1、第 页 飞机设计研究所飞机设计研究所航空科学与工程学院航空科学与工程学院飞机总体设计飞机总体设计第二讲第二讲 1第二讲第二讲 飞机设计的依据飞机设计的依据2.1 飞机的设计要求飞机的设计要求2.2 飞机的设计规范飞机的设计规范2.3 飞机的总体技术指标飞机的总体技术指标2.4 设计要求示例设计要求示例22.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v设计要求的提出设计要求的提出军用飞机军用飞机 通常由军方根据如下因素提出：通常由军方根据如下因素提出： 政治上，未来政治环境和冲突规模的估计政治上，未来政治环境和冲突规模的估计 经济上，全寿命费用和承受能力的估计经济上，全寿命费用和承受能力的估计 技术上，未
2、来敌机发展的估计和新技术的风险技术上，未来敌机发展的估计和新技术的风险分析分析 来源：来源： 方宝瑞方宝瑞. 飞机气动布局设计飞机气动布局设计32.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v设计要求的提出设计要求的提出民用飞机民用飞机 民用飞机很难说有什么民用飞机很难说有什么“固定客户固定客户”，因，因此要发展什么样的飞机，一般由飞机公司此要发展什么样的飞机，一般由飞机公司提出初步设想，经过与可能用户的商讨，提出初步设想，经过与可能用户的商讨，再制定设计要求再制定设计要求 设计要求也需要有正确的预见性，因此必设计要求也需要有正确的预见性，因此必须必须进行长期的市场调查和详细的分析须必须进行长期的市场调
3、查和详细的分析研究研究 来源：来源： 方宝瑞方宝瑞. 飞机气动布局设计飞机气动布局设计42.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v飞机设计要求是一项技术文件，没有飞机设计要求是一项技术文件，没有固定格式固定格式v飞机设计要求的基本内容飞机设计要求的基本内容 飞机的用途和任务飞机的用途和任务 所设计的飞机是民用机还是军用机？所设计的飞机是民用机还是军用机？ 主要用途是什么？主要用途是什么？ 其他用途又是什么？其他用途又是什么？52.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v飞机设计要求的基本内容（续）飞机设计要求的基本内容（续） 任务剖面任务剖面 简单剖面：简单剖面：起飞爬升起飞爬升巡航待机巡航待机下降着陆
4、下降着陆62.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v飞机设计要求的基本内容（续）飞机设计要求的基本内容（续） 任务剖面任务剖面 作战剖面：作战剖面：起飞爬升起飞爬升巡航待机巡航待机 下降投弹下降投弹爬升巡航爬升巡航待机下降待机下降着陆着陆72.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v飞机设计要求的基本内容（续）飞机设计要求的基本内容（续） 任务剖面任务剖面82.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v飞机设计要求的基本内容（续）飞机设计要求的基本内容（续） 飞行性能飞行性能 最大飞行速度最大飞行速度 升限升限 航程航程 爬升性能爬升性能 加速性能加速性能 减速性能减速性能 盘旋性能盘旋性能 起降性能起降性能9
5、2.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v飞机设计要求的基本内容（续）飞机设计要求的基本内容（续） 有效载荷（有效载荷（Payload） 军机（飞行员、武器）军机（飞行员、武器） 民机民机 （机组、乘客、货物）（机组、乘客、货物） 功能系统功能系统 航电、安全、飞控等航电、安全、飞控等 使用维护要求使用维护要求102.1 飞机的设计要求飞机的设计要求v飞机设计要求的基本内容（续）飞机设计要求的基本内容（续） 机体结构方面的要求机体结构方面的要求 正、负最大过载正、负最大过载 承受动强度、使用寿命承受动强度、使用寿命 研制周期和费用研制周期和费用 民机的经济性指标民机的经济性指标 制造成本制造成本
6、直接运营成本（直接运营成本（Direct operating costs，DOC）112.2 飞机的设计规范飞机的设计规范v飞机设计规范由国家的有关部门制定和颁飞机设计规范由国家的有关部门制定和颁布，是指导飞机设计工作的通用性技术文件布，是指导飞机设计工作的通用性技术文件v对各类飞机作了许多指令性的规定对各类飞机作了许多指令性的规定l飞机的设计情况飞机的设计情况l安全系数安全系数l过载系数过载系数l飞行载荷飞行载荷l突风载荷突风载荷l飞行品质飞行品质l飞行包线飞行包线l起飞与着陆的要求起飞与着陆的要求l飞机重心的稳定性裕度飞机重心的稳定性裕度l强度和刚度强度和刚度122.2 飞机的设计规范飞机
