电子科大飞行器设计仿真.docx
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电子科大飞行器设计仿真
电子科技大学
飞行器设计分析及仿真
实验报告
指导教师：
徐■
航空航天学院
2016年4月
一、实验目的3
二、实验内容3
三、仿真软件操作方法3
四、飞机构型设计5
4.1总体气动布局5
4.2机翼构型设计5
421机翼几何平面形状5
422机翼安装位置6
4.3机身设计7
4.4尾翼构型设计7
4.4.1平尾7
4.4.2垂尾8
4.5起落架形式9
4.6构型方案的选择与确定9
五、总结及心得体会10
'、实验目的
本实验课程根据老师前几次课堂讲授的飞行器重量，空气动力，性能评估，推进，稳定
与控制，飞行力学，结构负载，结构设计与成本等方面的基础理论和专业知识，使学生了解飞行器设计与分析的基本流程和关键要素，初步建立飞行器设计的总体思想和系统观念，熟
悉先进飞行器设计分析软件的功能，初步积累飞行器设计与分析的经验，培养学生的工程实
践能力和团队协作能力。
二、实验内容
1、了解世界上飞行器的发展历史、现代飞行器的发展状况以及未来飞行器的发展趋势；
2、了解各飞行器不同机翼的布局、性能及优缺点；
3、了解飞行器的结构参数及性能；
4、以一架支线客机用AdvancedAircraftAnalysis软件进行设计分析及仿真，并对其进行性能指标的评估。
三、仿真软件操作方法
1、首先打开计算机，点击仿真软件的图标，如下图所示：
图3.1
2、进入操作界面，如下图所示:
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图3.2
3、然后点击如下图所示的参数（大部分的数据参数都在里边）：
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图3.3
4、进入相应的界面后，依次点击如下图所示:
图3.4
5、以主机翼为例，输入数据，然后依次点击计算和图形，运行结果如下图所示:
图3.5
6、其他的参数的计算以此类推。
四、飞机构型设计
本实验设计的飞行器用途定位于起飞重量大概为五十吨的民航飞机，搭载约一百名乘客，满足民航公司对支线客机的基本市场需求。
4.1总体气动布局
气动布局同飞机外形构造和大部件的布局与飞机的动态特性及所受到的空气动力密切相关。
关系到飞机的飞行特征及性能。
气动布局就是指飞机的各翼面，如主翼、尾翼等是如
何放置的，气动布局主要决定飞机的机动性。
气动布局主要有常规布局，鸭式布局，无尾布
局，三翼面布局等。
飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部的布局称为常规布局。
鸭式布局是将
水平尾翼移到主机翼之前的机头两侧，用较小的翼面达到较高的操纵性和机动性，同时鸭翼
和主机翼同时产生升力。
没有水平尾翼和鸭翼的布局称为无尾布局，其俯仰平衡和操纵依靠
机翼后缘升降副翼来实现。
在常规布局的飞机主机翼前机身两侧增加一对鸭翼的布局称为三翼面布局。
考虑到顾客对客机的稳定性，安全性的要求，本设计采用常规气动布局。
4.2机翼构型设计
4.2.1机翼几何平面形状
机翼形状主要分为矩形翼，椭圆形翼和梯形翼，其优缺点如图1所示。
均衡之下，选择梯形为机翼几何平面形状。
本设计主要参数如下，翼展114.72ft，翼根宽22ft，翼尖宽度7.03ft，后掠角为30.1度。
*凰根先失速
*整个机H的载商芬布荻方理咚
•刊萍工艺相对冊单
*中小迎曲下的升阻易性般整
*大迎箱下的升力丟註较小
*在響种迎滞下的升融持性翩軒
*矶買酸荷铢布理怛
*皓啊重■性能相迸的储孫马要車
*IH作工艺+彷夏杂
*睾和囱図警失逵
・根號比邊诽的台适时（近痕笊團胃）,整
■t■杭卑的敦苛骨布藏为适中
-制佯观携配桶虑堆以保谨
图4.1三种翼型的优缺点
图4.2主机翼主要参数
图4.2主机翼翼型图
4.2.2机翼安装位置
对于只有一个主升力面的飞行器来说，机翼在机身上的安装位置有三种，分别为上单翼,中单翼和下单翼。
其优缺点如下图所示。
考虑到下单翼使起落架长度缩短，并且下吊的发动机易于检修，机翼安装在机身两侧下部。
所以优先选择下单翼。
上里耳
中里丑
下里憩
优点
