第二章 设计飞机的依据
第二章 设计飞机的依据现代飞机，性能不断提高，结构也越来越复杂，所以说，飞机是一种很复杂的工程系统。
因此，飞机研制工作很复杂，周期比较长，需要耗费大量的人力和资金，这就要求设计部门必须慎重地对待，绝不能轻易、随便开始新机设计种。
实际上，盲目从事任何一项工作都会造成返工和浪费。
在飞机设计领域里，这种教训非常多，应该引起我们足够重视。
从大的方面来说，民用飞机是为发展国民经济服务的，军用飞机则是为国防事业服务的，因此，设计新飞机的根本依据也就应该是国民经济和国防上的需要，这是不言而喻的，也是设计者应该牢记的宗旨。
由于飞机设计是一项具体的工作，所以还需要把这种需要细化和量化，形成具体的、明确的设计依据。
这种依据通常有3个项：1.经过批准的“某某飞机的设计要求”；2．国家颁发的各种飞机的相应设计规范和适航性条例等通用技术文件；3．由总设计师单位研究确定的该机总体设计指标。
此外，在飞机总体方案的设计和优化过程中，还需要有合适的、能够对设计方案进行全面评价的准则。
上面所说的飞机设计的各项依据和评价设计方案优劣的准则，都应该是可以度量的具体指标。
如果设计工作依照这些指标的要求进行，则设计的成功率和投产率就会提高。
§2.1 飞机的设计要求无论是设计新飞机还是对现有的机种进行改型设计，均需要有明确的、完整的设计要求。
飞机的设计要求是一项重要的技术文件，它是飞机总体设计工作的出发点和最主要的依据。
一、飞机设计要求的基本内容对军用飞机而言，设计要求通常称为“战术技术要求”，对于民用飞机则是“使用技术要求”，这些设计要求没有固定的格式，通常包括：（一）飞机的类型和基本任务这是对所设计飞机最基本的总要求，应该具体、明确。
对于民用飞机，除了要指明飞机的类型（旅客机、货机、客货两用机或其他类型的专业飞机等）外，还应指明是干线飞机还是支线飞机，准备在哪些航线上使用以及所需适应的地理条件和气象条件等等。
如果是军用飞机，除需指明飞机的类型（轰炸机、歼击机、强击机或其他专用军用飞机等）外，还应明确基本的战斗使用要求和作战对象。
例如歼击机，应明确其主要任务是空中格斗还是拦截；轰炸机和对地攻击机，应指明武器配备方案、突防攻击方式及主要的攻击目标；对于预警机、反潜机、巡逻机、垂直和短距起落飞机、舰载机等特殊用途的飞机，则更应该有明确、具体的任务要求。
不可能要求一架飞机是万能的，对“多用途”飞机的问题已有过很多争论。
实践证明，要求一架飞机有多种用途并不是好办法，但“一机多型”的做法却不乏成功的先例，故也可以在设计要求中提出“一机多型”的设计思想，让飞机的总体设计方案考虑留有改型的余地。
有时为了能更具体地明确所设计飞机的用途和使用情况，也可以给出典型的飞行任务剖面图（Flight Profile），如图2.1所示。
图2.1 典型飞行任务剖面图飞机的飞行剖面图是表示飞机为完成某种典型的飞行任务而绘制的飞行航迹的图。
按航迹所在的平面分为：垂直平面的飞行剖面图和水平平面的飞行剖面图。
当然，完成同一项飞行任务，往往可以有多种不同的途径，因而也就存在多种飞行剖面图。
而且就一种飞机而言，也绝不可能总是机械地重复完成某一项完全相同的飞行任务，这里所要给出的飞行剖面图只是其中一种最典型的或是最能代表飞机特征的飞行剖面，作为飞机设计的依据。
（二）飞机的有效载荷对民用飞机来说，有效载荷是指旅客和货物等，对于军用飞机来说是指空勤人员、武器装备和弹药等。
可以说设计飞机的直接目的，是要能够装载所给定的各种有效载荷。
有效载荷是根据对飞机的任务要求而确定的。
民用飞机是一种运输工具，其任务就是运送旅客和货物，军用飞机是一种武器装备，设计的目的就是要携带足够的武器完成作战任务。
