飞机总体设计课程设计Word下载.docx

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一、尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置

（一）平尾前、后位置与数目的三种形式

1．正常式（Conventional）

优点：

技术成熟，所积累的经验和资料丰富，设计容易成功。

缺点：

机翼的下洗对尾翼的干扰往往不利，布置不当配平阻力比较大

采用情况：

现代民航客机均采用此布局，大部分飞机采用的位移布局形式

2．鸭式（Canard）

1.全机升力系数较大；

2.L/D可能较大；

3.不易失速

1.为保证飞机纵向稳定性，前翼迎角一般大于机翼迎角；

2.前翼应先失速，否则飞机有可能无法控制

轻型亚音速飞机及军机采用

3．无尾式（Tailless）

1.结构重量较轻：

无水平尾翼的重量。

2.气动阻力较小——由于采用大后掠的三角翼，超音速的阻力更小

1.具有稳定性的无尾飞机进行配平时，襟副翼的升力方向向下，引起升力损失

2.起飞着陆性能不容易保证

少量军机采用

综上所述，采用正常式尾翼布局

（二）水平尾翼高低位置选择

（a）上平尾（b）中平尾（c）下平尾（d）高置平尾（e） 

“T”平尾

选择平尾高低位置的原则

1.避开机翼尾涡的不利干扰：

将平尾布置在机翼翼弦平面上下不超过5％平均气动力弦长的位置，有可能满足大迎角时纵向稳定性的要求。

2.避开发动机尾喷流的不利干扰

3.有利于结构布置：

平尾安装在机身上对减轻结构重量有利

考虑角度

上平尾

中平尾

下平尾

高置平尾

结构重量

轻

较轻

重

较重

现代民航飞机多采用上平尾。

综合考虑后，选择上平尾

（三）垂尾的位置和数目

位置

-机身尾部

-机翼上部

数目

单垂尾：

多数飞机采用单垂尾，高速飞机加装背鳍和腹鳍

双垂尾：

1.压力中心的高度显著降低，可以减小由侧力所造成的机身扭矩。

2.可显著地降低其侧向的“雷达散射截面”

无垂尾：

飞翼式布局飞机

综上所述，选择单垂尾，上平尾

二、机翼的平面形状及其在机身上的安装位置

直机翼的特点

1.升力线斜率大。

2.低速翼剖面的相对厚度比较大，结构布置、强度和刚度以及重量问题易解决。

1.速度快时，机翼尾部易失速

2.临界M数小，机翼容易产生激波导致，过早出现波阻

后掠翼的特点

能有效地提高临界M数，延缓激波的产生，避免过早出现波阻。

1.气动方面：

在大后掠角和大梯形比情况下，大迎角时翼尖容易先失速，从而使飞机的稳定性和操纵性变坏。

2.对机翼结构布置及其强度、刚度和重量特性的影响不利。

三角翼的特点

1.具有小展弦比和大后掠角的特点，其跨音速气动特性良好，气动焦点变化较平稳。

2.根弦较长，在翼型相对厚度相同情况下，可得到较大的结构高度。

3.三角翼的气动、强度、刚度和重量特性均较好。

1.升力线斜率较小，飞行速度较小时需较大的迎角，才能提供足够的升力。

2.对于小展弦比大后掠角的三角翼，当迎角较大时，将产生强烈的下洗气流，尾翼布置困难。

后掠翼、三角翼与小展弦比机翼的比较

机翼在机身上的安装位置

因素

上单翼

中单翼

下单翼

干扰阻力

2

1*

3

稳定性

1

视界

起落架重量

3**

结构布置

安装吊舱

现代民航客机采用机翼的平面形状及其在机身上的安装位置

飞机型号

载客量

机翼的平面形状及其在机身上的安装位置

737-300

130人

后掠翼，下单翼

737-400

140人

737-700

134人

737-800

164人

737-900

170人

747-400

410人

757-200

180人

767-300

230人

777-200

350人

777-300

280人

A300-600

A319

120人

A320

150人

A321

A330-200

240人

A330-300

301人

A340-300

255人

A340-600

322人

A380-800

520人

对比后选择：

三、发动机（进气道）数目和安装位置

发动机数目

-单发：

操纵简单，附加重量轻，成本低,安全性差

-双发（多发）：

生存力强

安装位置

机身（前、后）

-双发：

（a）机身尾段（b）机翼下部（c）机翼或尾翼根部（d）短舱

翼吊与尾吊布局比较

进气道布局

头部进气道：

1.布置紧凑，机身截面小，进口气流均匀，机炮对进气影响小；

2.机头不能装雷达天线或仅装小的雷达天线。

两侧进气道：

进气道短，内管损失小，机头便于装雷达天线，结构较复杂。

短舱式：

1.进气道短，不占机身内部空间，对内部布置和结构布置无干扰；

2.但要增加额外的阻力。

腹部进气道：

大仰角进气的性能好，有利于提稿飞机的机动性能。

背部进气道：

可利用机身或机翼遮挡进气道，有利于提高隐身性能。

现代民航客机采用的发动机数目、安装位置和进气道形式

发动机数目

发动机安装位置

进气道形式

翼吊

短舱式

4

对比后选择，在机翼上吊装两台涡轮风扇发动机

四、起落架的型式和收放位置

后三点

1.尾轮小而轻，设计简单；

2.可以利用气动阻力提供减速力。

1.着陆时操纵困难；

2.起飞和着陆滑跑时不稳定；

3.后三点起落架不能用于喷气式飞机。

前三点

1.适用于着陆速度较大的飞机，在着陆过程中操纵驾驶比较容易。

2.具有起飞着陆时滑跑的稳定性。

3.飞行员座舱视界的要求较容易满足。

4.可使用较强烈的刹车，缩短滑跑距离。

前轮可能出现前轮“摆振”现象

现代民航客机起落架的形式和收放位置

起落架的型式

和收放位置

后起落架组数

起落架收放位置

起落架放下

机身舱内

机翼

机翼舱内

机翼及机身

前三点式起落架，安装在机翼上，收起放在机身舱

机身外形的初步设计

一、客舱布置

根据客机的设计参数,要求设计一架座数位150的客机,客舱可设计成二级布置的单通道形式:

头等舱12人3排每排2x2人

座椅宽度：

28in

过道宽度：

27in

座椅排距：

36in

经济舱138人23排每排3x3人

座椅宽度：

20in

过道宽度：

19in

座椅排距：

32in

客舱布局大概如下：

二、客舱剖面

形状：

圆形

——表面面积小，有利于减少摩擦阻力；

——对于气密舱，有利于承受内压。

宽度：

每排座椅：

3+3座椅宽度：

20in过道数：

1过道宽度：

高度：

客舱高度149in

——考虑到结构要求，将直径和横截面形状适当放大10in得到149in地板高度：

91in

——根据同类客机的设计，地板高度=客舱高度x61%

内舱剖面形状见下图

三、机身外形尺寸

机身设计的基本要求

•装载要求：

有足够大的内部容积

–民机：

乘客、机组、使用项目、行李、货物、系统安装。

•气动要求：

气动阻力小

•结构要求:

有利于结构布置

–机翼、尾翼安装

–发动机尾吊布局

•适航要求

抗坠毁性

–应急撤离

机身中段设计

当量直径D中的确定:

D中=DWS+2CSW+2Ttp+2Hfw

DWS:

并排座椅最大宽度（139in）

CSW:

扶手与侧壁间距

Ttp:

客舱装饰层厚度

Hfw：

机身框结构高度

参考同类150客机的设计，可得到：