民用飛機總體設計

前言

國務院在2007年2月底批準了大型飛機研制重大科技專項正式立項，得到全國上下各方面的關注。“大型飛機”工程項目作為創(chuàng)新型國家的標志工程重新燃起我們國家和人民共同承載著“航空報國夢”的巨大熱情。對于所有從事航空事業(yè)的工作者，這是歷史賦予的使命和挑戰(zhàn)。1903年12月17日，美國萊特兄弟制作的世界第一架有動力、可操縱、重于空氣的載人飛行器試飛成功，標志著人類飛行的夢想變成了現(xiàn)實。飛機作為20世紀最重大的科技成果之一，是人類科技創(chuàng)新能力與工業(yè)化生產(chǎn)形式相結合的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代科學技術的集大成者。軍事和民生對飛機的需求促進了飛機迅速而不間斷的發(fā)展，應用和體現(xiàn)了當代科學技術的最新成果；而航空領域的持續(xù)探索和不斷創(chuàng)新，為諸多學科的發(fā)展和相關技術的突破提供了強勁動力。航空工業(yè)已經(jīng)成為知識密集、技術密集、高附加值、低消耗的產(chǎn)業(yè)。從大型飛機工程項目開始論證到確定為《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》的十六個重大專項之一，直至立項通過，不僅使全國上下重視起我國自主航空事業(yè)，而且使我們的人民、政府理解了我國航空事業(yè)半個世紀發(fā)展的艱辛和成績。大型飛機重大專項正式立項和啟動使我們的民用航空進入新紀元。經(jīng)過50多年的風雨歷程，當今中國的航空工業(yè)已經(jīng)步入了科學、理性的發(fā)展軌道。大型客機項目其產(chǎn)業(yè)鏈長、輻射面寬、對國家綜合實力帶動性強，在國民經(jīng)濟發(fā)展和科學技術進步中發(fā)揮著重要作用，我國的航空工業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇。

內容概要

大型飛機是高度復雜的大系統(tǒng)，涉及眾多學科與技術的綜合?，F(xiàn)代民機設計朝著全球分布、協(xié)同設計與制造的方向發(fā)展，對飛機的安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性和舒適性提出了更高的要求。本書以介紹現(xiàn)代民機設計的理念、思路、技術和方法為重點，內容涵蓋總體氣動、材料結構、航電、動力裝置、飛控系統(tǒng)等傳統(tǒng)學科，又包括構型管理、適航等與民用飛機密切相關的學科。    本書面向航空航天工程飛行器設計專業(yè)，適合高年級本科生和研究生使用，也可供工程設計人員參考。