因此，在进行飞机设计时，首先必须考虑保证满足有效装载的要求，通常在设计要求中应具体给定以下的载荷： 1.空勤组的人数。
一般军用飞机乘员的质量，包括降落伞在内按每人95kg计算，民用飞机按每人80kg计算。
2．军用飞机的武器装备，包括机炮、火箭、导弹、炸弹等等的数量。
如果对具体的武器布置方案不做具体规定，也需要对所必须携带的武器和总的载弹量做出明确的规定。
3．对于旅客机要给定旅客的人数及所要求的客舱等级和舒适程度；对于运输机，需给定总的载货量及所运送的主要货物的类型和几何尺寸。
4．对于其他各类专业飞机，需给定其特殊的装置及专用设备的型号、尺寸和质量。
例如，农业飞机的播种、喷药装置；航测飞机的测量和照像设备；预譬机的雷达和天线装置等等。
（三）飞机的飞行性能指标飞机设计师总希望他所设计的飞机性能最先进，起码要比现有同类飞机的性能要好，否则就没有必要来设计新飞机。
但是随着航空科学技术的迅速进步，飞机的飞行性能也在不断提高，在这种情况下，不可能也不必要要求飞机的每一项飞行性能都是最先进的。
假如要求一架飞机各方面的性能指标都最高，是很难做到的，或是要付出极大的代价，因而得不偿失。
因此，不同的飞机对各种飞行性能指标的要求也是不同的，在拟定飞机设计要求时，关键是要对飞机的基本任务进行认真的分析研究，合理具体地提出各项飞行性能指标。
例如，要设计一种截击机对国防要地执行防空任务，其主要攻击对象是来犯的轰炸机，基本的作战方式是在警戒雷达发现敌情后，迅速升空，以尽量大的上升，抢占有利高度，截击敌机。
对于这种飞机，最主要的性能指标是爬升率和升限。
为此，推重比要大，重量要轻，而载油量可适当减少，航程也不作主要要求，因为重点不是空中格斗，所以对机动性的要求也不是首要的。
因此，和升限是最主要的，其他指标则不必很突出。
总之，在飞机的设计要求中，必须根据飞机主要飞行任务的需要，提出具体的飞行性能指标。
y v y v y v 飞机的飞行性能很多，在设计要求中只能提出其中一些主要指标，通常有： 1．飞行速度和高度指标：包括在给定高度上的最大平飞速度或最大飞行M 数、巡航速度、巡航高度、静升限及某些军用飞机（如高空拦截歼击机）的动升限等等。
不同用途的飞机对飞行速度和高度特性的重点要求有很大差别，有的要求最大速度，有的则要求巡航速度。
2．耐航性能指标：包括最大航程、最大续航时间、军用飞机的作战半径等等。
对于旅客机、运输机和轰炸机等重点是航程；巡逻机和预警机是续航时间，战斗机则是突防距离和在战区留空作战的时间。
3．起飞着陆性能指标：主要是起飞离地速度和起飞滑跑距离、着陆接地速度和着陆滑跑距离、对机场跑道等级的要求等等。
4．机动性能指标：对于普通的旅客机和运输机，这方面的要求不很高，只要能满足常规的机动要求和能够抗拒突风载荷就可以了。
但它对于军用飞机，尤其是歼击机则十分重要，对其作战的效能影响很大。
飞机的机动性是指飞机改变其飞行高度、速度和方向的能力，也就是所谓的高度机动性、速度机动性和水平机动性，包括飞机的爬升率、水平加速度和盘旋转弯半径的大小等等。
通常以上这几项机动性能都应给出具体的指标。
除了上述几方面最基本的要求之外，还可能提出一些关于电子对抗、隐身性能、飞机使用维护特性、翻修周期、使用寿命、设计制造期限、研究进度、研制经费、使用经济性以及采用某种新技术等要求。
不同的飞机，其设计要求的内容，可能差别很大，项目的多少、内容的繁简程度都可能不一样，有时对某一方面的指标详细提出，但有的项目则不做规定，而是留给设计部门自行决定。
二、飞机的设计要求举例（一）一种歼击机的设计要求1．飞机的类型与任务要求设计一种突出空中格斗性能的轻型歼击机，主要用于国土防空，作战对象是性能相当于××型号战斗机的入侵飞机。
