多功能飛行器設(shè)計與實(shí)現(xiàn)(總體設(shè)計)

1、模型飛機(jī)總體設(shè)計模型飛機(jī)總體設(shè)計1.什么是飛機(jī)設(shè)計？ 所謂設(shè)計，便是創(chuàng)制某一產(chǎn)品之前的構(gòu)思和體現(xiàn)這一構(gòu)思結(jié)果的過程 工程設(shè)計是指設(shè)計人員應(yīng)用自然規(guī)律，通過分析、綜合和創(chuàng)造思維將設(shè)計要求（系統(tǒng)要求）轉(zhuǎn)化為一組能完整描述系統(tǒng)的參數(shù)（文檔或圖紙）的活動過程 1. 什么是飛機(jī)設(shè)計？ 飛機(jī)設(shè)計是指設(shè)計人員應(yīng)用氣動、結(jié)構(gòu)、動力、材料、工藝等學(xué)科知識通過分析綜合和創(chuàng)造思維，將設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為一組能完整描述飛機(jī)的參數(shù)的過程1.什么是飛機(jī)設(shè)計？ 飛機(jī)研制過程 五個階段的劃分方式 論證階段 研究設(shè)計新飛機(jī)的可行性 方案階段 設(shè)計出可行的飛機(jī)總體技術(shù)方案 工程研制階段 進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，提供圖紙?jiān)囍圃蜋C(jī) 設(shè)計定型階段

2、進(jìn)行定型試飛 生產(chǎn)定型階段 少量改進(jìn)，小批量生產(chǎn)2.什么是飛機(jī)總體設(shè)計？ 軍用飛機(jī)的一般研制過程 論證階段方案階段方案階段工程研制工程研制階段階段設(shè)計定型設(shè)計定型階段階段生產(chǎn)定型生產(chǎn)定型階段階段進(jìn)一步進(jìn)一步改進(jìn)改進(jìn)分析使用環(huán)境擬定設(shè)計要求方案 概念研究論證設(shè)計要求可行性決策戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求及概念性方案三面圖總體布置理論圖結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)全機(jī)各分系統(tǒng)設(shè)計要求發(fā)動機(jī)及主要機(jī)載設(shè)備選定決策全尺寸樣機(jī)研制任務(wù)書是否否是飛機(jī)詳細(xì)設(shè)計成品配套飛機(jī)試制地面模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上地面實(shí)驗(yàn)空、地勤培訓(xùn)及試飛準(zhǔn)備決策原型機(jī)否是調(diào)整試飛定型試飛決策定型試飛 報告否是建立生產(chǎn)線穩(wěn)定工藝批生產(chǎn)飛機(jī)試飛鑒定決策批生產(chǎn)飛機(jī)交付部隊(duì)否是 3.

3、 總體設(shè)計的特點(diǎn) 科學(xué)性與創(chuàng)造性 應(yīng)用航空科學(xué)技術(shù)相關(guān)的眾多領(lǐng)域（如空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、自動控制、動力技術(shù)、隱身技術(shù)）的成果 3.總體設(shè)計的特點(diǎn) 反復(fù)循環(huán)迭代的過程設(shè)設(shè)計計要要求求技技術(shù)術(shù)可可用用性性概概念念草草圖圖初初次次估估計計的的參參數(shù)數(shù)選選擇擇初初始始設(shè)設(shè)計計初初始始分分析析氣氣動動重重量量推推進(jìn)進(jìn)參參數(shù)數(shù)選選擇擇與與性性能能優(yōu)優(yōu)化化修修正正設(shè)設(shè)計計分分析析氣氣動動重重量量推推進(jìn)進(jìn)操操穩(wěn)穩(wěn)性性結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)費(fèi)費(fèi)用用子子系系統(tǒng)統(tǒng)細(xì)細(xì)化化的的參參數(shù)數(shù)選選擇擇與與性性能能優(yōu)優(yōu)化化新新概概念念構(gòu)構(gòu)思思設(shè)設(shè)計計要要求求權(quán)權(quán)衡衡初初步步設(shè)設(shè)計計概念設(shè)計流程概念設(shè)計流程參數(shù)選擇與參數(shù)選擇與權(quán)衡研

