飞机结构设计(第1章 绪论)2014要点

第一章 绪 论
④ 新机研制中结构设计的一般过程
1）总体研制方案论证 2）初步设计 3）详细设计 4）试制与试验 5）试飞与设计定型 6）小批生产与生产定型 7）批量生产
第一章 绪 论
1.2 飞机结构设计的原始条件和设计简介
一、“结构” 与机构设计的含义：
“结构” —能承受和传递载荷的系统—即：受力结构
第一章 绪 论
1）军用飞机的技、战术要求：
飞机的最大速度；升限；航程/最大作战半径；起、 降滑跑距离；载重；机动性指标（加力性能，盘 旋半径，爬升性能，最大允许过载系数）；隐身； 维护与保障性能；使用寿命；可靠性与安全性能。
第一章 绪 论
军机的技、战术要求（例）
J10 战机
最大起飞重量：19277 Kg 最大载弹量：7000 Kg 最大飞行速度：2.0Ma 最大使用过载：7G（持续）/
飞机结构设计
主讲教师：赵刚要
飞机结构设计
一、授课课时安排
授课内容
第一章、绪 论 第二章、飞机的外载荷 第三章、现代飞机设计基础 第四章、机翼、尾翼设计 第五章、机身结构设计
课时
4 6 10 12 8
2
第一章 绪 论 1.1 飞机的研制过程 1.2 飞机结构设计的原始条件 1.3 飞机结构设计的基本要求
效能分析、 费效分析
第一章 绪 论
2.飞机设计过程 (1) 总体设计：
气动外形布局设计；飞行力学性能设计； 机载设备（包括燃油）布置等重量分布设计； 发动机选型设计；结构总体尺寸设计。
(2) 结构设计：
理论设计（打样设计）； 强度、刚度设计； 细节设计； 工程绘图。
第一章 绪 论
结构设计的任务：
10G瞬时 作战半径：1600Km
最大航程：3000Km
最大升限：18000m
第一章 绪 论
军机的技、战术要求（例）
最大起飞重量：27216 Kg
最大载弹量：7000 Kg
最大飞行速度：1.8Ma
超音速巡航：1.5Ma
F22 战机
最大使用过载：9G（眼镜蛇 机动）
作战半径：2170Km
实用升限：18000m
① 创造性的思维过程； ② 全面综合的辨证过程(矛盾分析、抓主要矛 盾) ③ 设计的不唯一性； ④ 设计的反复性； ⑤ 设计的继承性； ⑥ 设计与科学实验的关系。
第一章 绪 论
2、飞机设计的主要阶段：
① 总体设计阶段； ② 飞机结构的打样设计：
结构受力形式选择、受力构件布置、开口布置、 分离面及其连接形式设计。 ③ 飞机结构的详细设计 结构件连接设计、细节设计、工程制图。
第一章 绪 论
2）民用飞机使用技术要求：
有效载重；航程；安全性、可靠性、维修性、 经济性。
最大起飞重量：560000 Kg
最大载量：90800 Kg
巡航速度：0.89Ma
升限：13100m
A380
最大航程：15100Km
大型、超音速、大航程

第一章 绪 论
3、飞机工作的最大特性：
反复、长期使用。
第一章 绪 论
代 表： F-4和Mig21
F4
Mig15 Mig21
第一章 绪 论
飞机的发展历程：
第三代：高亚音速或低
超音速范围，
武器和电子设
备较简单
F-16
代 表： F-16和Mig29ol
Mig29
J-10
J-11
第一章 绪 论
第四代： ① 发动机在不开加
力时具有超音速 巡航的能力； ② 良好的隐身性能； ③ 高敏捷性和机动 性特别是过失速 机动能力； ④ 短距起落性能； ⑤ 目视格斗、超视 距攻击和对地攻 击的能力； ⑥ 高可靠性和维护 性；
型号设计技术要求
飞机三面图
总体布置图 外形图
＋ 结构设计基本要求
规定的
环境情况 使用方法
载荷情况
第一章 绪 论
合乎使用要求
强度、刚度、疲劳、 损伤容限品质合格 工艺性好 满足重量
机体结构
为试制和批生产提供全套的图样和技术文件
应当注意设计阶段的规律：
反复、循环、迭代、反馈；综合性、权衡性
第一章 绪 论
由几个到几十个零件结合在一起构成 相互之间没有相对运动 能承受指定的外载荷 一定的强度、刚度、寿命、可靠性等
第一章 绪 论
二、飞机结构设计的原始条件
（1）结构设计的主要依据：
① 使用方提出的战技要求或使用—技术要求 ② 飞机三面图及理论外形图 ③ 飞机总体布置图 ④ 重量指标分配及总重量 ⑤ 使用寿命要求 ⑥ 载荷和使用环境条件 ⑦ 维修性要求 ⑧ 生产条件和工艺性要求 ⑨ 其它有关设计准则、规范和标准
隐身技术、超音速巡航、过失速机动、推 力矢量控制、近距离起落和良好的维修性
第一章 绪 论
军用运输机的技、战术要求（例）
C-17 空中霸王
最大起飞重量：265352 Kg 最大载量：77292 Kg 巡航速度：0.77Ma（8535m） 低空巡航速度：648Km/h 最大航程：4630Km
大型、隐身技术、超音速
3. 飞机制造过程
设计图纸 技术资料
工艺设计
机械加工
部件/全机装配
0批次
2~4架
全机强度、疲劳和损伤容限的验证和试飞
第一章 绪 论
4. 飞机的试飞、定型过程
地面滑跑试验；起、降性能试验； 飞行包线中各飞行科目试飞试验；
定型： 有待结构的静力及疲劳试验完成后， 没问题才定型
第一章 绪 论
三、飞机研制过程概述 1、设计的内涵：
3
第一章 绪 论
1909年冯如
第一章 绪 论
第一章 绪 论
飞机的发展历程： 1903莱特兄弟 制造的飞机
二战以前：活塞发动机 特性：高度、速度、机
动、火力
第一章 绪 论
飞机的发展历程：
第一代：高亚音速或低 超音速范围， 武器和电子设 备较简单
代 表： F-86和Mig15
F-86
第二代：飞机的武器和 电子设备有所 加强
二、飞机的研制过程
4个阶段
① 技术性能论证与制定过程
总体设计
② 飞机设计过程
初步设计
结构设计
③ 飞机制造过程
详细设计
④ 飞机的试飞、定型过程
第一章 绪 论
1. 技术性能论证与制定（顶层设计）过程
依据：
军事战略方针及战术（战略防御）要求； 商务策略，工、农业生产，赈灾救护等要求；
制定：
主要性能指标； 主要使用条件； 机载设备等。
代 表： F-22
F22 J20 T50
F35 J31
F119
第一章 绪 论
1.1 飞机的研制过程
一、飞机的功用与对飞机的要求
1.功用：有效的战斗武器（空战、拦截、攻击、侦察、 预警、运输） 空中运输设备（载荷、运货、农林、赈灾、救 护、勘察、运动）
2.要求：技、战术性能指标能满足所需完成的任务。