書籍目錄

1  緒論2  飛機設計過程  2.1  簡介  2.2  航空市場分析  2.3  設計要求  2.4  設計過程  2.5  綜合與優(yōu)化3  總體布局分析  3.1  總體布局  3.2  非常規(guī)布局4  總體  參數(shù)確定  4.1  飛行任務剖面  4.2  初始重量估算  4.3  推重比和翼載  4.4  翼載和推重比的使用5  氣動設計  5.1  部件氣動設計  5.2  氣動特性計算  5.3  基于CFD的氣動優(yōu)化設計  5.4  風洞試驗6  載荷、材料與結構強度  6.1  飛機載荷  6.2  結構布局設計  6.3  結構強度設計  6.4  有限元分析  6.5  氣動彈性設計7  駕駛艙、客艙與貨艙  7.1  駕駛艙  7.2  客艙設計  7.3  貨艙與后機身8  動力裝置  8.1  發(fā)動機特性  8.2  發(fā)動機安裝  8.3  防火保障系統(tǒng)  8.4  發(fā)動機噪聲與排放9  主要系統(tǒng)  9.1  起落架系統(tǒng)  9.2  航電系統(tǒng)  9.3  操縱系統(tǒng)  9.4  燃油系統(tǒng)  9.5  液壓系統(tǒng)  9.6  供電系統(tǒng)  9.7  環(huán)控與救生及其他系統(tǒng)10  重量和平衡  10.1  部件重量估算法  10.2  其他重量估算方法  10.3  重心位置估算和全機重量表11  性能分析  11.1  飛機設計中的性能工作  11.2  基本概念和計算公式  11.3  性能計算方法  11.4  性能分析的意義20612  操穩(wěn)特性  12.1  運動穩(wěn)定性  12.2  操縱性  12.3  縱向運動和橫側運動  12.4  縱向穩(wěn)定性和操縱性  12.5  橫側穩(wěn)定性和操縱性  12.6  影響操縱性與穩(wěn)定性的因素  12.7  現(xiàn)代技術發(fā)展13  經(jīng)濟性分析  13.1  成本概念與評估方法  13.2  飛機經(jīng)濟性分析與計算方法  13.3  DOC算例  13.4  基于經(jīng)濟性的設計14  構型管理  14.1  構型管理概述  14.2  構型管理的內容  14.3  構型管理的應用  14.4  構型管理發(fā)展趨勢15  適航標準  15.1  適航的目標  15.2  適航的來源及發(fā)展  15.3  適航的內容和工作  15.4  適航與設計的密切關系  15.5  環(huán)保因素16  設計舉例  16.1  市場分析  16.2  設計任務書  16.3  參數(shù)確定  16.4  發(fā)動機選型  16.5  客艙布局   16.6  機翼設計  16.7  氣動力估算  16.8  性能估算  16.9  飛機設計方案17  其他類型民用飛行器介紹  17.1  撲翼飛機  17.2  飛艇  17.3  聯(lián)翼布局  17.4  雙機身飛機  17.5  地效飛行器  17.6  高超聲速商務機  17.7  無人機附錄l  大氣數(shù)據(jù)計算公式附錄2  速度轉換公式附錄3  國際標準大氣參數(shù)表附錄4  主要支線客機數(shù)據(jù)附錄5  主要空客飛機參考數(shù)據(jù)附錄6  主要波音飛機參考數(shù)據(jù)(一)附錄7  主要波音飛機參考數(shù)據(jù)(二)附錄8  主要發(fā)動機參考數(shù)據(jù)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：民用航空市場的巨大誘惑導致許多國家和公司投入大量的財力和人力進行研發(fā)，力圖占據(jù)一席之地，然而失敗的例子也比比皆是。空客公司之所以能夠成功，除了其成立初期各參與國所具有的雄厚的工業(yè)基礎和長期的國家支持外，其對市場的把握起了非常關鍵的作用。當時，波音公司正集中于B747機型的研發(fā)，空客首選機型雙通道A300占據(jù)了尚待開發(fā)的市場段，避開了與波音公司當時的機型的直接競爭，從而奠定了其取得市場成功的良好基礎。空客將成熟技術與準確的市場把握相結合，一度成為以銷售飛機數(shù)目和營業(yè)額計算都為首的世界第一大飛機制造商。航空市場受到多種因素的綜合影響，包括世界經(jīng)濟的整體走向、油價的波動以及突發(fā)事件等。同時航空公司的采購決策還容易受到政治因素的影響。這些因素決定了航空市場具有很大的不確定性。尤其是任何一種機型的研發(fā)一般需要10年左右的時間，因此民機制造商對未來市場的把握在很大程度上決定了項目的成敗。另一方面，航空工業(yè)的發(fā)展受到技術發(fā)展的推動，在安全性、經(jīng)濟性、舒適性等方面的要求越來越高，因此民機制造商需要綜合考慮技術的先進性、成熟度，實現(xiàn)成本，市場預期和潛在的競爭機型，以便降低推出新機型的風險。波音公司和空中客車公司通常會定期或不定期推出市場預期報告，預測未來民用航空市場的總體走向以及對客機和貨機的需求，雙方在2008年發(fā)布報告對2008～2020年的市場發(fā)布了大致相同的預測，由于亞洲和中東地區(qū)航空市場的高速穩(wěn)定發(fā)展，對客機和貨機的需求將持續(xù)增長。雙方對中國市場的發(fā)展都非常樂觀。隨著我國經(jīng)濟維持相對高速的穩(wěn)定發(fā)展，對航空運輸需求的增長也將持續(xù)。這一宏觀經(jīng)濟背景為我國發(fā)展自身的民用航空工業(yè)提供了良好的條件，同時，不斷增強的綜合國力和科技發(fā)展水平，以及參與國際分工合作所積累的經(jīng)驗也奠定了堅實的基礎，再加上國家發(fā)展航空工業(yè)的戰(zhàn)略決策，可以說，目前是我國航空工業(yè)發(fā)展所面臨的最好的時機。但同時也面臨巨大的挑戰(zhàn)。開放的國內民航市場使得競爭非常激烈，人才短缺成為航空工業(yè)發(fā)展的制約因素，在許多技術領域還存在較大的技術差距。

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《民用飛機總體設計》是國際出版基金資助項目。

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