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飞机设计分析绘图、空气动力翼形设计、数字风洞仿真 飞机设计性能分析软件 飞机 3D 绘图软件 UAV 设计绘图 飞机设计分析书籍 适用于 FAR23/25 规范飞机、UAV 无人驾驶飞机、军用飞机、与超轻飞机的初步设计与性能分析 AAA 最新版 v3.0 功能已经包括 UAV 无人驾驶飞机与 V-Tail 飞机的设计分析 AAA 飞机设计软件飞机设计软件 Advanced Aircraft Analysis ( AAA ) 飞机设计分析软件为美国飞机设计大师 Dr. Jan Roskam 设立之 DAR 公司所开发， 适用于 FAR23、 FAR25、 UAV 无人驾驶飞机与 Military 规范， 为全球飞机公司(如 波音公司)、政府部门(如 FAA)与学校采用于飞机初步设计、分析、与 3-D 绘图的一套完整软件工具。 计算理论根据 Dr. Roskam 与蓝川滔教授所著的 11 本飞机设计书籍。 使用者参照软件中的指引， 即可逐一计算完成飞机设计所需的每一项数据，同时可得知该一数据之计算公式、理论说明、与参考 书籍出处。 飞机外型尺寸的计算结果可输出至 AAA-CAD 飞机 3-D 绘图软件瞬间转为 3-D 绘图。 过 去飞机公司需费时数个月才能整合各部门完成一架新飞机的初步设计，现在使用 AAA 软件只要几天 就可快速获得完整飞机性能与飞行控制特性的数据，及 3-D 绘图。 过去学生一学期至多只能完成一 架飞机的设计数据，现在则可同时进行单引擎小飞机、中型商务客机、大型民航机、与军用飞机等设 计分析与 3-D 绘图。 近年来， 美日等国也相继运用 AAA 于模拟训练机的设计工作与飞航安全分析。 AAA 软件内含丰富专有名辞解释, 数学公式推导来源, 详细图解说明, 相关参考书目页次, 与设计范例等. 上图为 AAA 软件窗口与名辞图解窗口 AAA 飞机设计软件功能简介表 软件软件 Modules 功能功能 Features 参考书目参考书目 Books Weight 重量 分析飞行任务中各阶段飞机重量、燃油量 计算各部位重量、重心位置及力距 分析起飞 重量对气动力与推进力等的敏感度 Airplane Design Parts I, II, V Aerodynamics 空气动力 计算飞机的升力、阻力及气动力中心 分析飞机所需控制翼面的大小及种类 绘制各种升力、阻力、速度及控制翼面几何等关系 图 Airplane Design Parts I, II, VI Performance 性能 依据法规或任务需求的性能条件，如起飞跑道长 度，计算出飞机必备的诸元，如最小推力 由已知的飞机诸元，如推力与升力，计算出飞机的 Aerodynamics & Performance, Airplane Design Parts I, VII 各 项性能，如起飞时速度，爬升率等 Geometry 几何绘图 决定飞机机身、机翼、水平尾翼、垂直尾翼与控制 翼面的几何形状大小，并计算相关飞机的诸元如几 何中心，同时将结果立即修正空气动力等其它有关 诸元 绘制上述 2-D 飞机几何图 (飞机 3-D 绘图软件 A eroPack-Ashlar 介绍于后) Airplane Design Parts II, III Propulsion 推进 由引擎与螺旋桨制造商的推力数据 (uninstalled data) 计算出飞机的推力 (installed thrust) 计 算引擎进气口与出口的大小、压力的变化与阻力 Airplane Design Parts VI, II Stability & Control 稳定与控制 估算所有稳定性与控制性的导数 (derivatives) 由设计要求的稳定与控制特性，推算所需的控制翼 面 与制动力距的大小 Flight Dynamics I, Airplane Design Parts II, VI Dynamics 动力 分析飞机的 Open Loop 与 Closed Loop 的控制 系统动力特性 绘 制控制系统的 Bode 与 Root-Locus 图 Flight Dynamics I, II Loads 结构负载(受力) 分析 Load Factor 与速度的关系，绘制符合 FAR 23, FAR25, MIL-A8861(ASG) 的 V-n 图 计 算飞机各部位的负载 (受力) 以供结构分析 Airplane Design Part V Structures 结构 由结构采用的材料与受力情形，估算结构分部的重 量 Airplane Design Part V Cost 成本 估算飞机设计案的各项成本，包括研发、设计、制 造 与原型机 Airplane Design Part VIII AAA-CAD 飞机飞机 3D 绘图软件绘图软件 AAA-CAD 飞机 3D 绘图软件是采用欧美知名工业设计绘图软件 Concept Unlimited (CU) 为核 心，经 DAR 公司开发加入飞机绘图工具功能 AeroPack (AP) 而成。 AeroPack 飞机绘图功能组是由美国 DARcorporation 公司研发，包含十多项专门用于飞机设计 的绘图功能，并可将 Advanced Aircraft Analysis (AAA) 飞机设计软件相关飞机外形数据 (geometric data) 直接读入 CU 软件中， 立即呈现设计飞机的 3D 制图， 再利用 AAA-CAD 的各项 功能进行细部绘图。 AeroPack 飞机绘图功能组 AeroPack 飞机绘图工具组包含以下 11 种独特的功能： a. 绘制机翼 airfoil & wing 1. Create Airfoil 由 NACA 方程式或图点档案直接绘出 airfoil。 