民用飞机机头外形设计与研究

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民用飞机设计与研究审稿流程

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民用飞机机身截面设计方案研究

Ａｂｔａｔｓｒｃ
两种主流机身截面进行受力分析，阐述两种不同的机身截面设计思路，供民用飞机设计人员在型号设计初期加以考虑，避免后期更改导致的进度延误或结构增重。
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民用飞机机身截面设计方案研究
邹新煌上海飞机设计研究院强度设计研究部
ＩｖｓｉａｉｎｏｕｅａｅｓｃｉｎｏＣｍｍｅｃａｎｅｔｔｏｎｆｓｌｇｅｔｏｆｏｇｒｉｌｒｆＡｉａｔｒｃ
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民用飞机机身中等开口结构的设计与研究

ｉｎｄｅｔａｉｌｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｓｕｃｈａｓＬｏａｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｄｅｓｉｇｎｏｆｒｅｌｅｖａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｇａｐａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ，ｓｅａｌｓａｎｄｓｕｒ－
中图分类号：Ｆ４０７．５文献标识码：Ａ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｉｄｄｌｅ－ｓｉｚｅｃｕｔｏｕｔｆｕｓｅｌａｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｃｉｖｉｌａｉｒｃｒａｆｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｔｒｉｎａｉｒｃｒａｆｔｄｅ－
ｆａｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ＣｕｔｏｕｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅ；ＣｉｖｉｌＡｉｒｃｒａｆｔ；ＳｋｉｎＰａｎｅｌ；Ｆｕｓｅｌａｇｅ口结构的设计与分析通常也比较困难。本文以某型飞机的废水系统服务面板开Ｅｌ为
ｔｙｐｅｏｆａｉｒｃｒｆｔａ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｔｈｅｍｉｄｄｌｅ－ｓｉｚｅｃｕｔｏｕｔｆｕｓｅｌａｇｅｓｔｕｃｒｔｕｒｅｈａｓｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ

民用飞机外形全参数化设计研究

民用飞机外形全参数化设计研究【摘要】作为飞机概念设计的重要工具，飞机外形的参数化模型由于参数多，结构复杂，一直是人们研究的重点。

本文根据飞机外形设计的具体要求，深入分析飞机部件外形特征，提取几何定位参数，对飞机外形的数学模型用二次曲线、样条曲线和基于形状函数/分类函数变换等几何建模方法和物理意义明确的参数在CATIA平台上建立了一套结构层次清晰的飞机外形全参数化设计模型。

建立的民用飞机总体外形全参数化模型可以把原来飞机外形复杂的画图过程转化为以飞机参数驱动的几何外形自动化设计过程，从而提高飞机外形设计的可设计性和可计算性并为以后进一步实现民用飞机多学科设计优化系统打下基础。

【关键词】飞机外形全参数化;CATIA造型;几何建模方法;自动化设计引言飞机概念设计在飞机设计中处于先锋和核心地位，而外形设计又是概念设计中的核心。

无论技术要求分析论证，还是总体各主要参数的分析和优化，以及后续的结构设计，装备设施布置，无不落实到飞机的机体构形和机体各部分的几何外形尺寸定义及它们之间的相对位置关系的确定上。

因此，找到一个崭新的方法，快速生成方案阶段所需的总体外形，直接关系到设计周期的长短和设计质量的保证。

[1]因此在概念设计阶段进行飞机外形全参数化设计，无论是从气动分析的角度还是从提高效率和精度的角度出发，都具有非常重要的现实意义。

1、参数化几何建模方法飞机外形全参数化设计是对外形设计输入条件、要求及与外形相关的标准、规范进行分析和转化，然后提炼出能反映总体设计思想并能决定飞机外形的几何参数，通过修改这些几何参数中的一个或多个，自动完成飞机外形相关部分的改动[2]。

由于飞机各个部件的外形复杂程度和对曲面的要求需采用不同的数学模型，不同的建模方法来描述。

[3]文献[4,5]中曾建立过简单的飞机外形参数化模型，但未考虑各部件的外形特点，应用范围受到限制。

本文将综合考虑各种关系，建模时综合运用二次曲线方法、样条方法、基于形状函数/分类函数变换(Class function/Shape function Transformation，简称CST)的方法进行几何建模。

