤。
3.飞机总体设计的特点。
飞机的⾼技术性和复杂性(1) 外形要求严格，⽓动特性良好(2) 重量轻（为减轻飞机的⼀克重量⽽奋⽃）(3) 可靠性、安全性、维修性、寿命等要求⾼(4) 多个专业技术和系统组成的复杂⼯程系统飞机总体设计⼯作的特点(1) 创造性与科学性；(2) 多解性；(3) 反复迭代，逐次（多轮）逼近；(4) 综合与协调。
⼆．空⽓动⼒学与飞⾏⼒学：1.标准⼤⽓；以海平⾯为标准：温度为15度，T=288.15k。
压⼒p=101325.2Pa，空⽓密度ρ=1.22505kg/m3,声速v=340.29m/s.2.⾼、低速空⽓动⼒学基础知识；3. 飞机的主要飞⾏性能；飞⾏速度指标：最⼤速度，巡航速度，失速速度飞⾏⾼度指标：巡航⾼度，升限续航指标：航程，作战半径，最⼤续航时间起飞着陆指标：起飞速度，起飞距离，着陆速度，着陆距离机动性能指标–改变飞⾏⾼度能⼒：爬升率–改变飞⾏速度能⼒：加速性能–改变飞⾏⽅向能⼒：转弯半径4.飞机的稳定性和操纵性。
三．飞机初始参数的确定：（确定飞机参数：原准统计法和统计分析法）1. 主要的飞机总体设计参数；(1) 飞机的正常起飞重量W 0或W TO (或正常起飞质量m 0)；(2) 动⼒装置的海平⾯净推⼒T 0或P 0；(3) 机翼⾯积S 。
由这3个参数可以引出2个相对参数：起飞翼载荷W /S 和起飞推重⽐T /W起飞翼载荷起飞推重⽐2. 起飞重量的构成及估算；在最初阶段，可将起飞重量分为3部分：有效载荷重量、燃油重量和空机重量W p 为有效载荷(含乘员)重量，由设计要求给定；W f 为燃油重量，包括任务燃油(可⽤燃油)、备份燃油(安全余油)及死油三部分；W e 为空机重量，主要包括结构(机体、起落架、操纵系统等)重量、动⼒装置重S W S W p 00/==00/W T W T t ==e f p W W W W ++=0)(eq en st f p W W W W W ++++=量及设备重量三部分。
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▪ 背景：涡桨飞机燃油效率高、经济性好、更环保，因此 如果瞄准2020年中短途航线市场，设计新型涡桨飞机， 充分发挥涡桨飞机经济性和环境排放优势，并给乘客提 供类似喷气客机的体验，将使涡桨飞机重新获得市场。
方案设计可选题目
❖题目1—未来涡桨飞机
➢ 1.1 基本设计要求 （1）载荷能力：75±2名乘客，单通道，单个座位尺寸
激光定位器 放射计 雷达
C3 总计
数量
4
352 1 1 1 1 1
单重 总重 （kg） （kg）
52 208
0.25 88
114 114
172 172
114 114
161 161
82
82
939
尺寸 L×W×H（cm）
5×10×7.5
88个/每投放机 12.5×2.5×2.5
10×5×7.5 7.5×2.5×2.5
2
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划
▪ 飞机设计导论 – AAE251: Introduction to Aerospace Design
▪ 飞机总体设计 – AAE451：Aircraft Design
3
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划- 2011年秋季
https://
34
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
方案阶段
工程研制 阶段
24
方案设计内容与要求
❖三个阶段评审 SRR SDR CoDR
▪ 系统定义评审System Definition Review (SDR) • 约束分析、参数选择 • 初步的权衡研究 • 概念方案的基本描述，布局三面图或立体图 • 方案与其他现有飞机的对比 • 准备采用的新技术 • 注明相对于SRR阶段的变化 •…
▪ 人员：每班3个设计小组，每组11人左右 注意：务必保证每个同学都在某一设计小组中！
7
课程安排
❖历年优秀设计作品展示
课程安排与评分方式
❖历年优秀设计作品展示 – 2013年度
✓
评分方式
❖评分方式 ▪ 总分 ＝ 平时成绩＋期末笔试
100％ ＝ 50％ ＋ 50％
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
▪ 来源：NASA2013-2014 大学航空工程设计竞赛 /university-contest/
▪ 背景：研究人员一直在使用全球鹰型无人机进行飓风季 节大气数据的采集，通过这些数据来优化计算机大气模 型。但全球鹰的持续航时仅有 24小时，难以满足长期数 据采集要求。因而需要设计出新一代的具有更长续航能 力的无人飞行系统。
26
注意事项
❖展示与讨论课初步安排
▪ 2013年： 淘汰赛第一轮 SRR + 淘汰赛第二轮 SDR + 复活赛 SDR + 决赛 CoDR