软件包含超过 1000 个 NACA airfoil 数据库， 直接输入 4 码、5 码或 6 码 NACA 代号，即可自动绘出标准 airfoil。 2. Wing Planform 绘制飞机各升力翼面 (如 wing, stabilizer, elevator, rudder, flap )，可在定义 span, root chord, tip chord, sweep, aspect ratio, taper ratio, surface area 等不同组合的数据之后，瞬间自动绘出 3-D 翼面。 3. MGC 绘制 Mean Geometry Chord (MGC)， 可经由直接点选一个 straight tapered surface 之 root chord 与 tip chord (或 cranked surface 之 root chord, intermediate chord, 与 tip chord)。 b. 绘制机身,引擎, 导风道 (fuselage, nacelle, & ducts) 4. Polyconic Surfaces 绘制各飞机具连续曲面的部位，与处理曲面的相切与接合。 5. Space Spline 以制两条曲线直接绘制其在空间中之交割线。 c. 计算有关飞机的几何特性 (长度, 面积, 体积, 曲线长, 遮蔽图) 6. Preimeter Curve 计算与绘制出周长曲线以供分析一表面的 wetted area。 一飞机的周长曲线斜率 (wetted areas) 若有急升或急降，皆显示有不理想的表面特性 (例如阻力较大)。 7. Area / CG Curve 计算与绘制出飞机各部位的剖面积机分线与重心线，以便计算容积与分析阻力。 8. Sum Curve 将数个 area curves 加总计算并绘制总合曲线。 9. Obscuration Plot 绘制飞行员, 雷达天线, 感应讯号器等的视野 (field of view)。 10.Cure Integration 对曲线作积分以计算面积或容积。 d. 输入 AAA 几何数据 11.Import Airplane 输入 AAA 软件的飞机几何数据文件 .geo，可瞬间绘制出飞机主要部位的 3-D 图，包 括：fuselage, wing with control surfaces, horizontal tail with control surfaces, carnard with control surface, nacelle, tailbooms, stores。 AAA 飞机设计书籍系列飞机设计书籍系列 美国堪萨斯大学航天工程系教授 Dr. Jan Roskam 所著作的 12 本有关飞机设计， 飞行动力 学，空气动力学与飞机性能的书籍内容，共达 4,800 页，是一套完整、详尽、有系统的飞 机设计教科书与参考书，也是历年来国内外学校航空工程学系所经常采用的教科书，亦是飞 机设计人员重要的参考书。 这 12 本书籍融合成为一套全球销售将近十年的 Advanced Aircraft Analysis ( AAA ) 飞机设计分析软件。 其中一本 Airplane Aerodynamics & Performance (飞机空气动力学与性能)是与蓝川滔教授 Dr. Chuan-Tau Edward Lan 合着。 DAR 飞机设计书籍 书名、 作者及内容简介 页数 相关 AAA 软件 Airplane Design Part I : Preliminary Sizing of Airplanes 飞机设计第一册：飞机的初步计算 作者：Dr. Jan Roskam 详述一个快速的方法，计算起飞重量、燃油重量、机翼面积、起飞与降落的升 202 Weight， Aerodynamics， Performance 力、与起飞时推力等的相互关系，以获得飞机最主要诸元总量的一个合理与合 于法规的初步计算 Airplane Design Part II : Preliminary Configuration Design and Integration of the Propulsion System 飞机设计第二册：初步外形设计与推进系统整合 作者：Dr. Jan Roskam 本册详述飞机初步外形设计的 16 个步骤，逐一导引读者，以最少的时间来判 断该外形设计是否可行。 本册 Part II 与 Part I 所述的初步计算与设计方法， 通称为 Class I Methods。 当一个设计案通过 Class I Methods 的可行性检验 后， 即可进入 Part III Part VIII 的更精确计算与设计， 称为 Class II Methods 336 Weight， Aerodynamics， Geometry Airplane Design Part III : Layout Design of Cockpit, Fuselage, Wing and Empannage Cutaways and inboard Profiles 飞机设计第三册：驾驶舱、机身、机翼、操控部位、与推进系统的配置设计， 以及剖面图示 作者：Dr. Jan Roskam 本册以丰富的实际范例与经验，说明飞机各主要部位的配置设计，提供读者广 泛考虑的依据 454 Weight Airplane Design Part IV : Layout Design of Landing Gear and Systems 飞机设计第四册：起落架与各系统 作者：Dr. Jan Roskam 本册逐项讨论飞机各内部系统的设计包括： 起落架、 武器挂载、 飞行控制机构、 燃油系统、油压系统、电路、空调环境、驾驶舱仪表、解冰、紧急逃生、给水 与废水，以及讨论飞行安全的定义与评估 416 Weight Airplane Design Part V : Component Weight Estimation 飞机设计第五册：细部重量设计 作者：Dr. Jan Roskam 本册先讨论一个统计经验方法，称为 Class I Method，用数个性能类似的实际 飞机细部重量比例为参考，以快速估计各部位的重量与惯性矩。 