7、的设计规范v典型的设计规范典型的设计规范 美国美国 军用飞机设计规范（军用飞机设计规范（MIL） 联邦适航性条例（联邦适航性条例（FAR-25、FAR-23） 中国中国 军用飞机强度规范军用飞机强度规范 中国民用航空规章（中国民用航空规章（CCAR-25、CCAR-23 ）132.3 飞机的总体技术指标飞机的总体技术指标v制定制定 由总设计师和总体设计部门，根据飞机使用技由总设计师和总体设计部门，根据飞机使用技术要求或战术技术要求，以及有关的设计规范术要求或战术技术要求，以及有关的设计规范和适航标准等文件而制定和适航标准等文件而制定v目的目的 为了全面指导和协调整个飞机设计的工作为了全面指导和
8、协调整个飞机设计的工作v内容内容 飞机设计要求的具体化和某些必要的补充飞机设计要求的具体化和某些必要的补充 考虑当前和今后一个时期内，该指标有一定的考虑当前和今后一个时期内，该指标有一定的先进性和现实可能性先进性和现实可能性14v具体项目具体项目 最大使用过载最大使用过载 最大最大速压最大最大速压 温度指标温度指标 飞行包线飞行包线 飞机的飞行特征飞机的飞行特征 和飞行高度的范围和飞行高度的范围 maxmaxmaxmaxqqq对应于某高度下的最大速度对应于某高度下的最大速度“裕度裕度”maxqmaxq2.3 飞机的总体技术指标飞机的总体技术指标152.4 设计要求示例设计要求示例v类型与用途类
9、型与用途 作为与先进战术战斗机（Advanced Tactical Fighter，ATF）进行“高低搭配”的低端机型 执行空对空作战的 单座轻型战斗机 尽可能地采用新技术 以满足任务要求来源：来源：Aircraft Engine Design,1987 (2nd Edition, 2002)162.4 设计要求示例设计要求示例v任务剖面任务剖面14个任务段个任务段20个任务段！个任务段！172.4 设计要求示例设计要求示例v任务剖面任务剖面序号任务段名称任务段数据1起飞起飞时间=3min、起飞滑跑距离=304.80m、最小失速速度=53.34m/s、机场海拔高度=609.60m、跑道摩阻系数
10、=0.052水平加速所在高度=609.60m、起始速度=0.18Ma、终止速度=0.70Ma、水平加速允许时间=30.42s、军用推力状态3加速爬升起始高度=609.60m、终止高度=13106.4m、起始速度=0.70Ma、终止速度=0. 90Ma、军用推力状态4巡航巡航高度=13106.4m、巡航速度=0. 90Ma、巡航距离=277.8km5下降起始高度=13106.4m、终止高度=9144. 0m6巡逻待机待机高度=9144.0m、待机速度=0. 68Ma、待机时间=0.33h182.4 设计要求示例设计要求示例v任务剖面任务剖面7水平加速所在高度=9144.0m、起始速度=0.68M
11、a、终止速度=1.50Ma、水平加速允许时间=50s、最大推力状态8巡航巡航高度=9144.0m、巡航速度=1.5Ma、巡航距离=185.2km9格斗盘旋盘旋高度=9144.0m、盘旋速度=1.6Ma、盘旋圈数=110格斗盘旋盘旋高度=9144.0m、盘旋速度=0.9Ma、盘旋圈数=211水平加速所在高度=9144.0m、起始速度=0.8Ma、终止速度=1.60Ma、水平加速允许时间=50s、最大推力状态12投放有效载荷投放的有效载荷的重量=295.74kg （2枚AMRAAM导弹）13投放有效载荷投放的有效载荷的重量=298.0kg （2枚AIM-9L导弹和1/2的炮弹）192.4 设计要求
12、示例设计要求示例v任务剖面任务剖面14巡航巡航高度=9144.0m、巡航速度=1.5Ma、巡航距离=46.3km15减速爬升起始高度=9144. 0m、终止高度=13106.4m、起始速度=1.5Ma、终止速度=0. 9Ma、军用推力状态16巡航巡航高度=13106.4m、巡航速度=0.9Ma、巡航距离=277.8km17下降起始高度=13106.4m、终止高度=3048.0m18巡逻待机待机高度=3048.0m、待机速度=0.3Ma、待机时间=0.33h19下降起始高度=3048.0m、终止高度=1000.0m20着陆进场高度=1000.0m、着陆接地速度=70m/s、着陆滑跑距离=304.
13、8m、机场海拔高度=609.6m、跑道摩阻系数=0.4202.4 设计要求示例设计要求示例v性能要求性能要求起飞距离1500 ft 着陆距离1500 ft 最大速度2.0Ma /40k ft 超音速巡航要求1.5Ma /30k ft 加速性能0.8-1.6Ma /30k ftt50 s 持续盘旋过载n5 at 0.9 /30k ftn5 at 1.6Ma /30k ft212.4 设计要求示例设计要求示例v有效载荷有效载荷 飞行员飞行员 1名名 武器武器 AMRAAM 2 326 lb/枚 AIM-9L 2 191 lb/枚 25mm机炮 1 270 lb 炮弹 500 550 lb22复复 习习 题题1. 飞机的设计要求有哪些基本内容？飞机的设计要求有哪些基本内容？ 23 谢 谢！