2．性能指标（1）最大飞行M数，M max≥2.0，实用升限H≥20km（2）具有优越的机动性最大爬升率V ymax≥300m/s（H=0 M=0.9）最大盘旋过载≥5.3(H=5km M0.9）≥3.5(H=1lkm M1.2）加速时间：在H=9km高度，从M0.9加速至M1.5的时间≤55s〔3）转场航程≥2000km作战半径≥400km（4）起飞滑跑距离≤600m着陆速度≤260km／h3．采用四余度电传操纵系统和直接力控制等主动控制技术。
4．采用电子干扰装置和红外诱饵弹。
（二）一种旅客机的设计要求1．飞机的类型和任务在国内航线上使用的远程客机。
2．可载旅客人数，约200人。
最大商务载重≥35000kg3．飞行性能最大巡航速度≥900km/h最大油量航程≥4000km起飞距离≤2000m着陆距离≤1600m4．进场噪声水平≤106dB三、飞机设计要求拟定的过程拟定飞机的设计要求，一是根据实际的需要，二是考虑客观条件的可能。
飞机是一种技术工具，首先要根据国民经济和国防上的实际需要来设计。
飞机的设计要求通常由使用部门提出，民用飞机首先由民航局等使用单位根据民航运输及其他方面的需要提出基本的设计要求；军用机由军事部门，根据国防上的需要，通过军事系统的科研机构和战术技术论证部门，在分析研究当今航空技术发展水平、敌我双方的空军及其他军事力量以后，提出设计新飞机的要求。
在设计新机的基本要求提出以后，国家领导部门一般要组织有使用部门及飞机设计部门等各有关单位参加的论证会，最后将飞机的设计要求确定下来。
飞机的设计要求，有时也可能由使用部门与设计部门共同拟定，或由使用单位委托设计单位拟定，甚至有时是由设计单位，根据实际需要和可能自行拟定，并提出满足这一要求的设想方案，征求使用部门同意，经审查批准后确定的。
拟定飞机的设计要求，是一项很重要的工作，设计要求提得合适，能很快地设计和制造出优秀的新飞机来，如果要求提得不合适，则可能造成人力、物力的浪费，收不到好的效果。
另一方面，在拟定飞机设计要求时，还必须全面考虑实际的客观条件。
例如经费条件的限制，航空科学技术水平的限制，生产设备和试验设备条件的限制，以及材料和机载设备配套产品等方面的实际问题。
§2.2 飞机的设计规范和适航性条例前一节所讲的飞机设计要求，是开展飞机设计工作的前提和最根本的依据。
除此之外，飞机设计工作还必须严格遵守有关的设计规范和适航性条例的各种规定。
飞机设计规范和适航性条例，是指导飞机设计工作的通用性技术文件，对各类飞机作了许多指令性规定，包括设计情况、安全系数、过载系数、重量极限、重心位置、重量分配、操纵性、稳定性、配平、飞行载荷、飞行包线、突风载荷、起飞与着陆、强度和变形、结构试验、飞行试验、飞行品质、使用极限、起落装置、动力装置、飞机设备、操纵系统、安全措施等。
在进行飞机设计时，必须遵守有关的规定，以保证设计的成功。
飞机设计工作是一个创造性和科学性相结合的过程，创造性是指所设计的飞机要有创新之处，科学性要求不脱离实际，不违反客观规律。
如果说，在拟定飞机设计要求时注意到了创新，那么飞机的设计规范和适航性条例则是使创新得以实现，使飞机设计符合客观规律的技术保证。
飞机的工作原理
飞机的工作原理飞机，作为一种重要的交通工具，已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
它的出现与发展离不开对飞机工作原理的深入研究。
本文将着重介绍飞机的工作原理，揭示飞机是如何在天空中自由翱翔的。
一、引言飞机的工作原理是基于伯努利定律和牛顿第三定律的结合应用。
伯努利定律是描述流体运动的基本原理，而牛顿第三定律则揭示物体间相互作用力的特性。