民用飞机外形参数化技术研究

民用飞机外形参数化技术研究乔朝俊（第一飞机设计研究院西安 710089）摘要：本文通过对民用飞机各部件外形特征的分析，根据民机设计参数及各部件的外形设计特点，对翼吊布局民机的主要部件进行了参数化外形成型研究，提出了民机外形参数化设计方法和思路，为民机方案设计阶段外形快速设计提供基础。

关键词：参数化快速成型民机1 引言随着飞机设计手段的不断提高，飞机方案设计阶段的技术工作越来越详细，对飞机参数的选取优化、飞机部件选型的大量估算分析工作的主要输入条件之一就是飞机的几何外形。

传统的几何外形建模方式应经难以适应方案阶段飞机参数优化和部件选型对几何外形的要求，因此，开展外形参数化和参数化建模技术研究就显得尤为迫切。

通过该项技术的研究建立一套以飞机参数驱动的几何外形参数化建模系统，满足飞机方案设计对飞机外形的需求。

参数化成型的基础是几何参数的提取和三维外形的全参数化，本文就是根据上述需求，以民用飞机的主要设计参数为基础，提出了民机部件外形参数化的初步技术设想，为民用飞机参数化快速几何成型提供理论支持。

2 民用外形特征分析民用飞机的主要用于旅客和货物的运输、周转，它要求在相同的最大起飞重量基础上尽量增大飞机的载客（货）量，以获得最大的经济效益。

目前投入航线运营的喷气式民用飞机其布局形式主要有两种：发动机安装在机翼下方的翼吊布局和发动机安装在机身后部的尾吊布局。

除这两种形式外，还有翼吊和尾吊混合形式布局，还有各种特殊布局。

本文主要针对翼吊和尾吊两种典型布局民机进行分析研究。

对于翼吊和尾吊布局民机而言，可将其划分为机身、机翼、平尾、垂尾、发动机短舱、短舱挂架、翼身整流包、操纵面、襟翼滑轨/支臂整流罩等部件。

这些部件中，各部件外形特征如下：1) 机身和发动机短舱外形类似于圆柱，其剖面形状可以用多段圆弧或二次曲线来描述，但发动机短舱唇口和机头外形特征完全不同，机头上由于布置有驾驶舱风档而使该处外形成形非常复杂，短舱唇口由于气动力要求较高，其外形也较复杂。

民用飞机研究报告

民用飞机研究报告
民用飞机研究报告是指对民用飞机进行详细研究及分析的报告。

该报告通常涵盖以下内容：
1. 民用飞机的设计及结构：研究飞机的外形设计、机体结构、机翼形状等方面，包括对飞机的载荷、速度、气动力学等特性的分析和研究。

2. 动力系统：研究飞机的发动机设计及性能，包括推力、燃料效率、噪音等方面的分析和研究。

3. 航电系统：研究飞机的航电系统设计，包括飞行控制系统、导航系统、通信系统等方面的分析和研究。

4. 安全性能：研究飞机的安全性能，包括飞机的飞行稳定性、安全控制系统、事故逃生系统等方面的分析和研究。

5. 环境保护性能：研究飞机的环保性能，包括减少噪音、减少颗粒物排放等方面的分析和研究。

民用飞机研究报告的目的是为了提高飞机的安全性、经济性和环保性，以满足人们对空中交通的需求。

同时，该报告也为飞机制造商和航空公司提供技术支持和指导，促进民用飞机产业的发展。

直升机飞行器结构和设计的研究和发展

直升机飞行器结构和设计的研究和发展一、引言随着科技的发展，人类创造了越来越多的高科技产品，其中直升机作为一种非常独特的飞行器，有着广泛的应用，例如在军事、消防、海上救援、德州扑克游戏下载平台、医疗等领域。

