北京航空航天大学飞机总体设计期末试卷1答案

北京航空航天大学飞机总体设计期末试卷1
参考答案
一、填空题………………………………………………………(每空0.5分，共15分)
1. 按照三个主要阶段的划分方式，飞机设计包括概念设计， 初步设计， 详细设计； 其中第一个阶段的英文名称为Conceptual Design。

2. 飞机的主要总体设计参数是设计起飞重量, 动力装置海平面静推力, 机翼面积.相对参数是推重比,翼载荷.
3. 在机翼和机身的各种相对位置中，二者之间的气动干扰以中单翼的气动干扰最小，从结构布置的情况看上单翼，下单翼的中翼段比较容易布置。

4. 对于鸭式飞机而言,机翼的迎角应小于前翼的迎角。

5. 机翼的主要平面形状参数中的组合参数为展弦比， 根梢比（或尖削比、梯形比)。

6. 假设某型战斗机的巡航马赫数为1.3，若使其在巡航时处于亚音速前缘状态，则机翼前缘后掠角的范围应为大于39.7°。

7. 武器的外挂方式包括（列举4种）__________，___________，____________，
____________。

答案：机身外挂、机翼外挂、翼尖悬挂、保形运载、半埋式安装中任意4种。

8. 根据衡量进气道工作效率的重要参数，一个设计良好的进气道应当总压恢复高, 出口畸变小， 阻力低，工作稳定。

9. 布置前三点式起落架时应考虑的主要几何参数包括擦地角，防倒立角，防侧翻角，前主轮距，主轮距，停机角。

二、简答题:………………………………………………………………………( 65分)
1. 飞机总体设计有什么主要特点（需简要阐述）？ 6分
答：
1）科学性与创造性
飞机设计要应用航空科学技术相关的众多领域（如空气动力学、结构力学、材料学、自动控制、动力技术、隐身技术）的成果；为满足某一设计要求，可以有多种可行的设计方案，即总体设计没有“标准答案”。

2）飞机设计是反复循环迭代的过程。

3) 高度的综合性：飞机设计需要综合考虑设计要求的各个方面，进行不同学科专业间的权衡与协调。

评分标准：2分／点，第一点中对“众多领域”的举例不必完全列出。

2. 飞机型式选择的主要工作有哪几个方面? 9分
答：飞机型式选择的主要工作集中到以下几个方面:
1) 总体配平型式的选择；
2) 机翼外形和机翼机身的相互位置；
3) 尾翼的数目、外形及机翼机身的相互位置；
4) 机身形状，包括座舱、使用开口及武器布置等；
5) 发动机和进气道的数目和安装位置，包括燃油的大致装载位置等；
6) 起落架的型别、收放型式和位置。

评分标准：1.5分／点
3. 简述鸭式布局的设计特点 5分
答：
1）随着主动控制技术的发展，鸭式布局技术日趋成熟。

鸭式飞机在中、大迎角飞行时，如果采用近距耦合鸭翼型式，前翼和机翼前缘同时产生脱体涡，两者相互干扰，使涡系更稳定，产生很高的涡升力。

2） 鸭式布局的难点是鸭翼位置的选择和大迎角时俯仰力矩上仰的问题，由于鸭翼位于飞机的重心之前，俯仰力矩在大迎角的情况下提供较大的抬头力矩（上仰矩），不能够稳定的飞行，因此必须提供足够的低头力矩来平衡之。

评分标准：第一点3分，其中答出“涡升力”2分；第二点2分，需答出“抬头力矩”。

4. 在综合界限线围成的可选平面域中选取设计点对应的推重比与翼载荷时，应考虑哪些基本原则？6分
答：应考虑的基本原则包括：
1) 应选择靠近可选域底部的值，这样可使结构重量下降和有用载重增大。

2) 不能选择太低的翼载荷值，它将会增加重量和成本。

3) 应对设计要求进行综合分析，要多照顾主要的设计要求，应稍离开界限线，以留有充足的裕量。

评分标准：2分／点，其中第二点的翼载荷可以用符号(W/S)表示
5. 对比圆形和多圆形机身剖面的构型特点及优缺点 5分
答：
圆形剖面由一个完整的圆构成；其优点在于：受力特性好，结构轻，易于加工，生产成本低；其缺点在于空间有效利用率低。