二、机翼的气动力学机翼是飞机最重要的部件之一，它的形状和设计在飞机的动力学中起着至关重要的作用。
当飞机在空中飞行时，机翼受到空气流动的压力和浮力产生的升力。
1. 空气流动飞机在空中飞行时，对空气产生了推动和阻力。
当飞机的机翼与空气流动接触时，空气分为上下两部分，上方的气流速度较快，压力较低，下方的气流速度较慢，压力较高。
根据伯努利定律，当气流速度增加时，相应的压力就会降低。
因此，在机翼上方产生了较低的气压，形成了向上的浮力。
2. 升力的产生机翼上下表面的压差造成了升力的产生。
当机翼上表面的气压低于下表面时，就会形成上升的气流，这种气流相较于飞机前进的方向产生了向上的升力。
机翼的形状和角度对升力的大小和效率具有重要影响。
三、动力系统飞机的动力系统主要包括发动机和推进器。
飞机需要利用发动机提供的动力来产生足够的推力，以克服阻力并在空中保持平衡飞行。
1. 内燃机内燃机是目前大多数飞机所采用的动力系统。
内燃机通过燃料燃烧产生高温高压气体，驱动涡轮转动，并最终将动能传递给推进器产生推力。
内燃机的效率和输出功率对于飞机的性能具有重要影响。
2. 喷气发动机喷气发动机是一种高效率的动力系统，广泛应用于现代商用飞机。
喷气发动机通过压缩气体和燃烧燃料，产生高速喷出的气流，产生巨大的推力。
这种推力能够将飞机快速推进并克服阻力，使飞机得以飞行。
四、控制系统飞机的控制系统包括操纵翼面的控制面和刹车系统，用于保持飞机在飞行中的平衡和稳定。
1. 方向舵和副翼方向舵和副翼是飞机操纵系统中的重要组成部分。
飞行器总体设计教学大纲
飞⾏器总体设计教学⼤纲《飞⾏器总体设计》教学⼤纲学时数：64学时讲授授课对象：飞⾏器设计⼯程专业⼤学本科前期课程：理论⼒学、材料⼒学、结构⼒学、⾃动控制原理、空⽓动⼒学与飞⾏性能计算⼀、课程地位：本课程是飞⾏器设计⼯程专业必修的专业主⼲课，是⼀门综合性、实践性很强的课程。
它要求学⽣在学习本课程中总体设计知识的同时，紧密结合前期课程中的基础理论，学习和掌握飞机总体设计的⼀般思路、原理和⽅法。
促进学⽣把理论和知识、技能转化为飞机总体设计能⼒的结合点，是培养学⽣分析⼯程实际问题和⼯程设计能⼒的重要环节。
⼆、课程任务：教授现代飞机总体的现代设计原理、综合设计思想理念和设计技术；培养学⽣在综合运⽤⼴泛理论的基础上对⼯程实际问题的分析能⼒、分析评价⽅法和设计能⼒，以及接受和适应深层次设计技术发展的能⼒；锻炼、培养学⽣辩证逻辑思维、创造性思维和系统⼯程思维。
课程要求：在设计原理、概念、⽅法等基础⽅⾯强调系统全⾯、深刻精炼、科学逻辑的有机结合，要使学⽣能真正掌握和运⽤；强调理论与实际的有机结合；强调理论知识综合运⽤能⼒的培养，加强主动式教学，启发学⽣主观能动性，利⽤现代技术的⾼信息含量使学⽣更多了解国内外飞机总体设计技术和前沿学科的发展；最终使学⽣基本掌握现代飞机总体设计的先进设计思想、设计理论和设计技术，着⼒于⼯程设计能⼒的培养。
三、课程内容：第⼀章绪⾔（2）1、理解“飞机总体设计”的基本含义，本课程的特点，以及学习本课程的⽬的与任务。
2、初步建⽴如飞机设计阶段、特点等基本概念。
第⼆章设计的依据与参数选择（8）1、了解飞机的设计要求2、了解飞机的设计规范3、熟悉飞机的总体技术指标4、掌握飞机总体设计的参数选择第三章飞机总体布局设计（10）1、掌握飞机型式的含义与内容2、理解飞机配平形式选择3、了解隐⾝对布局设计的影响4、熟练掌握机翼参数选择5、熟练掌握尾翼布置及参数选择第四章机舱及装载布置（6）1、掌握机⾝初始⼏何参数估计2、熟练掌握民机客舱设计与布置3、掌握民机货舱布置4、掌握民机驾驶舱布置5、了解作战飞机座舱布置6、了解武器装载布置第五章