2.0飞机总体设计复习提纲2016

一、 填空题（每空2分，共30分）

1.

2.

3. 按照三个主要阶段的划分方式，飞机设计包括 概念设计 ， 初步设计 和 详细设计 。2飞机结构和刚度规范中，通常规定安全系数为 1.5 。 3机翼的主要平面形状参数中的组合参数有 展弦比 ， 根梢比 。4最重要的三个飞机总体设计参数是 正常起飞重量 ， 推重比 ， 翼载荷 。 5武器的外挂方式包括（列举3种） 机身外挂 ， 机翼外挂 ， 半埋式安装 。6根据衡量进气道工作效率的重要参数，一个设计良好的进气道应当 总

压恢复高 ， 出口畸变小 ， 阻力低 ， 工作稳定 。7布置前三点式起落架时应该考虑的主要集合参数包括 擦地角 ， 防倒立角 ， 防侧翻角 ， 前轮距 ， 主轮距 。8飞机进气道设计主要包含三个性能参数，分别是 进气道出口总压恢复 ， 出口流场畸变 ， 进气道阻力 。9机翼常见的的增升装置包括：前缘缝翼、前缘襟翼、后缘襟翼。10发动机类型包括：活塞式发动机、涡轮螺旋桨、涡轮风扇、涡轮桨扇、冲压喷气、液体火箭发动机等。 4.

5.

6.

7. 11飞机的燃油包括三部分，分别是 任务燃油 ， 备用燃油 ， 死油 。12起落架的布局形式有：前三点式、后三点式、四轮式、自行车式和小车式。 13起落架的结构型式：构架式，支柱套筒式，摇臂式14起落架刹车装置分为：弯块式刹车装置、胶囊式刹车装置、多盘式刹车装置 15飞机的阻力包括：摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力、诱导阻力、波阻。16飞机的横侧操纵通常用副翼、襟副翼、扰流片、差动平尾来实现。 17上反角可提高横向安定性，为避免横向安定性过大，大后掠翼飞机一般采用一定的下反角。18机翼扭转包括几何扭转和气动扭转，可以延缓翼梢气流失速。19一般来说，若采用涡轮风扇发动机，亚音速飞机采用高涵道比发动机，超音速飞机采用低涵道比发动机。20在机翼和机身的各种相对位置中，二者之间的气动干扰以 中单翼 的气动干扰最小， 下单翼 更适应民用航空运输飞机的要求。21飞机燃油箱通常有三种类型，包括 整体油箱 ， 软油箱 ， 独立油箱 。22飞机的起飞重量一般情况下的组成包括 乘员重量 ， 装载重量 ， 燃油重量 ， 空机重量 。23在结构耐久性设计中，结构的设计使用寿命要 小于 结构的经济寿命。（图4.25）24机翼主要考虑的内力包括：垂直剪力Qn ，垂直弯矩Mn ，水平剪力Qh ，水平弯矩Mh

和扭矩Mz 。25每排座位不多于6个1条过道；每排7～12座2条过道；每排大于12座3条或3条以上过道。26应急出口分为四个等级，一对I 型应急出口允许约45人使用，一对A 型应急出口允许110人使用。27应急出口的数量和布置应便于旅客的迅速撤离，对于客座量大于44座的飞机，要求全部乘员能在90S 内从飞机撤离至地面。28发动机进气系统的主要用途就是把进来的空气在能量损失最小的情况下减速到压气机要求的进口速度。衡量进气道工作效率的重要参数是进气道出口总压恢复。29进气道的四种基本形式NACA 平贴式进气道、皮托管式进气道，锥型进气道和二维斜板式进气道。30燃油自动控制系统用来保证当飞机燃油消耗时飞机的重心保持在给定的范围内。31目前，寿命周期费用分析的方法主要有类比法、参数法和工程估算法三种。