▪ 2014年： ▪ 分区预选赛 +总决赛 ▪ 每个教学班约6个小组，按照 SRR（网评） 、 SDR （网评+现场） 、 CoDR （网评+现场） 三个阶段的总分，前两名进入总决赛（现场）
32
1.1 什么是飞机设计？
❖所谓设计，便是创制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的参 数（文档或图纸）的活动过程
33
1.1 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
78.7cm。每位乘客加行李重量102kg； （2）经济航程：740km，设计时应考虑适当的燃油余量； （3）90%载荷时（67名乘客），静风航程大于2960km； （4）起飞和着陆。海平面、最大起飞重量下可使用
1370m的跑道起飞；海拔2370m、气温29.5℃、80%最 大起飞重量条件下，可使用2430m跑道起飞。 （5）巡航Ma 0.62-0.68，最大巡航海拔高度7620m-9450m。
❖ 方宝瑞. 飞机气动布局设计. 1997.
❖ Mattingly, J. D., Heiser, W. H., and Daley, D. H. Aircraft
Engine Design. 2nd Edition, 2003.
31
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 设计中的团队协作
AIAA Education Series, 2010
❖ 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. 2nd Edition, 2004.
意见与建议
办公室：科研南1号楼301 （刘虎） 一号楼310（孙康文）
Tel: 010-82339801 / 82338049 E-mail: aircraftdesign@
30
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, 4rd,
总决赛将评出前3名的优秀设计小组
* 特别提示：第一名与第二名的“特殊荣誉” * 27
注意事项
❖分组名单 ▪ 第2周周三晚上24点前交分组名单，明确 各组组长、成员及所选题目（根据模板 填写） ▪ 各班班长或学习委员负责将本班名单的 电子版发送至
aircraftdesign@
▪ 第2周周五确认名单
➢ 4.1 基本要求
（1）载荷能力： ➢ 乘员1人； ➢ 正常状态下利用内置弹舱可携带4枚90kg级近距空空 弹+4枚200kg级中距空空导弹+1枚500kg对地攻击制 导弹药； ➢ 利用外挂点可增加1枚800kg级反舰导弹/4枚200kg中 距空空导弹，具体尺寸等参数可查找文献。
方案设计可选题目
4
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划-2012/2013
https:///~crossley/
5
联合课程
“航空航天设计联合课程计划”
......
6
课程安排
❖设计小组—飞机概念方案设计
▪ 任务：根据所给题目，选择某一类型的飞机进 行概念设计，每组应完成至少2个方案的布局设 计与初步布置以进行对比，完成其中至少1个方 案的性能估算，完成演示文稿和设计报告
❖题目4—先进舰载战斗机
➢ 4.2 性能要求
（2）最大飞行速度：Ma 2.2（标准内油，无武装） （3）最大航程：3000km（最大内油，无武装） （4）巡航高度：11000m （5）实用升限：19000m （6）起飞：滑跃起飞，海平面标准条件下，短点起飞距
离110m，长点起飞距离200m； （7）降落：可用距离100m。
10×10×5 2.5×2.5×2.5
方案设计可选题目
❖题目3—先进布局宽体客机
➢ 背景：大型飞机多采用宽体布局设计，以达到更大载 客数量和更好的乘客体验；宽体客机的布局也在不断 发展。我国未来的新布局宽体客机会是什么形式呢？
方案设计可选题目
❖题目3—先进布局宽体客机
➢ 基本设计要求
（1）布局要求：宽体机身设计，客舱双/多通道布局。 （ 2） 载 荷 能 力 ： 300名乘客 ， 每位乘客和行李总重量
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
➢ 2.1 性能要求
巡航速度 m/s
巡航高度 km
航时
天
载荷
kg
载荷功率 kw
最小值 77 18 7 4 9
目标值 128 21 10+ 6 15
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
➢ 2.2 载荷要求
投式探空仪 投放机
投式探空仪 干涉仪
25
方案设计内容与要求
❖三个阶段评审 SRR SDR CoDR
▪ 概念设计评审Conceptual Design Review (CoDR)
• 最终的设计要求 • 全机外形参数、三维模型 • 全机整体布置，含机舱、结构、起落架、动力系
统、有效载荷等 • 重量、气动、飞行性能等 • 成本、环保性的评估 • 现对于现有同类型飞机的优势 • ……
2006.