起落装置布置（4）1、了解对起落装置的设计要求2、掌握起落架布置3、了解轮胎参数的初步选择4、掌握起落架收放装置的设计第六章动⼒装置及燃油系统（7）1、了解发动机类型与选择2、了解发动机在飞机上的布置3、了解发动机尺⼨4、进排⽓系统设计5、掌握燃油系统设计第七章飞机的总体布置（6）1、了解飞机总体布置⼯作的任务2、了解飞机内部的总体布置3、掌握飞机外形设计4、掌握飞机设计布置图5、掌握飞机浸湿⾯积与体积第⼋章重量特性估算（3）1、了解飞机重量分类2、了解近似分类重量法4、掌握统计分类重量法5、掌握估算结果的修正6、掌握重⼼定位与调整第九章飞机性能综合分析与评估（15）1、了解飞机性能综合分析与评估的重要性2、掌握⽓动特性估算3、掌握稳定性与操纵性分析4、掌握动⼒特性估算5、掌握飞⾏性能估算四、学时分配：五、主要参考书《飞机总体设计》李为吉主编，西北⼯业⼤学出版社；《飞机总体设计》顾诵芬主编，北京航空航天⼤学出版社；《飞机总体设计》余雄庆主编，航空⼯业出版社六、考核⽅式（包括作业、测验、考试等及其所占⽐例）课程考核要求：考试（80%），设计作业（20%）。
飞机结构—第二章 飞机的外载荷与设计规范
（二）典型飞行姿态的载荷系数
4.俯冲后拉起
Y V2 ny cos G gr 结论： 若飞机的速度V，航迹的曲率 半径r一定，则θ=0(最低处)时过载 最大； 若飞机的姿态、位置θ一定，则 速度V越大，半径r越小，机动性 越好，猛烈拉起），过载越大 （飞机受力越严重）。
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
ny=0，求此时飞机的飞行速度。
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
例1
如图所示，飞机进行俯冲，已知此时θ=45º ，r=1000m，测得飞机的
ny=0，求此时飞机的飞行速度。
解：
2 2 V V n cos cos 45 0 y gr 9 . 81 1000
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（一）载荷系数
2.物理意义：
• 用倍数的概念来表示飞机实际外力同重力之间的关系，是一个相对 值。
• 表示飞机质量力与重力的比率。
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（一）载荷系数
3.实用意义： 1） 载荷系数确定，结合有关飞行参数，可以确 定飞机结构上的各部分实际载荷的大小及方向， 便于我们对飞机结构的强度、刚度等指标进行设 计校验； 2）飞机机动性的重要指标，通过载荷系数可以了 解飞机的机动性能。
③ 载荷系数的载荷作用，不仅对结构有作用，而且对机载设备 和乘员有载荷作用，载荷系数越大，对其影响越大，要视其 承受能力而定。
第二章 飞机的外载荷与设计规范 ——§2 典型飞行姿态和载荷系数
（五）飞机设计时最大载荷系数的选取
1.影响最大载荷系数选取的因素: ④ 飞行时的载荷系数（除突风干扰外），一般来自发动机的推 力，载荷系数大，剩余推力要大，动力装置要增重。 ⑤ 载荷系数的大小应根据飞机的类型、用途来适当确定，不是 越大越好。
飞机总体设计依据
➢ 作战剖面： ➢起飞－爬升 －巡航－待机 － 下降－投弹 －爬升－巡航 －待机－下降 －着陆
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖任务剖面
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖飞行性能 ❖最大飞行速度 ❖升限 ❖航程 ❖爬升性能 ❖加速性能 ❖减速性能 ❖盘旋性能