直升机与传统固定翼飞机不同，它可以实现垂直起降和停留在空中，因此在需要无着陆场地的任务中，直升机通常是首选。

本文将介绍直升机飞行器结构和设计的研究和发展。

二、直升机结构与设计直升机的结构设计非常复杂，它主要由机身、主旋翼、尾旋翼、发动机和驾驶舱等部分组成。

其中，机身是直升机的骨架，也是承受所有载荷的主体部分。

主旋翼则是提供直升机升力的部分，它由一个旋转的桨叶组成，并通过旋转产生空气动力学力，推动直升机升空。

尾旋翼则负责控制直升机的方向，它采用推力型结构，通过不停地改变旋转方向推动直升机转向。

发动机是直升机的动力之源，它向主旋翼和尾旋翼提供能量。

驾驶舱则装载了驾驶员和座位，以及操纵直升机的控制系统。

除此之外，直升机的结构设计还包括许多复杂的系统，例如副旋翼控制系统、自动升降控制系统、飞行仪表等。

这些系统可以使直升机更加稳定和精准地飞行，提高安全性和效率。

三、直升机飞行器的发展直升机飞行器作为一项先进的技术，其发展历史可以追溯到20世纪早期。

在这个时期，一些著名的飞行员和机械师开始尝试制造直升机，并进行了许多的实验和研究。

直到1940年代，直升机的结构和设计才逐渐被完善，并用于军事和民用领域。

在21世纪，随着科技的不断发展，直升机飞行器也不断得到改良和升级。

随着计算机技术的应用，许多先进的飞控系统和自动控制系统被引入到了直升机设计和制造中。

此外，新材料的应用和新技术的开发也为直升机设计带来了广阔的前景。

未来，直升机飞行器的技术发展有望引领其中最前沿的技术和设计进步。

例如，一些科技公司正在研究开发垂直起降和水平飞行交替的定向飞行技术，以提高性能和效率。

同时，对于更为先进的应用领域，例如太空探索和高空作业等，直升机的设计也需要进一步完善和创新。

民用飞机设计与研究简介

吴光辉
陈迎春徐泓梁波常红修忠信徐有成辛旭东蒋君仁
蒋君仁
郭博智
刘丹刘文恭
郑晓玲赵克良朱广荣唐宏刚
韩克岑洪军
周贵荣赵京洲吕军章骏
封面 C9 1 9 飞机主管单位中国商用飞机有限责任公司主办单位中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院发行范围：国内发行
编辑出版：《民用飞机设计与研究〉〉编辑部地址：上海市浦东新区金科路 5 1 8 8 号邮编：201210 电子信箱：myfj_sadri@ 期刊网址：h ttp ://m joum 电话：（021) 2 0 8 6 6 7 % 发行：《民用飞机设计与研究>)编辑部印刷：上海画中画包装印刷有限公司国内统一连续出版物号：CN31—1614/V 国际标准连续出版物号： ISSN 1674- 9804 出版日期：2 0 1 9 年 9 月 3 0 日定价：10.00元
近几年，《民用飞机设计与研究》加入了《中国核心期刊（遴选）数据库》、《万方数字化期刊群》、《中国学术期刊网络出版总库》、C N K I系列数据库及《中文科技期刊数据库》等国内知名期刊数据库，大大扩大了期刊的影响力。
期刊主办方上海飞机设计研究院承担着我国新型涡扇支线飞机 ARJ21、大型客机 C9 1 9 和中俄远程宽体客机CR9 2 9 的研制工作，具有深厚的专业基础。随着我国民用飞机事业的不断发展、国产化进程的不断推进，本刊将刊登更多民用飞机研究领域的先进成果。
民用飞机设计与研究简介
《民用飞机设计与研究》是由中国商用飞机有限责任ห้องสมุดไป่ตู้司主管，上海飞机设计研究院主办的一份国内公开发行的综合性学术期刊。期刊为季刊，主要报道国内外民用飞机设计、制造、客户服务、试飞、预研等研究成果和发展动向。

