多功能飞行器设计与实现(总体设计)

模型飞机总体设计,1.什么是飞机设计？,所谓设计，便是创制某一产品之前的构思和体现这一构思结果的过程工程设计是指设计人员应用自然规律，通过分析、综合和创造思维将设计要求（系统要求）转化为一组能完整描述系统的参数（文档或图纸）的活动过程,1.什么是飞机设计？,飞机设计是指设计人员应用气动、结构、动力、材料、工艺等学科知识通过分析综合和创造思维，将设计要求转化为一组能完整描述飞机的参数的过程,1.什么是飞机设计？,飞机研制过程五个阶段的划分方式论证阶段研究设计新飞机的可行性方案阶段设计出可行的飞机总体技术方案工程研制阶段进行详细设计，提供图纸试制原型机设计定型阶段进行定型试飞生产定型阶段少量改进，小批量生产,2.什么是飞机总体设计？,军用飞机的一般研制过程,论证阶段,方案阶段,工程研制阶段,设计定型阶段,生产定型阶段,进一步改进,分析使用环境拟定设计要求,方案概念研究论证设计要求可行性,决策,战术技术要求及概念性方案,三面图总体布置理论图结构受力系统全机各分系统设计要求发动机及主要机载设备选定,决策,全尺寸样机研制任务书,是,否,否,是,飞机详细设计成品配套飞机试制地面模拟实验机上地面实验空、地勤培训及试飞准备,决策,原型机,否,是,调整试飞定型试飞,决策,定型试飞报告,否,是,建立生产线稳定工艺批生产飞机试飞鉴定,决策,批生产飞机交付部队,否,是,3.总体设计的特点,科学性与创造性应用航空科学技术相关的众多领域（如空气动力学、结构力学、材料学、自动控制、动力技术、隐身技术）的成果,3.总体设计的特点,反复循环迭代的过程,概念设计流程,参数选择与权衡研究,设计分析,设计方案,设计要求,“DesignWheel”,3.总体设计的特点,高度的综合性综合考虑设计要求的各个方面，进行不同学科专业间的权衡与协调,气动力把机身、发动机、起落架这样降低气动效率的部件统统去掉！,动力装置飞机？“会飞的发动机”？！,重量重量工程师的梦想航模飞机？,布鲁恩米勒,从孤立专业的角度设计出的飞机,K.D.伍德,P-51Mustang,F-16FightingFalcon,4.模型飞机总体设计的步骤,(1)飞机总体布局型式的选择飞机部件几何外形特征及装载布置方案的总称，如机翼、机身、尾翼及发动机、起落架安装位置、装载布置方案等不同的组合。,F-15D双座战斗机,4.模型飞机总体设计的步骤,根据配平翼面和机翼之间的相对位置和配平翼面的多少，通常分为以下几种型式正常式布局：水平尾翼位于机翼之后鸭式布局：水平尾翼位于机翼之前无尾布局：只有一对机翼，但立尾有无不确定三翼面布局：机翼前面有前翼，后面有平尾,4.模型飞机总体设计的步骤,(2)主要参数选择飞机的主要总体设计参数设计起飞重量W0(kg)动力装置海平面静推力T(kg)机翼面积S(m2)组合参数推重比T/W0翼载荷W0/S(kg/m2),4.模型飞机总体设计的步骤,(3)机翼参数选择翼型选择机翼外形设计机翼的增升装置和副翼,(4)尾翼布置及参数选择,翼型是构成翼面的重要部分，直接影响到飞机的性能和飞行品质选择翼型时不仅要满足气动要求，还须兼顾结构、强度及工艺的需要,S机翼参考面积；l机翼展长；b0翼根弦长；b1翼尖弦长；机翼展弦比；机翼前缘后掠角；根梢比（梯形比）;翼型相对厚度;扭转角,展弦比展弦比越大，翼尖效应（翼尖处下面高压气流流向上翼面，减小了翼尖附近的升力）对机翼影响区比例越小其升力线斜率即升阻比都较大由于翼尖涡减小了翼尖处的有效迎角，所以小展弦比机翼的失速迎角大,副翼布置在机翼后缘两侧的横向操纵面，其作用是提供足够大的滚转力矩，保证满足飞机对横向操纵性的要求。