第3周
8 起落架布置
除位置参数外，还需确定轮胎尺寸
第3周
9 绘制飞机三面图 10 三维建模
对设计草图进行细化，形成三面图 （用Catia、AutoCAD等CAD软件绘 制）
用Catia建立三维模型
第3周 第4周
设计大作业－报告内容与要求
利用catia完成的 部分概念方案
Airbus310 Boeing757
❖方案确定
所有成员
❖ 绘图、CAD
2
❖参数选择 （部件设计） 3-4
❖重量估算
1
❖气动估算
1
❖飞行性能估算
1
设计大作业－评分标准
❖1）完整性 ❖2）正确性 ❖3）可行性 ❖4）清晰性 ❖5）汇报 ❖6）各成员表现
设计大作业－NOTICE
Whether we like it or not, we are all in this together.来源: Boeing
咨询电话：020-. 值班手机：. 网站网址：
在线文档：
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖有效载荷（Payload） ❖军机（飞行员、武器） ❖民机 （机组、乘客、货物） ❖功能系统 ❖航电、安全、飞控等 ❖使用维护要求
飞机的设计要求
❖飞机设计要求的基本内容（续） ❖机体结构方面的要求 ❖正、负最大过载 ❖承受动强度、使用寿命 ❖研制周期和费用 ❖民机的经济性指标 ❖制造成本 ❖直接运营成本（Direct operating costs，
飞机伯努利原理
飞机伯努利原理
飞机伯努利原理是指在飞机飞行过程中，空气在机翼上流动时，由于机翼上下
表面的压力差异，产生了升力的物理原理。
这一原理是飞机能够在空中飞行的基础，也是飞机设计和工程的重要理论依据。
伯努利原理最早是由瑞士数学家伯努利提出的，他发现了一种气体流动的现象，即当气体流速增加时，气体的压力会下降。
这一原理后来被应用到飞机的设计中，成为了飞机飞行的基本原理之一。
当飞机在空中飞行时，机翼上下表面的气压会产生差异。
机翼的上表面是凸起的，下表面是平坦的，当飞机向前飞行时，空气在机翼上下表面流动，上表面的气流流速会增加，下表面的气流流速会减小，根据伯努利原理，上表面的气流流速增加会导致气压下降，而下表面的气流流速减小会导致气压上升，从而产生了机翼上下的压力差，这就是升力产生的原理。
除了伯努利原理外，还有其他一些因素也会影响飞机的升力产生，比如卡门涡
街效应、绕流效应等。
但是伯努利原理是飞机升力产生的基础，也是飞机飞行的重要原理之一。
在飞机设计中，工程师会根据伯努利原理来设计机翼的形状和结构，以确保飞
机能够产生足够的升力来支撑飞机的重量。
而在飞机飞行中，飞行员也会根据伯努利原理来控制飞机的姿态和飞行高度，以确保飞机能够稳定地在空中飞行。
总之，飞机伯努利原理是飞机飞行的重要原理之一，它解释了飞机在空中飞行
时产生升力的物理原理，也是飞机设计和工程的重要理论依据。
通过对伯努利原理的深入理解，可以更好地理解飞机飞行的原理和机理，为飞机设计和飞行提供理论支持。
飞机设计依据
设计要求的例子（续）
• • • • • • Initial Cruise Altitude Capability at MTOW:
– > 35,000’ ISA + 15 C degrees
• Typical Mission (average) Ranges:
– 500 nm for 50% of missions, 1000 nm for 40% of missions, 2000 nm for 10% of missions.
• Cruise speed Requirement: .