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外形生成过程中，本文引入“机头长细比”和“飞机机头低头角”概念。机头长细比即机头长度与等值段剖面当量直径的比值，用符号λ表示，其值一般为2.0-2.5，则机头长度为Ln=Dn*λ。对于机头前点的位置采用机头的低头角参数来确定，即从等直段剖面上圆弧圆心作与水平线夹角为的直线，该直线与零框站位面的交点即为机头前点，通过改变低头角，可实现对机头前点的控制，进而控制机头外形，得到所需要的机头外形，如图5所示。
2机头外形设计相关约束
机头外形设计需要面对多方面的约束，是在矛盾中寻求一种平衡的过程，以下内容对相关约束条件进行了研究。
2.1内部布置约束
内部布置要求的约束，包括雷达天线的包络面，侧显区域，侧壁区域，平显区域、顶部空间等。与驾驶舱内部布置密切相关的主要有两个因素，即设计眼位和座椅参考点。设计眼位（Design Eye Position）是当驾驶员处于正常驾驶状态，两眼之间连线的中点所在位置，是飞机承制方用于确定驾驶舱内部和外部视野以及驾驶舱几何尺寸而选择的一个设计基点，该点坐标为：（XE，YE，ZE）。座椅参考点（Seat Reference Point）是当座椅受到一个第50百分位数的人体载荷，其坐垫和背垫成压缩状态时，坐垫表面的一条切线与背垫表面的一条切线之间的交点，该点与眼位点位于同一展向站位平面内并通过Les、Hes两个参数确定，地板到座椅参考点的距离由Hsf参数确定。设计眼位处的上、下视线分别由Au，Ad两个参数确定，设计眼位到风挡的距离由Lwe参数确定，风挡的倾斜角度由Aw参数确定，风挡的长度则由风挡与上下视线的交点确定。如图1所示：
《民用飞机驾驶舱视野要求》（HB 7496-97）：标准左驾驶员视野如图2所示，右驾驶员视野对称。《民用飞机驾驶舱座椅设计要求》（HB 7046-94）对驾驶员设计眼位和座椅参考点的相对位置关系要求如图3所示。
2.2结构设计约束
结构的设计约束主要体现在结构实现方面，需要能法向向内偏置offset >0.02D+25.4mm（D-机身横截面当量直径），再考虑内装饰高度25.4mm，满足结构和内装饰设计基准要求；光滑过渡、没有0厚度部位，便于结构设计制造；为机头框、地板、壁板、雷达罩、风挡、通风窗、观察窗骨架、内装饰设计提供足够空间等。
2.3气动性能要求
飞机气动性能要求也是影响机头外形设计的一个重要的因素。机身阻力一般占整个飞机零升阻力的20%～40%，在给定动压下，阻力主要取决于形状和浸润面积。这就要求设计机头外形时尽量外形保凸，顺气流方向曲线高阶连续，最低保证曲面内曲率连续、边界切矢连续；
3机头外形成形
3.1机头典型剖面生成
典型剖面的生成是点到线到面的过程，通过特征点勾勒出特征线，机头的主要特征线分别为上零纵线、下零纵线、最大宽度线。确定机身等直段剖面形状，从而就确定了特征线的终止点。等直段剖面采用上圆弧、下圆弧、过渡圆弧三段圆弧构成方法，其中上圆弧为整圆的半圆，上、下圆弧圆心位于飞机对称平面内，过渡圆弧与上、下圆弧首尾相切，可以由三个形状参数和一个位置参数进行定义：上圆弧半径Ru、下圆弧半径Rd、上圆弧圆心距飞机构造水平面的距离为机身高度Df。如图4所示：
3.2机头外形三维数模生成
确定机头的特征线后，综合考虑其他专业约束，通过对机头外形的合理分块来进行成型：最大宽度线把机头外形分为上下2部分。下半部分分为2块，即下后部和下前部。上部外形分为3块，即上后部、视窗区和视窗下前。在满足要求的情况下，尽量分块数量最小，不仅便于调整参数而且可以提高曲面质量。
按照以上介绍方法在CATIA软件设计出三维模型如图6：
民用飞机机头外形设计与研究
摘要本文结合机头外形设计的相关约束条件，分析了机头外形定义的关键参数，提出了一种流线型机头外形设计的方法和思路。
关键词参数化建模；机头外形；民用飞机
1概述
飞机机头外形为飞机等直段之前部分的外形，包括驾驶舱视窗（主风挡、侧窗）、前起落架舱门、雷达罩和前登机门等部件的外形。机头外形设计其主要目的是为驾驶员提供足够的工作空间，保证驾驶员有良好的视野，满足机载设备的安装空间要求，在满足使用要求的情况下使气动性能最优。
4模型分析
机头外形曲面连续性（曲率）、纵向和横向斑马线分析分Байду номын сангаас如图7-图9
通过曲面连续性分析可知曲面外形品质良好，基本保证切矢连续；从纵向和横向进行斑马线分析可知曲面具有良好的流线性及保凸性。
5结论
本文所提出的机头外形设计方法在将来的实际工程设计中还需要对设计约束条件之间的关系有更细致的研究来分析、提炼机头外形几何参数，通过调节关键参数值实现机头外形的快速更新以满足总体设计要求以及各项外形控制约束，不断优化机头外形参数化模型。
参考文献
[1]HB 7496-97民用飞机驾驶舱视野要求.
[2]HB 7046-94民用飞机驾驶舱座椅设计要求.
[3]曹喜锋.驾驶舱外视界设计约束与精确分析.
[4]飞机设计手册.第5册，民用飞机总体设计.