・輕二件好.1■.目娱较疥，机真气动蝕率
•对和身內咅咗间討砌:
EK有利丁如身内郃董载的布負
・具异气动干抗阻力比弋单輕要小
・与机券理接比中卑翼简卑
.和身耳逊常结曲可互柯补嗤，朋和爭
・翼导气动干扰凰力水
・非正常若帰时.机真对机辱杞保护忡用
・机身占Si曲枸可互相补隆，减莊机幷皓枸車量
•对机身内部空间坤文小・牽利于机辱网部装載前布首
*起萍果装于椚厘匕时，高隈嵌小.对刚展宴求狡値且超帝■架直呈钱轻
点
*起蓉架如装于叽翼上，则杏劇1弋对起號翱堰長我较高
•若丸用上单耳前二点式.重虽化尋不块下草輕初后三点戏配合
*非正常若陆时"不能对机身提供氏护年用
■与机島连接團唯.时机身内哥空冋鹽勰大.不利于机身內郡装载旳
•稽定性差，需要较大的上忌箱.降低机負T动齊
*胆甘宅动干扰用力^大
图4.4
4.3机身设计
飞机上用来装载人员、货物和机载设备的部件。
它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一
个整体。
按外形特点分为正常式机身和尾撑式机身。
本设计采用正常式机身，机身长120ft，
高12.5ft，机头长21ft，机尾长53.5ft。
图4.5机身主要参数
图4.6机身对称面截面
4.4尾翼构型设计
4.4.1平尾
平尾有全动平尾和由横向安定面及升降舵组成的正常平尾两种，前者操纵效率较高，具
有气动上的优点，但平尾与机身之间的缝隙难以密封，存在气流上下泄露，因此采用正常平
尾。
正常平尾主要分为上平尾，中平尾，下平尾和T型平尾。
为了避开主机翼尾涡的不利
干扰并且能有利于结构布置，选择中平尾。
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'■T“平毎
忧
*与机特対就客島・可充分河用机舟
・力間舵站弋，可猱尔爭.底蘭机
-制号之间的干扰炯力与
点
*与机片M间旳气咼干廿砸71较兀
”大迎廊时育垛幷速的塔酣
■与垂尾糕不容屈，应亍从皓外兀
平尾翼展50ft，翼根宽11ft，翼尖宽3.5ft，同样后掠29.5度。
图4.8平尾主要参数
图4.9平尾平面图
4.4.2垂尾
垂尾由纵向安定面及方向舵组成，主要分为单垂尾，双垂尾和v型垂尾。
在减重的前
提下，优先使用较轻的单垂尾。
主要参数如图8所示。
图4.10垂尾主要参数
图4.11垂尾平面图
4.5起落架形式
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・隧蒂H不客；-苗职
*馳富度比写三点亘
・肘ill空拽!
為人门
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图4.12起落架的优缺点
考虑到前三点式起落架起飞降落过程中航向稳定性好的特点，选用前三点式起落架。
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图4.13起落架主要参数
4.6构型方案的选择与确定
常规尾翼中平
综合比较各种构型的优缺点，飞机初步定型为：
常规气动布局，下单翼,尾，前三点起落架。
五、总结及心得体会
通过此次飞行器设计实验，我们了解了更多关于飞行器的基本知识，熟悉了AAA软件的
基本架构和使用方法，有效的锻炼了查阅资料能力，软件应用能力和团队协作能力。
通过学习本课程，我掌握了利用AdvancedAircraftAnalysis2.5设计飞行器参数
的方法，并且详细学习并掌握了飞机机翼的各个参数以及它们所决定的飞行性能。
而且在课
余时间查阅大量资料，了解了飞机的飞行原理、发展历史以及一些经典机型。
在此，也感谢徐老师半个学期认真严谨地为我们授课，提供了学习飞行器知识的机会，谢谢您！
飞行器设计是一个跨学科的工程，它涉及到空气动力学，自动控制学，材料学，飞行力
学，电学等各个学科，正由于涉及到这么多学科的知识，飞行器的设计分析往往不是一个人
完成的，而是一个团队去共同协作完成的。
总之，这门课程是一个很不错的课程，虽然学完这门课仍然无法设计飞行器，但至少增长了见识，扩充了自己这方面的知识。
同时也体会到飞行器设计的不易，对于激励自己以后的学习科研起到了促进作用。
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