名词解释（每题5分，共20分）

升阻比 飞行器在飞行过程中，在同一迎角的升力与阻力的比值。其值与飞行器迎角、飞行速度等参数有关，此值愈大说明飞行器的空气动力性能愈好。对一般的飞机而言，低速和亚音速飞机可达17～18，跨音速飞机可达10～12，马赫数为2的超声速飞机约为4～8

过载（载荷因数）

除重力外，作用在飞机某方向上的所有外力之合力与当时飞机重量之比值，称为该方向上的过载（载荷因数）。

翼载

翼载是飞机重量与机翼参考面积的比值。其中飞机的重量多选择正常起飞重量。而机翼的面积则选择包含部分机身的机翼参考面积。翼载是决定飞机机动性能、爬升性能和起降性能的关键参数。

使用载荷（限制载荷）

飞机使用中实际可能遇到的最大载荷。

设计载荷（极限载荷）

设计的结构所能承受而不破坏的最大载荷。

机翼颤振

颤振是弹性体在气流中发生的不稳定振动现象。弹性结构在均匀气（或液）流中受到空气（或液体）动力、弹性力和惯性力的耦合作用而发生的大幅度振动。它可使飞行器结构破坏。

“满应力法”机翼结构设计

是指机翼结构的工作应力σf 与机翼结构的许用应力[σ]相等的设计方法。

飞机前轮摆振

是指当飞机在起飞或着陆滑跑时，它的前轮有时会发生一种偏离其中立位置的剧烈的侧向摆动，轮胎和地面接触的部分相应地发生交变的变形。前轮的摆动又导致前起落架支柱和前机身的晃动，剧烈时甚至形成整个机身从头部传至尾部的颤抖。

浸润面积

飞机的外露表面积，可以看做把飞机浸入水中会变湿的那部分面积。

单位耗油率

燃油消耗率除以由此产生的推力。对于喷气发动机，SFC 通常用每小时每磅推力所消耗的燃油磅数度量。

面积律:面积律是指为了使波阻最小，飞机所有部件的横截面积叠在一起的分布应该相当于一个最小阻力的当量旋成体（“Sear-Haack ” 体）横截面积的分布，或分布曲线比较光滑而无不规则的变化。

涵道比:涡轮风扇发动机外涵流量与内涵流量之比称为涵道比。目前民用航空涡扇发动机的涵道比在1 ~ 5的范围内。

结构重量系数：

飞机通常用结构重量系数来表示结构设计水平。

结构重量系效是用飞机结构重量与飞机正常起飞重量之比的百分比来表示。

副翼反效

当机翼扭转刚度较小，扭转变形较大时，将导致副翼效应部分甚至全部丧失，这就是副翼反效。

由于机翼的弹性，副翼产生的力矩作用在机翼上也会使机翼向与副翼偏转的相反方向变形扭转，改变机翼的攻角（迎角），从而在气动力的作用下产生一个与副翼产生的滚转力矩方向相反的力矩。 当飞行速度达到某一值时，操纵副翼产生的滚转力矩与机翼上气动力引起的弹性变形产生的力矩相互抵消，就会使副翼失效（即副翼效应为零），飞

机无法操纵。这时的飞行速度称为反效速度。

当飞行速度继续提高，超过反效速度，操作副翼产生的滚转力矩将小于在气动力作用下因机翼变形而产生的反方向力矩。

此时副翼效应为负而起相反的作用。——这种情况就被称作“副翼反效”

1． 操纵机构反效

操纵机构反效是指当飞机的操纵机构失去原来的气动效率并且其作用发生反向的一种现象。

反效最主要是由于结构的弹性变形引起的。

2． 飞机的寿命周期

就飞机而言，其寿命周期指该型飞机从论证开始直到退役为止的整个周期。我国规定，飞机的寿命周期可分为如下4个阶段：

（1）研制阶段 （2）采购阶段

（3）使用保障阶段 （4）退役处置阶段

3． 飞机寿命周期费用

在预期的寿命周期内，为飞机的论证、研制、生产、使用、维修与保障、退役所付出的一切费用之和

简答题（每题6分，共30分）

飞机总体设计有什么主要特点（需要简要阐述）？

1）科学性与创造性 飞机设计要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；为满足某一设计要求，可以有多种可行的设计方案，即总体设计没有“标准答案”。

