飞机总体设计课件 03-客机总体布局设计

客机总体布局设计田云北京航空航天大学2023年3月13日概念设计流程设计要求、适航条例全机布局设计发动机选择重量估算与指标分配机翼外形初步设计

方案分析与评估重量特性气动特性动力特性性能评估操稳特性经济性分析噪声特性排放量可靠性维修性机场适应性……确定主要参数尾翼外形初步设计总体布置形成初步方案设计优化满足要求？方案最优？YesNo分系统初步方案分析优化全机布局设计什么是飞机总体布局(configuration)指飞机几何外形的主要特征及飞机各种装载布置方案的总称。通常区分飞机构型主要是根据部件的外形、数量和相对位置：尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置机翼的平面形状及其在机身上的安装位置发动机（进气道）数目和安装位置起落架的型式和收放位置其他影响飞机总体布局选择的因素技术方面气动特性：机翼－机身－短舱干扰阻力小，全机升阻比大。结构特性：结构件综合利用、重量轻。操稳特性：失速特性、稳定性。重心位置：有效载荷、燃油和空机重心位置尽量接近。使用要求：满足特殊的使用要求。维修性：发动机和各种设备便于检查。C-17运输机B747客机技术储备是否已掌握了该布局的设计特点市场因素研究市场（客户）对布局的偏好设计传统和风格随着几十年的发展，大型客机的布局形式已经越来越集中，这一点与通用飞机及战斗机不同影响飞机总体布局选择的因素偏好尾吊布局的公司B-717（MD-95）庞巴迪奖状系列飞机构型选择的思维特点创造性非逻辑性思维非唯一性虽然设计要求相同但构型可完全不同1.尾翼布局正常式、T尾与“十”字尾及无尾式（协和号）1.尾翼布局A、正常式尾翼布局

水平尾翼的气动力平尾对全机升力贡献的大小与重心的位置有关纵向静稳定性优点与缺点技术成熟，所积累的经验和资料丰富，设计容易成功。结构布置较容易且重量较轻机翼的下洗对尾翼的干扰往往不利，布置不当配平阻力比较大（一般平尾纵向位置会位于机翼之上）。A、正常式尾翼布局

B、无尾式布局用机翼后缘处的襟副翼作为纵向配平的操纵面，常采用后掠角较大的三角形机翼；具有稳定性的无尾飞机进行配平时，襟副翼的升力方向向下，引起升力损失；结构重量较轻：无水平尾翼的重量。气动阻力较小：采用大后掠的三角翼，超音速的阻力更小；起飞着陆性能不容易保证。B、无尾式布局平尾避开了机翼及发动机的尾流及喷流，效率较高，同时平尾作为垂尾的端板可以提高垂尾的气动效率；可能产生深失速问题，需要仔细设计；结构布置相对困难，重量增加十字尾优缺点均介于T尾与正常式之间C、T尾及十字尾式布局机翼下洗流区C、T尾及十字尾式布局小结一般而言翼吊下单翼基本采用正常式布局，翼吊上单翼及尾吊采用T尾布局运8Falcon900LX2.机翼布局机翼的平面形状

-直机翼

-后掠翼

-三角翼在机身上的安装位置

-上单翼

-中单翼

-下单翼2.1机翼的平面形状低速飞机一般采用平直翼、高亚声速飞机采用后掠翼，超声速飞机采用三角翼2.1机翼的平面形状平直翼的气动效率最高，结构布置及低速气动性能最好(低速)后掠翼是高低速性能及结构布置的折衷结果（跨声速）三角翼则是高速性能、结构布置及操稳特性折衷的结果（超声速）2.1机翼的平面形状后掠翼又分直梯形和带后缘转折（Kink或yehuti）2.1机翼的平面形状2.2机翼在机身上的安装位置运输机一般采用上单翼、客机采用下单翼较多，中单翼还未发现因素上单翼下单翼干扰阻力较小大稳定性较稳定不稳定视界较好不好起落架重量较重*较轻结构布置容易容易发动机安装容易不容易2.2机翼在机身上的安装位置机身的偏航力矩上单翼产生静稳定性上反角产生的偏航力矩右侧滑左机翼迎角减小左机翼升力减小左机翼阻力减小右偏航力矩静稳定右机翼迎角增大右机翼升力增大右机翼阻力增大下单翼（客机）为什么大多数喷气客机采用下单翼？机翼结构可从客舱地板下穿过起落架短、结构重量轻、易收放发动机和襟翼易于检查和维修安全考虑：强迫着陆时，机翼可起缓冲作用。不利因素：机身机翼气动干扰较大机翼离地近，吊舱安装困难。部分客舱的座位的视线被机翼遮挡上单翼：发动机离地较高，避免发动机吸入异物机身距地面较低，便于货物及车辆进出上单翼（运输机及个别客机）BAE-146安-148翼吊式、尾吊式、混合式、融合式3.发动机布置形式翼吊式（尾吊式）优点：发动机可以给机翼卸载发动机离地较低，便于维修油箱离发动机较近，供油管路短重心位置较容易满足操稳要求缺点：发动机停车产生的偏航力矩过大给机翼设计带来一定的难度发动机离地近，容易受到损伤噪音相对较大目前融合式及混合式基本没有了大型越洋客机主要采用翼吊式、中小型客机有尾吊式，小型支线及公务机采用尾吊式较多3.发动机布置形式4.起落架的型式和收放位置目前全部为前三点式收放位置有收于机腹及收于机翼下两种A380与B747主起落架有四组，两组位于机翼下方，两组位于