关于性能指标
• 航程
– 航程对飞机重量的确定有很大影响。 – 列出覆盖机场的距离，在此基础上确定航程。
• 巡航速度
– 对于短中程客机巡航速度一般不大于M0.8。 – 对于远程客机巡航速度一般大于0.84。
• 起飞距离
– 对于短中程客机，一般在1650－2250 m。 – 对于大型客机（远程），一般在2400－3350m。
Maximum operating altitude
– 43,000’
Maximum landing speed (at Maximum Landing Weight):
– 135 knots
Takeoff Field Length (TOFL), MTOW
–
– – –
7000’ sea level, 86 deg F
110座支线客机的基本要求
• 有效载荷
– 全经济舱布置110人（每人重75kg）
– 每人行李总重：20kg
飞机设计和制造的原理和技术进展
飞机设计和制造的原理和技术进展航空工业为现代社会的发展做出了重大贡献，而飞机设计和制造是航空工业最基本的领域。
随着科学技术的不断进步，飞机设计和制造也在不断发展，大大提升了飞行安全性和航空产业的发展。
本文将介绍飞机设计和制造的原理和技术进展。
一、飞机设计原则飞机设计的主要原则是整体设计，即该设计的每个部分都必须满足整体飞行需求。
在设计过程中，航空工程师必须考虑各种因素，包括空气动力学、力学、材料科学、电子学和计算机科学等方面。
航空工程师必须掌握各种技术和材料，以达到优化设计的目的。
二、飞机制造原则飞机制造的主要原则是保证生产效率和质量，减少成本和时间。
在飞机制造过程中，传统的制造流程包括模型制作、模具制造、金属切削和组装。
然而，随着3D打印技术的快速发展，现在可以将3D打印技术应用于飞机制造中。
这种技术能够减少材料浪费和快速生产零部件，大大提高了生产效率和质量。
三、航空材料的进展航空工业中使用的材料必须具有高强度、轻质、高稳定性和防腐蚀等特点。
随着新材料的不断研究和开发，越来越多的材料被应用于航空领域。
例如，碳纤维复合材料在航空工业中得到了广泛应用。
这种材料比传统的铝和钛金属更轻，但强度更高。
碳纤维复合材料可用于机翼、支架、尾翼等部件的构建，大大减小了飞机的重量和油耗。
四、飞机的电子系统进展飞机的电子系统包括飞行控制、导航、通信和数据记录等部分。
这些系统对于飞行的安全性和效率至关重要。
随着电子技术的不断进步，飞机的电子系统也在不断发展。
例如，GPS导航技术可以提供更加精确的导航信息，从而提高了航班的安全性和效率。
此外，无线通信技术和云计算技术也被广泛应用于飞机的电子系统中。
五、智能化和自动化技术的应用随着智能化和自动化技术的不断进步，飞机的自动化程度也在不断提高。
例如，在自动驾驶汽车技术取得进展的同时，飞机自动驾驶技术也在不断发展。
自动驾驶技术可以减少人为操作带来的错误和飞行时间，从而提高飞行安全性和效率。
飞机的设计理念
飞机的设计理念飞机的设计理念是在实现飞行的基本功能的同时，追求高效、安全、舒适和环保等方面的完美平衡。
在设计飞机时，设计师们要充分考虑到各种因素，包括气动力学、结构力学、材料科学等，最终将其融入到飞机的整体设计中。
首先，高效是飞机设计的基本理念之一。
为了实现高效，设计师们会采用先进的气动外形设计，以减小飞行阻力，提高飞行速度和航程。
此外，他们还会利用轻量化材料和先进的发动机技术来降低飞机的天平燃油消耗，提高燃油利用率。
高效的设计不仅可以减少航空公司的运营成本，还能减少对环境的负面影响。
其次，安全性是飞机设计的重要考量因素之一。
飞机的设计必须具备足够的结构强度和稳定性，以应对各种恶劣天气和操作环境。
同时，设计师们会对航空电子系统进行严格测试和验证，确保其在飞行中能够正常工作，预防故障和事故发生。
此外，设计师们还会注重飞机的防火和紧急疏散系统的设计，以最大限度地确保乘客和机组人员的生命安全。
第三，舒适性是飞机设计的一项重要考虑因素。
设计师们会创新地设计飞机内部布局和座椅设计，确保乘客有足够的空间活动和休息，提供舒适的座椅、富有娱乐性的设施和优质的服务。
此外，设计师们还会注重飞机内部的空气质量和噪音控制，以提供一个舒适的旅行环境。
最后，环保性是飞机设计的重要目标之一。
由于飞机在飞行过程中会排放大量的二氧化碳和其他有害气体，设计师们必须尽力减少飞机的排放量。