2）飞机设计是反复循环迭代的过程。

3) 高度的综合性：飞机设计需要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。

．简述飞机总体设计中发动机推重比初步选取方法。

速度匹配，根据不同类型飞机发动机推重比与最大马赫数之间的经验公式，估算所需的发动机推重比。

推力匹配，所需发动机在巡航状态下的推重比约等于巡航状态下飞机升阻比的倒数，再将巡航状态下的推重比转换成起飞时的推重比，即得到所需的发动机推重比。取速度匹配和推力匹配得到的较大值作为初步选取的发动机推重比。

选择机身几何参数、确定机身外形时，应该考虑哪些方面的要求？

主要考虑：

(1) 机身应具有足够的内部容积，保证满足内部装载的使用要求；

(2) 应使机身的气动阻力最小；

(3) 要有利于进行结构布置，具有足够的结构高度，便于连接和安装机翼、尾翼等其他部件，等等。

机翼的气动弹性现象主要包括哪几种？机翼刚度的变化对这些现象有什么影响？

静气动弹性：发散、反效。

动气动弹性：颤振、抖振。

机翼刚度越大，气动弹性现象越不容易发生。

在下图中标出亚音速飞行时焦点、刚心、质心位置，并说出超音速飞行时所发生的位置变化情况。

超音速飞行时，焦点向后移动

到40% ~ 50%的弦长位置。

简述民航客机的客舱布置中需要考虑的因素。

1）座椅的设计和安排，特别是可调性和腿部空间；2）客舱布置和装饰的美感；3）舱内活动空间；4）舱内空调系统布置；5）舱内噪声和声振动；6）飞机加速度对旅客的影响；7）爬升和下降时机身的姿态；8）续航时间；9）卫生间、休息室和其他设施的舒适度和方便程度；10）娱乐饮食等设施的安排布置。 7飞机总体布局对动力装置的要求。

1）动力装置引起的附加阻力小；2）进气及排气系统的布置应尽量发挥发动机的应有能力；3）发动机推力轴线位置应尽量减少对飞机操纵安定性的影响；

4）应保证发动机的使用维护方便；5）应防止跑道上的沙粒吸入；6）应保证安全防火；7）发动机固定接头应简单可靠；8）应保证发动机易于拆装。 8 简述亚音速和超音速发动机进气道分别有哪些形式。

1）亚音速进气道形式有：NACA 平贴式和皮托管式；2）超音速进气道形式有：外压式、内压式和混合式。

9. 简述飞机结构布局的思路和步骤。

1）根据载荷和结构外形及结构总体布局安排，在多种部件结构形式中选择合理形式；2）结构力求综合利用和承载；3）在静强度布局时，设计力求简练，传力路线力求简短；4）口盖布局避开主传力路线。10. 展弦比对飞机气动力的影响有哪些？

1）对于低速飞机，展弦比增大，诱导阻力减小；对于高速飞机，展弦比增大，波阻增大。

2）展弦比增大后升力线斜率增大。3）展弦比增大，失速迎角减小。

11. 后掠角对气动特性的影响有哪些？

后掠角增大，可以提高临界马赫数，延缓激波产生，降低波阻；同时会造成升力线斜率降低，最大升力系数降低，升阻比降低。

12. 简述上下单翼的特点。

上下单翼的翼盒可贯穿机身，上单翼距离地面远，外挂部件不容易与地面接触，但维护不方便；下单翼距离地面近，维护方便，但要注意将外挂部件与地面保持距离。为保持适度的横向稳定性，上单翼一般采用下反角安装，下单翼一般采用上反角安装。