（89年版的中译本：《现代飞机设计》,1992）
❖ Roskam, J. Airplane Design. 1985.
❖ Nicolai, L. and Carichner, G., Fundamentals of Aircraft and
Airship Design: Volume 1 – Aircraft Design, Revised Edition,
2014 第一讲
飞机总体设计
飞机系 航空科学与工程学院
国家级精品课服务团队
课程负责人 课程组成员
武哲 航空宇航科学与技术学科责任教授
杨超 黄俊 孙康文 罗明强 刘东旭
张云飞 刘虎 李道春 马云鹏 周尧明
助教团队 张夏阳、刘宇轩
1
课பைடு நூலகம்安排
❖课程内容
▪ 课堂讲授 ▪ 专题讲座 ▪ 设计项目 ▪ 课堂展示 ▪ 国际交流
方案设计可选题目
❖题目5—新型高超声速飞行器
➢ 5.1 设计对象：一种可空间再入、中空高速机动、
方案设计可选题目
❖题目1—未来涡桨飞机
➢ 1.1 基本设计要求 （1）载荷能力：75±2名乘客，单通道，单个座位尺寸
激光定位器 放射计 雷达
C3 总计
数量
4
352 1 1 1 1 1
单重 总重 （kg） （kg）
52 208
0.25 88
114 114
172 172
114 114
161 161
82
82
939
尺寸 L×W×H（cm）
5×10×7.5
88个/每投放机 12.5×2.5×2.5
10×5×7.5 7.5×2.5×2.5
2
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划
▪ 飞机设计导论 – AAE251: Introduction to Aerospace Design
▪ 飞机总体设计 – AAE451：Aircraft Design
3
联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划- 2011年秋季
https://
34
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
方案阶段
工程研制 阶段
24
方案设计内容与要求
❖三个阶段评审 SRR SDR CoDR
▪ 系统定义评审System Definition Review (SDR) • 约束分析、参数选择 • 初步的权衡研究 • 概念方案的基本描述，布局三面图或立体图 • 方案与其他现有飞机的对比 • 准备采用的新技术 • 注明相对于SRR阶段的变化 •…
▪ 人员：每班3个设计小组，每组11人左右 注意：务必保证每个同学都在某一设计小组中！
7
课程安排
❖历年优秀设计作品展示
课程安排与评分方式
❖历年优秀设计作品展示 – 2013年度
✓
评分方式
❖评分方式 ▪ 总分 ＝ 平时成绩＋期末笔试
100％ ＝ 50％ ＋ 50％
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
▪ 来源：NASA2013-2014 大学航空工程设计竞赛 /university-contest/
▪ 背景：研究人员一直在使用全球鹰型无人机进行飓风季 节大气数据的采集，通过这些数据来优化计算机大气模 型。但全球鹰的持续航时仅有 24小时，难以满足长期数 据采集要求。因而需要设计出新一代的具有更长续航能 力的无人飞行系统。
26
注意事项
❖展示与讨论课初步安排
▪ 2013年： 淘汰赛第一轮 SRR + 淘汰赛第二轮 SDR + 复活赛 SDR + 决赛 CoDR
▪ 2014年： ▪ 分区预选赛 +总决赛 ▪ 每个教学班约6个小组，按照 SRR（网评） 、 SDR （网评+现场） 、 CoDR （网评+现场） 三个阶段的总分，前两名进入总决赛（现场）
32
1.1 什么是飞机设计？
❖所谓设计，便是创制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的参 数（文档或图纸）的活动过程
33
1.1 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
78.7cm。每位乘客加行李重量102kg； （2）经济航程：740km，设计时应考虑适当的燃油余量； （3）90%载荷时（67名乘客），静风航程大于2960km； （4）起飞和着陆。海平面、最大起飞重量下可使用
1370m的跑道起飞；海拔2370m、气温29.5℃、80%最 大起飞重量条件下，可使用2430m跑道起飞。 （5）巡航Ma 0.62-0.68，最大巡航海拔高度7620m-9450m。
❖ 方宝瑞. 飞机气动布局设计. 1997.