接着讨论几 个实际飞机制造者各自独特的 Class II Methods：将飞机各细部的重量与相关 的飞机性能，以经验公式表示，供设计者直接由飞机性能诸元及经验值，估计 细部重量 209 Weight，Loads， Structures Airplane Design Part VI : Preliminary Calculation of Aerodynamic, Thrust, and Power Characteristics 飞机设计第六册：空气动力与推力的特性 550 Aerodynamics， Propulsion， Stability & Control 作者：Dr. Jan Roskam 本册详细讨论计算飞机阻力、推力、升力、力矩，以及重要的飞机稳定性与控 制特性。 本册也是飞行动力学的重要参考书 Airplane Design Part VII : Determination of Stability, Control and Performance Characteristics : FAR and Military Requirements 飞机设计第七册：FAR 与 Military 规范下的稳定、控制、与性能特性 作者：Dr. Jan Roskam 本册主要讨论，在考虑 FAR23、FAR25、与 Military 的规范下，飞机设计的 稳定性、操控性、与飞行性能是否符合要求。本册也摘录相关的 FAR23、 FAR25、与 Military 规范 351 Performance Airplane Design Part VIII : Airplane Cost Estimation : Design, Development, Manufacturing and Operating 飞机设计第八册：研发、设计、制造、与使用等各项成本分析 作者：Dr. Jan Roskam 本册详述新飞机的研发、设计、制造、与使用等各阶段的成本计算，以及应注 意的考虑 368 Cost Airplane Aerodynamics and Performance 飞机设计第九册：飞机空气动力学与性能 作者：Dr. Jan Roskam，蓝川滔教授 详述基本空气动力学，机翼理论，推进系统、螺旋桨理论、飞行力学，以及起 飞、降落、爬升、操控、航程等飞行性能 752 Aerodynamics， Performance Airplane Flight Dynamics and Automatic Flight Control Part I 飞机设计第十册：飞行动力学与自动飞行控制上册 作者：Dr. Jan Roskam 本册主要为定义与分析，刚性（rigid）飞机所有的稳定性与控制导数。用物理 和数学的关点，详细解释每一项影响飞机稳定飞行与不稳定飞行的因素。 最 后讨论 Open Loop 控制与飞行质量（Flying Qualities） 576 Stability & Control， Dynamics Airplane Flight Dynamics and Automatic Flight Control Part II 飞机设计第十一册：飞行动力学与自动飞行控制下册 作者：Dr. Jan Roskam 本册先讨论弹性（elastic）飞机的稳定性与控制导数，再详述提升飞行稳定性 与操控性的方式，以及设计飞机自动飞行（auto pilot）的 Closed Loop 控制 系统。 381 Stability & Control Dynamics Roskams Airplane War Stories 飞机设计第十二册：Roskam 博士的飞机设计经验与教训 作者：Dr. Jan Roskam 本册详述美国飞机设计大师Dr. Jan Roskam其一生从事飞机设计的实际经验， 以及许多曾亲身参与飞机研发的成功故事与失败案例。 精彩内容包括自传与 一百多个故事案例与教训。 288 参考客户 全球超过 200 个主要飞机制造公司、政府航天部门、与学校航天系所采用了 AAA 软件与 DAR 飞机 设计分析书籍。 以下介绍几个用户谨供参考： Boeing、Cessna、Lockheed Martin、FAA、.南京 航空航天大学航空宇航学院、国立成功大学航天系、空军官校航空系、淡江大学航天系、国立台湾大 学机械系、国立虎尾技术学院飞机工程系、大同大学机械系、国防大学中正理工学院航空系、逢甲大 学航空系、汉翔航空工业股份有限公司、行政院飞航安全委员会. 