13. 简述中单翼的特点。中单翼具有上单翼距地面远的优点，对特技飞行机动性优越，若机身大致为圆弧形，且不用整流，则中单翼布局的阻力最低，结构贯穿是中单翼面临的主要问题。14. 机翼下吊舱式进气道有哪些主要优点？机翼下吊舱式进气道主要的优点有：

1) 进气口远离机身，可提供未经扰乱的气流，所需进气通道非常短

2) 发动机和排气远离机身，在客舱里产生的噪声很小

3) 便于地面维护

4) 发动机重量能产生有助于减轻机翼重量的“展向加载”的效果

15. 机翼下吊舱式进气道有哪些主要缺点？短舱的存在会干扰机翼的气流，增加阻力、减少升力。发动机停车时的偏航力矩大离地面较近，需采取防尘土和

沙石的措施 不便于设计机翼上的增升装置

16. 飞机采用腹部进气形式时的优缺点有哪些？ 主要优点包括： 1 ）管道长度较短； 2 ）在大迎角情况下有助于气流进入进气口。

主要缺点在于：

1 ）单发时需将前起落架布置在进气口之后，导致进气道整流罩的阻力和重量的增加；双发时前起落架则容易布置在两个腹部进气口中间，没有上述问题。 2 ）容易吸入外来物，因此整个腹部进气口与地面要保持足够的距离。

17. 飞机采用两侧进气有何优缺点？管道短，并能提供相对干净的空气，但在大迎角状态，由于比进气口低的前机身拐折处引起的漩涡分离，可能会使进气

道出现问题，而且单台发动机的情况下使用两侧进气口容易造成压力不稳定而引起发动机的喘振。

18. 飞机采用背部进气有何优缺点？管道短，没有前起落架的位置问题。在大迎角时，前机身会遮挡气流。当飞行员应急跳伞时可能被吸进进气口。

有利于提高隐身性能。

19. 简述超临界翼型的特点

较大的前缘半径、上翼面比较平坦后部略向下弯。上翼面气流加速更加缓慢。即使出现局部激波则强度也弱并且靠后，避免诱导激波分离，具有好的跨音速特性。主要用于跨音速飞机。

外形特点

前缘半径较大，中部上翼面弯度较小，后部下翼面凹曲，后缘薄而尖。

气动力优点

上、下表面气流速度增加较少，特别是减小了前缘吸力峰值；

上翼面中部区域曲度的减少，在扩展超音速区范围的同时减少波前M 数，使最终激波的强度减弱甚至完全消失，大大推迟波后边界层分离；

由上翼面曲度减少所造成的升力损失为翼型后部弯度增加而得到补偿。

20. 简述起落架减震器的减震原理

产生尽可能大的变形来吸收撞击动能，增长飞机垂直分速度消失的时间，从而减小撞击力；尽可能快地消散能量，使碰撞后的颠簸跳动迅速停止。

21. 总体布置时调整飞机重心的主要措施

移动重量较重的飞机固定装载：在重心位置只须少量移动就能满足要求时，可以在基本不影响布置合理性的情况下，将较重的设备根据情况前移或后移 移动发动机位置：在需要重心调整量大时，可以向前或向后移动发动机；或者只移动发动机主机部分，更改发动机延伸筒长度保持尾喷口位置不变 移动机翼前后位置：这种方法对重心位置的影响最大，将涉及机身与机翼的对接框、尾翼的安装、燃油箱的布置等，一般只在方案论证初期阶段采用

更改机身长度：重心位置需要向前调时，可以加长前机身长度；反之则缩短前机身。应注意加长机身会使飞机总重增加，缩短前机身会减少飞机装载容积，并需要同时修改立尾或腹鳍参数

其他调整重心措施：如采用先进的燃油管理系统、采用主动控制技术等