❖ Mattingly, J. D., Heiser, W. H., and Daley, D. H. Aircraft
Engine Design. 2nd Edition, 2003.
31
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 设计中的团队协作
AIAA Education Series, 2010
❖ 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. 2nd Edition, 2004.
意见与建议
办公室：科研南1号楼301 （刘虎） 一号楼310（孙康文）
Tel: 010-82339801 / 82338049 E-mail: aircraftdesign@
30
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, 4rd,
总决赛将评出前3名的优秀设计小组
* 特别提示：第一名与第二名的“特殊荣誉” * 27
注意事项
❖分组名单 ▪ 第2周周三晚上24点前交分组名单，明确 各组组长、成员及所选题目（根据模板 填写） ▪ 各班班长或学习委员负责将本班名单的 电子版发送至
aircraftdesign@
▪ 第2周周五确认名单
➢ 4.1 基本要求
（1）载荷能力： ➢ 乘员1人； ➢ 正常状态下利用内置弹舱可携带4枚90kg级近距空空 弹+4枚200kg级中距空空导弹+1枚500kg对地攻击制 导弹药； ➢ 利用外挂点可增加1枚800kg级反舰导弹/4枚200kg中 距空空导弹，具体尺寸等参数可查找文献。
方案设计可选题目
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联合课程
❖北航-普渡飞机设计联合课程计划-2012/2013
https:///~crossley/
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联合课程
“航空航天设计联合课程计划”
......
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课程安排
❖设计小组—飞机概念方案设计
▪ 任务：根据所给题目，选择某一类型的飞机进 行概念设计，每组应完成至少2个方案的布局设 计与初步布置以进行对比，完成其中至少1个方 案的性能估算，完成演示文稿和设计报告
❖题目4—先进舰载战斗机
➢ 4.2 性能要求
（2）最大飞行速度：Ma 2.2（标准内油，无武装） （3）最大航程：3000km（最大内油，无武装） （4）巡航高度：11000m （5）实用升限：19000m （6）起飞：滑跃起飞，海平面标准条件下，短点起飞距
离110m，长点起飞距离200m； （7）降落：可用距离100m。
10×10×5 2.5×2.5×2.5
方案设计可选题目
❖题目3—先进布局宽体客机
➢ 背景：大型飞机多采用宽体布局设计，以达到更大载 客数量和更好的乘客体验；宽体客机的布局也在不断 发展。我国未来的新布局宽体客机会是什么形式呢？
方案设计可选题目
❖题目3—先进布局宽体客机
➢ 基本设计要求
（1）布局要求：宽体机身设计，客舱双/多通道布局。 （ 2） 载 荷 能 力 ： 300名乘客 ， 每位乘客和行李总重量
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
➢ 2.1 性能要求
巡航速度 m/s
巡航高度 km
航时
天
载荷
kg
载荷功率 kw
最小值 77 18 7 4 9
目标值 128 21 10+ 6 15
方案设计可选题目
❖题目2—高空长航时无人飞行系统
➢ 2.2 载荷要求
投式探空仪 投放机
投式探空仪 干涉仪
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方案设计内容与要求
❖三个阶段评审 SRR SDR CoDR
▪ 概念设计评审Conceptual Design Review (CoDR)
• 最终的设计要求 • 全机外形参数、三维模型 • 全机整体布置，含机舱、结构、起落架、动力系
统、有效载荷等 • 重量、气动、飞行性能等 • 成本、环保性的评估 • 现对于现有同类型飞机的优势 • ……
2006.
（89年版的中译本：《现代飞机设计》,1992）
❖ Roskam, J. Airplane Design. 1985.
❖ Nicolai, L. and Carichner, G., Fundamentals of Aircraft and
Airship Design: Volume 1 – Aircraft Design, Revised Edition,
2014 第一讲
飞机总体设计
飞机系 航空科学与工程学院
国家级精品课服务团队
课程负责人 课程组成员
武哲 航空宇航科学与技术学科责任教授
杨超 黄俊 孙康文 罗明强 刘东旭
张云飞 刘虎 李道春 马云鹏 周尧明
助教团队 张夏阳、刘宇轩
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课பைடு நூலகம்安排
❖课程内容
▪ 课堂讲授 ▪ 专题讲座 ▪ 设计项目 ▪ 课堂展示 ▪ 国际交流
方案设计可选题目
❖题目5—新型高超声速飞行器
➢ 5.1 设计对象：一种可空间再入、中空高速机动、