他们会采用先进的燃油喷射技术和专门的排放控制装置，来降低飞机的污染程度。
此外，设计师们还在使用燃料的选择上注重环保因素，倾向于使用更为清洁和可再生的燃料。
总之，飞机的设计理念是在实现基本功能的同时，追求高效、安全、舒适和环保等要求的完美平衡。
这需要设计师们充分考虑各种因素，并将其融入飞机的整体设计中。
只有这样，飞机才能在高速、高空的环境下安全、高效地运行，并提供舒适的乘坐体验，同时最小化对环境的影响。
第三讲飞机的外载荷和设计情况
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飞机转动时的过载
如果 i 点处物体的重力为Gi ，则质量力为 Gi cos +mi ai （见图38b）。 i 点处的过载 ni 为 z xi z Gi cos m i a i an ni cos ny xi Gi g g g ni 随飞机各处 xi 的不同而不同， xi 有正有负，附加力矩有一 定方向性，因而旋转惯性力及其附加的旋转过载也有正有负。 由上式可以方便地计算某一处局部的过载或外载。
图3-1
Pn
Pm
Pf
此时飞机既有平移运动，又有旋转运动，总的平衡关系为
∑Fx = 0, T - X = max = Nx ∑Fy = 0, Yw - Yt = m ( g+ ay ) = G +Ny
式中 Iz — 飞机绕Z轴的 质量惯性矩 ； z — 飞机绕Z轴的 角加速度； 其它符号见图3-1所示。
q= HV0 2 / 2
22
H uV0 u 1 S H V0 2 KC S y V0 2 2
则飞机平飞时遇突风过载ny 为
ny Y0 Y H uV0 1 KC y G 2p
式中
Cy—升力系数增量；
Cy—升力线斜率； p = G/S —翼载荷；
—迎角增量；
计的一个重要参数。设计时如能正确选取过载的极限，则
既能使飞机满足机动性要求，又能使飞机满足结构的重量 要求。 过载大小要考虑飞行员的承受能力，大过载会使飞行员出 现黑视。
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四、进入俯冲情况 飞机在此情况下
GV2 Y G cos g r
Y V2 n y cos G gr
图3-4 进入俯冲情况
升力 Y（L） 阻力 X （D）
飞机设计中的气动力学原理
飞机设计中的气动力学原理在飞机设计中，气动力学原理发挥着至关重要的作用。
要想设计出具有优良飞行性能的飞机，必须深入了解和掌握气动力学原理。
1. 气动力学原理的基础知识气动力学是研究空气流动与飞机相互作用的学科。
飞机的气动力学性能受到空气流动的影响，而空气的流动和力学特性是由涡流和气动力学原理决定的。
因此，深入了解气动力学原理是设计优良飞机的基础。
气动力学原理包括空气流动、气动力学特性、飞行动力学等多个方面。
其中，空气流动是飞机气动力学的重要基础，涉及了空气的流动、边界层、湍流等概念。
气动力学特性涉及了升力、阻力、升力阻力比、气动中心等重要概念。
飞行动力学则是将飞机与空气的相互作用结合起来，研究飞机的飞行状态、稳定性、操纵性等问题。
2. 组件气动力学的设计在飞机设计中，气动力学原理对每个组件的设计都有影响。
例如，翼面的弯曲、前缘后掠和后缘上翘，都是为了创造更好的升力和阻力。
进气道的设计也是十分重要的，要保证空气能够高效地进入发动机，提高发动机的推力。
飞机的机翼是飞机气动力学的重要组成部分。
机翼的气动力学优化设计要求能够创造大的升力、小的阻力和优秀的操纵性。
在设计过程中，需要综合考虑翼型、翼面面积、前缘后掠、后缘上翘、侧滑角等因素。
通过气动力学原理的分析，可以在机翼的设计中减少飞行阻力，增加飞行速度和载荷。
飞机的主机身形状和气动外形的设计也是关键。
主机身需要满足气动力学要求，使得空气流过主机身时产生的升力尽可能大，阻力尽可能小。
此外，还需要兼顾其他方面的设计要求，如载荷容量、速度、安全性等因素。
3. 气动力学的进一步应用气动力学在设计飞机中不仅体现在飞机的气动外形和各个部件的气动设计上，还可以应用在其他一些方面。
例如，在飞机的结构设计中，气动力学原理可以用来确定每个零件的尺寸和形状，使其能够适应空气流动的特性。
在飞行器的控制系统设计中，气动力学原理也有着非常重要的应用。
利用气动力学原理，可以设计出响应更快、更准确的控制系统，使得飞机在操纵时更加灵敏。