,副翼的初步参数选取副翼面积相对机翼面积一般在5%7%；副翼相对弦长约为20%25%；如采用襟副翼，即后缘襟翼与副翼合成一块，其相对展长可达60%80%。一般副翼偏角a不超过25。,副翼选取曲线范围,4.模型飞机总体设计的步骤,(4)尾翼布置及参数选择,尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，是飞机纵向和侧向上的平衡、稳定及操纵机构。尾翼设计的成败，直接关系到飞机的稳定性和操纵性，同时在一定程度上影响飞机的飞行性能，如速度、升限等，所以尾翼是根据飞机的操纵、稳定性要求进行设计的。,初步选择通常是参照同类飞机的统计资料选择适当的尾容量,平尾,LHT（Lh）-尾力臂SHT-平尾面积Cw（bA）-机翼平均气动弦长Sw-机翼全面积,立尾,LVT(Lv)-尾力臂SVT-立尾面积bw（l）-机翼翼展Sw-机翼全面积,4.模型飞机总体设计的步骤,(5)模型飞机的稳定性俯仰稳定系数：Api=,俯仰安定度：,整架模型飞机的焦点位置：,4.模型飞机总体设计的步骤,(6)发动机及起落架安排,主要几何参数：擦地角防倒立角前、主轮距b停机角,4.模型飞机总体设计的步骤,(7)飞机内部的布置,对飞机内部各舱段的成品设备及管路、电缆等的通路进行布置和协调，如接收机，舵机，动力电池，电调等。在总体布置的基础上对飞机的几何外形进行修形与完善。对飞机的重量、重心位置进行校核。,5.总体设计中要注意的几个问题,设计中的团队协作参数的计算及其合理性性能与结构，工艺之间的平衡各个小组之间的协调时间节点,end,设计中的团队协作,什么是团队协作（Teamwork）?不是让大家坐在一起做同样的家庭作业是:-一起明确需要解决的问题-每个团队成员都负责某一特定任务并开展工作-在团队会议上把每项任务的结果集合起来，并且确定：我们是否已经解决了问题？-如果回答是肯定的，那么确定下一步该做什么？如果是否定的，那么如何进行修改和调整来解决问题？,设计中的团队协作,高效的团队1.氛围非正式、放松的和舒适的2.所有的成员都参加讨论3.团队的目标能被充分的理解接受4.成员们能倾听彼此的意见5.存在不同意见，但团队允许它的存在6.绝大多数的决定能取得某种共识7.批评是经常的、坦诚的和建设性的；不是针对个人的8.成员们能自由地表达感受和想法9.行动：分配明确，得到接受10.领导者并不独裁11.集团对行动进行评估并解决问题,设计中的团队协作,低效的团队1.氛围互不关心无聊或紧张对抗2.少数团队成员居于支配地位3.旁观者难以理解团队的目标4.团队成员不互相倾听，讨论时各执一词5.分歧没有被有效地加以处理6.在真正需要关注的事情解决之前就贸然行动7.行动：不清晰该做什么？谁来做？8.领导者明显表现出太软弱或太强硬9.提出批评的时候令人尴尬，甚至导致对抗10.个人感受都隐藏起来了11.集团对团队的成绩和进展不进行检查来源:Parker,TeamPlayersandTeamwork,Boeing的团队协作戒律1.每个成员都为团队的进展与成功负责2.参加所有的团队会议并且准时达到3.按计划分配任务4.倾听并尊重其他成员的观点5.对想法进行批评，而不是对人6.利用并且