4、究權(quán)衡研究設(shè)計分析設(shè)計方案設(shè)計要求“Design Wheel” 3.總體設(shè)計的特點(diǎn) 高度的綜合性 綜合考慮設(shè)計要求的各個方面，進(jìn)行不同學(xué)科專業(yè)間的權(quán)衡與協(xié)調(diào) 氣動力氣動力把機(jī)身、發(fā)動機(jī)、起落架這樣 降低氣動效率的部件統(tǒng)統(tǒng)去掉！動力裝置動力裝置飛機(jī)？“會飛的發(fā)動機(jī)”？！重量重量重量工程師的夢想航模飛機(jī)？布魯恩米勒布魯恩米勒從孤立專業(yè)的角度設(shè)計出的飛機(jī) K. D. 伍德伍德 P-51 Mustang F-16 Fighting Falcon4.模型飛機(jī)總體設(shè)計的步驟 飛機(jī)部件幾何外形特征及裝載布置方案的總稱，如機(jī)翼、機(jī)身、尾翼及發(fā)動機(jī)、起落架安裝位置、裝載布置方案等不同的組合。F-15D雙座戰(zhàn)斗機(jī)

5、雙座戰(zhàn)斗機(jī)4.模型飛機(jī)總體設(shè)計的步驟 根據(jù)配平翼面和機(jī)翼之間的相對位置和配平翼面的多少，通常分為以下幾種型式 正常式布局：水平尾翼位于機(jī)翼之后 鴨式布局：水平尾翼位于機(jī)翼之前 無尾布局：只有一對機(jī)翼，但立尾有無不確定 三翼面布局：機(jī)翼前面有前翼，后面有平尾4.模型飛機(jī)總體設(shè)計的步驟 飛機(jī)的主要總體設(shè)計參數(shù) 設(shè)計起飛重量 W0 (kg) 動力裝置海平面靜推力 T (kg) 機(jī)翼面積 S (m2) 組合參數(shù)推重比 T/W0 翼載荷 W0 /S (kg/m2)4.模型飛機(jī)總體設(shè)計的步驟 翼型選擇 機(jī)翼外形設(shè)計 機(jī)翼的增升裝置和副翼 翼型是構(gòu)成翼面的重要部分，直接影響到飛機(jī)的性能和飛行品質(zhì) 選擇翼型時

6、不僅要滿足氣動要求，還須兼顧結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及工藝的需要 S 機(jī)翼參考面積 ； l 機(jī)翼展長； b0 翼根弦長； b1 翼尖弦長 ； 機(jī)翼展弦比 ； 機(jī)翼前緣后掠角； 根梢比（梯形比）; 翼型相對厚度; 扭轉(zhuǎn)角 c展弦比展弦比 展弦比越大，翼尖效應(yīng)（翼尖處下面高壓氣流流向上翼面，減小了翼尖附近的升力）對機(jī)翼影響區(qū)比例越小其升力線斜率即升阻比都較大由于翼尖渦減小了翼尖處的有效迎角，所以小展弦比機(jī)翼的失速迎角大v副翼布置在機(jī)翼后副翼布置在機(jī)翼后緣兩側(cè)的橫向操縱面，緣兩側(cè)的橫向操縱面，其作用是提供足夠大其作用是提供足夠大的滾轉(zhuǎn)力矩，保證滿的滾轉(zhuǎn)力矩，保證滿足飛機(jī)對橫向操縱性足飛機(jī)對橫向操縱性的要求。的要求

7、。副翼的初步參數(shù)選取副翼的初步參數(shù)選取副翼面積相對機(jī)翼面積一般在副翼面積相對機(jī)翼面積一般在5%7%；副翼相對弦長約為副翼相對弦長約為20%25%；如采用襟副翼，即后緣如采用襟副翼，即后緣 襟翼與副翼合成一塊，襟翼與副翼合成一塊， 其相對展長可達(dá)其相對展長可達(dá) 60%80%。一般副翼偏角一般副翼偏角a 不超過不超過25。副翼選取曲線范圍副翼選取曲線范圍4.模型飛機(jī)總體設(shè)計的步驟 尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，是飛機(jī)縱向和側(cè)向上的平衡、穩(wěn)定及操縱機(jī)構(gòu)。 尾翼設(shè)計的成敗，直接關(guān)系到飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性，同時在一定程度上影響飛機(jī)的飛行性能，如速度、升限等，所以尾翼是根據(jù)飛機(jī)的操縱 、穩(wěn)定性要求進(jìn)行設(shè)計的

