电子科大飞行器设计仿真

1、电 子 科 技 大 学飞行器设计分析及仿真实验报告刘星201522190310吴睿201522190355指导教师：徐*航空航天学院2016年4月目录一、实验目的3二、 实验内容3三、 仿真软件操作方法3四、飞机构型设计54.1总体气动布局54.2机翼构型设计54.2.1机翼几何平面形状54.2.2机翼安装位置64.3机身设计74.4 尾翼构型设计74.4.1平尾74.4.2垂尾84.5起落架形式94.6 构型方案的选择与确定9五、总结及心得体会10一、实验目的 本实验课程根据老师前几次课堂讲授的飞行器重量，空气动力，性能评估，推进，稳定与控制，飞行力学，结构负载，结构设计与成本等方面的基础理

2、论和专业知识，使学生了解飞行器设计与分析的基本流程和关键要素，初步建立飞行器设计的总体思想和系统观念，熟悉先进飞行器设计分析软件的功能，初步积累飞行器设计与分析的经验，培养学生的工程实践能力和团队协作能力。2、 实验内容1、了解世界上飞行器的发展历史、现代飞行器的发展状况以及未来飞行器的发展趋势；2、了解各飞行器不同机翼的布局、性能及优缺点；3、了解飞行器的结构参数及性能； 4、以一架支线客机用advanced aircraft analysis软件进行设计分析及仿真，并对其进行性能指标的评估。3、 仿真软件操作方法 1、首先打开计算机，点击仿真软件的图标，如下图所示：图 3.1 2、进入操作

3、界面，如下图所示：图3.23、然后点击如下图所示的参数（大部分的数据参数都在里边）：图3.34、进入相应的界面后，依次点击如下图所示：图3.45、以主机翼为例，输入数据，然后依次点击计算和图形，运行结果如下图所示： 图3.5 图3.6 6、其他的参数的计算以此类推。四、飞机构型设计 本实验设计的飞行器用途定位于起飞重量大概为五十吨的民航飞机，搭载约一百名乘客，满足民航公司对支线客机的基本市场需求。4.1总体气动布局 气动布局同飞机外形构造和大部件的布局与飞机的动态特性及所受到的空气动力密切相关。关系到飞机的飞行特征及性能。气动布局就是指飞机的各翼面，如主翼、尾翼等是如何放置的，气动布局主要决定

4、飞机的机动性。气动布局主要有常规布局，鸭式布局，无尾布局，三翼面布局等。飞机的水平尾翼和垂直尾翼都放在机翼后面的飞机尾部的布局称为常规布局。鸭式布局是将水平尾翼移到主机翼之前的机头两侧，用较小的翼面达到较高的操纵性和机动性，同时鸭翼和主机翼同时产生升力。没有水平尾翼和鸭翼的布局称为无尾布局，其俯仰平衡和操纵依靠机翼后缘升降副翼来实现。在常规布局的飞机主机翼前机身两侧增加一对鸭翼的布局称为三翼面布局。 考虑到顾客对客机的稳定性，安全性的要求，本设计采用常规气动布局。4.2机翼构型设计4.2.1机翼几何平面形状 机翼形状主要分为矩形翼，椭圆形翼和梯形翼，其优缺点如图1所示。均衡之下，选择梯形为机翼

5、几何平面形状。本设计主要参数如下，翼展114.72ft，翼根宽22ft，翼尖宽度7.03ft，后掠角为30.1度。图4.1 三种翼型的优缺点图4.2 主机翼主要参数图4.2主机翼翼型图4.2.2机翼安装位置对于只有一个主升力面的飞行器来说，机翼在机身上的安装位置有三种，分别为上单翼，中单翼和下单翼。其优缺点如下图所示。考虑到下单翼使起落架长度缩短，并且下吊的发动机易于检修，机翼安装在机身两侧下部。所以优先选择下单翼。图4.44.3机身设计 飞机上用来装载人员、货物和机载设备的部件。它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。按外形特点分为正常式机身和尾撑式机身。本设计采用正常式机身，机身长120

6、ft，高12.5ft，机头长21ft，机尾长53.5ft。图4.5 机身主要参数图4.6机身对称面截面4.4 尾翼构型设计4.4.1平尾平尾有全动平尾和由横向安定面及升降舵组成的正常平尾两种，前者操纵效率较高，具有气动上的优点，但平尾与机身之间的缝隙难以密封，存在气流上下泄露，因此采用正常平尾。正常平尾主要分为上平尾，中平尾，下平尾和t型平尾。为了避开主机翼尾涡的不利干扰并且能有利于结构布置，选择中平尾。 图4.7平尾翼展50ft，翼根宽11ft，翼尖宽3.5ft，同样后掠29.5度。图4.8 平尾主要参数图4.9 平尾平面图4.4.2垂尾 垂尾由纵向安定面及方向舵组成，主要分为单垂尾，双垂尾

7、和v型垂尾。在减重的前提下，优先使用较轻的单垂尾。主要参数如图8所示。图4.10 垂尾主要参数图4.11 垂尾平面图4.5起落架形式 图4.12 起落架的优缺点 考虑到前三点式起落架起飞降落过程中航向稳定性好的特点，选用前三点式起落架。图4.13 起落架主要参数4.6 构型方案的选择与确定 综合比较各种构型的优缺点，飞机初步定型为：常规气动布局，下单翼，常规尾翼中平尾，前三点起落架。五、总结及心得体会通过此次飞行器设计实验，我们了解了更多关于飞行器的基本知识，熟悉了aaa软件的基本架构和使用方法，有效的锻炼了查阅资料能力，软件应用能力和团队协作能力。 通过学习本课程，我掌握了利用advanced aircraft analysis 2.5设计飞行器参数的方法，并且详细学习并掌握了飞机机翼的各个参数以及它们所决定的飞行性能。而且在课余时间查阅大量资料，了解了飞机的飞行原理、发展历史以及一些经典机型。在此，也感谢徐老师半个学期认真严谨地为我们授课，提供了学习飞行器知识的机会，谢谢您！ 飞行器设计是一个跨学科的工程，它涉及到空气动力学，自动控制学，材料学，飞行力学，电学等各个学科，正由于涉及到这么多学科的知识，飞行器的设计分析往往不是