以及其它国家的航天工业单位， 如： Aeronautical Development Agency (India), Aero Vodochody (Czech Republic), Aerosud (South Africa), Agency for Defense Development (South Korea), AQUILA (Germany), Australian Def Force Academy (Australia), Aviation Design Centre SME (Malaysia), Brazilian Aeronautical Commission (Brazil), Bristol Aerospace (Canada), British Aerospace (United Kingdom), CAE Electronics (Canada), Canadair (Canada), Diamond Aircraft Industries (Canada), Daewoo Heavy Industries (South Korea), de Havilland (Canada), Defense Materials Organization (Singapore), Defense Science Org (Singapore), DERA ETPS (United Kingdom), DGA (France), German Aerospace Center (DLR) (Germany), D.V. Enterprises (South Africa), Empire Test Pilots School (United Kingdom), Fachhochschule Munchen (Germany), GAMASA (Spain), General Scientific Canada (Canada), Global Co., Ltd. (Japan), Haarlem Polytech (The Netherlands), Hellenic Aerospace Industry (Greece), Hyundai (South Korea), Imperial College (United Kingdom), Impulse Aircraft (Germany ), Indian Institute of Science (India), Instituto Nacional de Tecnica Aerospacial (Spain), Israel Aircraft Industries (Israel), Israviation (Israel), ITU Ucak ve Belimleri (Turkey), Kathokieke Hogeschool Brugge (Belgium), Korea Aerospace Research Institute (South Korea), Korean Airlines (South Korea), Materialstab Luftfahrttechnik (Austrian), Mitsubishi Precision Co. LTD (Japan), National Aerospace Lab (India), National Aerospace Lab (Japan), National Research Council Canada (Canada), OIC IDS AeroStructures (United Kingdom), PT. IPTN (Indonesia), Rex Engineering (Hungary), Royal Melbourne IT (Australia), Ryerson Polytech (Canada), Saab (Sweden), Samsung (Japan), Selectronics (South Africa), Short Brothers (Northern Ireland), Singapore Aerospace (Singapore), Toyota Motor (Japan), TU Muenchen (Germany), TUSAS Aerospace (Turkey), Volvo (Sweden), Vulcan Air (Italy), Wobben Windpower Industria E Comercio (Brazil). Digital Wind Tunnel 数字风洞仿真软件数字风洞仿真软件 数字风洞仿真软件数字风洞仿真软件 Digital Wind Tunnel (DWT) 软件是由美国 AeroLogic 所研发, 为一使用于 3D 飞机机身与船舶 船体的设计. DWT 软件应用计算流体力学(CFD), 以低阶小板法(panel method)计算分析飞机性能参数(Stability)。 完整 DWT 软件包括: a. 飞机外形建模功能(Loftsman/P) b. 小板法数值计算功能(Cmarc) c. 后处理图形解析功能(Postmarc) DesignFOIL 空气动力翼形设计软件空气动力翼形设计软件 DesignFOIL 空气动力翼形设计软件是由美国 DreeseCode Software Company 所研发，使用于设计与分析各种形状 的空气动力翼面(airfoil )，应用在飞机、汽车、快艇、风扇叶片等设计或性能改良，以提高升力、降低阻力、达到省油 的或提升效能等。 计算所得 Cl, Cd, Cm 等值可应用于 AAA 飞机设计分析软件中。 DesignFOIL 软件功能软件功能 DesignFOIL 空气动力翼形设计软件 主要功能与规格： 1. SNACK(the Super Numerical Airfoil Creation Kit)： 技术核心 2. 1200 个个 NACA airfoils 数据库数据库： 内含完整 NACA 4-5-6-7-8-16 系列翼形数据， 可立即绘制与分析每一个 airfoil 的空气动力 (NACA 为美国太空总署 NASA 早期的名称) 3. 创造自己的空气动力翼形形状创造自己的空气动力翼形形状： 如果你不满意 NACA airfoils，可使用 Design-It-Yourself Airfoil 功能，快速 DIY 自己的 airfoil 4. 襟翼襟翼(flap) 设计设计： 如果要加设襟