8、。初步選擇通常是參照同類飛機(jī)的統(tǒng)計資料選擇適當(dāng)?shù)奈踩萘縃THTHTw wL SCC S 平尾平尾LHT（Lh）-尾力臂尾力臂SHT-平尾面積平尾面積Cw（bA）-機(jī)翼平均氣動弦長機(jī)翼平均氣動弦長Sw-機(jī)翼全面積機(jī)翼全面積VTVTVTw wL SCb S 立尾立尾LVT(Lv) -尾力臂尾力臂SVT-立尾面積立尾面積bw（l） -機(jī)翼翼展機(jī)翼翼展Sw-機(jī)翼全面積機(jī)翼全面積4.模型飛機(jī)總體設(shè)計的步驟俯仰穩(wěn)定系數(shù)：Api=HTHTHTw wL SCC S 俯仰安定度：cCYcXCmmLLzCzy)3 .57/44. 0(000整架模型飛機(jī)的焦點(diǎn)位置：wwHTHTFCSLSX.7 . 025. 04.

9、模型飛機(jī)總體設(shè)計的步驟主要幾何參數(shù)：擦地角防倒立角前、主輪距b停機(jī)角4.模型飛機(jī)總體設(shè)計的步驟 對飛機(jī)內(nèi)部各艙段的成品設(shè)備及管路、電纜等的通路進(jìn)行布置和協(xié)調(diào)，如接收機(jī)，舵機(jī)，動力電池，電調(diào)等。 在總體布置的基礎(chǔ)上對飛機(jī)的幾何外形進(jìn)行修形與完善。 對飛機(jī)的重量、重心位置進(jìn)行校核。5.總體設(shè)計中要注意的幾個問題 設(shè)計中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作 參數(shù)的計算及其合理性 性能與結(jié)構(gòu)，工藝之間的平衡 各個小組之間的協(xié)調(diào) 時間節(jié)點(diǎn)設(shè)計中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作 什么是團(tuán)隊(duì)協(xié)作（Teamwork）?不是讓大家坐在一起做同樣的家庭作業(yè)是:- 一起明確需要解決的問題- 每個團(tuán)隊(duì)成員都負(fù)責(zé)某一特定任務(wù)并開展工作- 在團(tuán)隊(duì)會議上把每項(xiàng)任務(wù)的結(jié)果

10、集合起來，并且確定： 我們是否已經(jīng)解決了問題？- 如果回答是肯定的，那么確定下一步該做什么？ 如果是否定的，那么如何進(jìn)行修改和調(diào)整來解決問題？設(shè)計中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作 高效的團(tuán)隊(duì)1. 氛圍非正式、放松的和舒適的2. 所有的成員都參加討論3. 團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)能被充分的理解接受 4. 成員們能傾聽彼此的意見5. 存在不同意見，但團(tuán)隊(duì)允許它的存在6. 絕大多數(shù)的決定能取得某種共識 7. 批評是經(jīng)常的、坦誠的和建設(shè)性的；不是針對個人的8. 成員們能自由地表達(dá)感受和想法9. 行動：分配明確，得到接受10. 領(lǐng)導(dǎo)者并不獨(dú)裁11. 集團(tuán)對行動進(jìn)行評估并解決問題設(shè)計中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作 低效的團(tuán)隊(duì)1. 氛圍互不關(guān)心無聊 或 緊張

11、對抗2. 少數(shù)團(tuán)隊(duì)成員居于支配地位3. 旁觀者難以理解團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)4. 團(tuán)隊(duì)成員不互相傾聽，討論時各執(zhí)一詞5. 分歧沒有被有效地加以處理6. 在真正需要關(guān)注的事情解決之前就貿(mào)然行動7. 行動：不清晰該做什么？誰來做？8. 領(lǐng)導(dǎo)者明顯表現(xiàn)出太軟弱或太強(qiáng)硬 9. 提出批評的時候令人尷尬，甚至導(dǎo)致對抗10. 個人感受都隱藏起來了11. 集團(tuán)對團(tuán)隊(duì)的成績和進(jìn)展不進(jìn)行檢查來源來源: Parker, Team Players and Teamwork Boeing的團(tuán)隊(duì)協(xié)作戒律1. 每個成員都為團(tuán)隊(duì)的進(jìn)展與成功負(fù)責(zé)2. 參加所有的團(tuán)隊(duì)會議并且準(zhǔn)時達(dá)到3. 按計劃分配任務(wù)4. 傾聽并尊重其他成員的觀點(diǎn)5. 對想法進(jìn)行批評，而不是對人6. 利