多圆形机身剖面由多段圆弧和与其相协调的光滑过渡曲线组成；其优点在于：空间能够得到充分利用，适合于直径较小的飞机或具有多层客舱的大型飞机；其缺点在于：结构设计及加工性能不如圆形剖面好，生产成本较高。

评分标准：两种剖面的构型特点各0.5分，共1分；两种剖面的优点和缺点各1分，共4分
6. 民机机身剖面直接影响飞机的经济性和舒适性，请列举出剖面设计中的主要参数 10分
答：民机机身剖面设计中的主要参数有：
1) 剖面形状
2) 座椅规格
3) 过道数目及宽度
4) 座椅布置形式
5) 客舱地板结构高度
6) 地板下货舱形式
7) 扶手与侧壁间距
8) 客舱装饰层厚度
9) 机身框的结构高度
10) 行李架设计
评分标准：1分／点
7. 机翼下吊舱式进气道有哪些主要的优点？ 4分
答：机翼下吊舱式进气道主要的优点有：
1) 进气口远离机身，可提供未经扰乱的气流，所需进气通道非常短
2) 发动机和排气远离机身，在客舱里产生的噪声很小
3) 便于地面维护
4) 发动机重量能产生有助于减轻机翼重量的“展向加载”的效果
评分标准：1分／点
8. 列举机身外形设计的基本步骤并进行简要阐述 6分
答：基本步骤包括：
1） 根据总体布置草图，选定10个左右机身控制切面。

典型的控制切面包括雷达天线切面、座舱切面、进气道进口切面、发动机进口切面等。

2） 构造横截面外形。

横截面通常由圆弧、直线、二次曲线、样条曲线，或是由它们组成的组合曲线构成；在构造时要考虑到机身的纵向外形，要考虑到前后连接以至整个机身外形的形成。

3） 控制站位处的控制横截面外形构成了整个机身外形的骨架，再在骨架上铺上光滑连续的曲面就构成了整个机身外形。

评分标准：2分／点。

在第一点中可以用“剖面”或“横截面”代替“切面”。

9. 飞机的型式选择和外形设计中可采取哪些措施提高隐身性能？ 6分
答：可采取的措施包括：
1）消除角反射器。

2）变后向散射为非后向散射。

3）采用一个部件遮挡另外强散射部件；将进气道设计成S型，减弱回波强度；将外挂物布置在机身内。

4）结构细节，如铆钉，台阶，缝隙等设计成锯齿形状。

5）当部件不能采用外形隐身时，可以利用吸波材料降低回波强度。

6）考虑飞机型式和发动机类型，尽量减少飞机的RCS和红外特征。

评分标准：1分／点
10. 高效的团队有什么表现（列出至少8项）？ 8分
答：高效的团队的表现包括：
1） 氛围－非正式、放松的和舒适的
2） 所有的成员都参加讨论
3） 团队的目标能被充分的理解／接受
4） 成员们能倾听彼此的意见
5） 存在不同意见，但团队允许它的存在
6） 绝大多数的决定能取得某种共识
7） 批评是经常的、坦诚的和建设性的；不是针对个人的
8） 成员们能自由地表达感受和想法
9） 行动：分配明确，得到接受
10） 领导者并不独裁
11） 集团对行动进行评估并解决问题
评分标准：1分／项，需答出其中的任意8项
三、作图题:………………………………………………………………………(20分)
1.绘制一架对地攻击机的典型任务剖面，标出各个任务段的名称 5分
答：典型的任务剖面为
各段名称分别为
1：起飞 2：爬升 3：巡航 4：下降 5：投弹
6：爬升 7：巡航 8：待机 9：下降 10：着陆
评分标准：每个任务段0.5分（包括图示和名称）；如果在第一个下降段之前增加了“待机”段，也视为正确
2. 根据下图所示的某方案三个主要翼面的投影形状，在原图上用作图法分别确定它们的平均气动弦位置和长度（不需要具体数值），并标注出机翼亚音速气动中心位置
答：
评分标准：鸭翼的平均气动弦位置和长度为3分，机翼和平尾各为5分，亚音速气动中心位置2分（说明1/4位置可得1分）。

应直接在原图上作图。