航空宇航学院 飞机总体设计 AD400 任课教师:余雄庆 航空宇航学院飞行器系
航空宇航学院 飞机总体设计 任课教师： 余雄庆 航空宇航学院飞行器系
航空宇航学院 第一讲:绪论 什么是工程设计 飞机设计的含义 飞机设计的过程 飞机设计的特点 本课程教学目标 课程将如何进行 ·课程的评分方法
航空宇航学院 第一讲：绪 论 • 什么是工程设计 • 飞机设计的含义 • 飞机设计的过程 • 飞机设计的特点 • 本课程教学目标 • 课程将如何进行 • 课程的评分方法
航空宇航学院 什么是工程设计 ·工程设计是指设计人员应用自然规律, 通过分析、综合和创造思维将设计要求 (系统要求)转化为一组能完整描述系统 的参数(文档或图纸)的活动过程
航空宇航学院 什么是工程设计 • 工程设计是指设计人员应用自然规律， 通过分析、综合和创造思维将设计要求 (系统要求 )转化为一组能完整描述系统 的参数 (文档或图纸 )的活动过程
航空宇航学院 什么是工程设计 Engineering design is the translation of some set of functional and aesthetic desires into instructions that could be used to construct an object that satisfies these desires Design in the material world is the process by which ideas, tastes, prejudices, scientific principles and available resources are weighted and combined into a well-defined plan for the eventual construction of an object or system
航空宇航学院 什么是工程设计 • Engineering design is the translation of some set of functional and aesthetic desires into instructions that could be used to construct an object that satisfies these desires. • Design in the material world is the process by which ideas, tastes, prejudices, scientific principles and available resources are weighted and combined into a well-defined plan for the eventual construction of an object or system
航空宇航学院 工程设讣、分析计算和科学研究 自然规律 输入川系统或元件 输出 给定 求解 过程 输入、自然规律、系统 输出 分析计算 输出、自然规律、系统 输入 逆分析 输入、输出、系统 自然规律科学研究 输入、输出、自然规律 系统 工程设计
航空宇航学院 工程设计、分析计算和科学研究 自然规律 自然规律 输入输入 系统或元件 系统或元件 输出输出 给定 求解 过程 输入、自然规律、系统 输出 分析计算 输出、自然规律、系统 输入 逆分析 输入、输出、系统 自然规律 科学研究 输入、输出、自然规律 系统 工程设计
航空宇航学院 飞机设计的含义 飞机设计是指设计人员应用气动、结构、动力、材料、 工艺等学科知识,通过分析、综合和创造思维将设计 要求转化为一组能完整描述飞机的参数的过程。 设计要求通常包括: 性能、载荷和使用要求 适航条例和设计规范 工艺和生产要求 环境要求 成本
航空宇航学院 飞机设计的含义 • 飞机设计是指设计人员应用气动、结构、动力、材料、 工艺等学科知识，通过分析、综合和创造思维将设计 要求转化为一组能完整描述飞机的参数的过程。 • 设计要求通常包括： - 性能、载荷和使用要求 - 适航条例和设计规范 - 工艺和生产要求 - 环境要求 - 成 本
航空宇航学院 结构力学 空气动力学 飞行力学 航空发动机 飞机设计 自动控制 工程材料学
航空宇航学院 飞机设计 空气动力学 结构力学 飞行力学 航空发动机 工程材料学 自动控制 ……
航空宇航学院 飞机设计的过程 概念设计 Conceptual Design)1%人员 初步设计( Preliminary design)9人员 详细设计( Detail design)90%人员 方案审查 设计审查 概念性设计 设计定型 初步设计 详细设计 原型机试制 原型机试飞 批生产准备 方案设计 工程设计
航空宇航学院 飞机设计的过程 • 概念设计 (Conceptual Design) 1% 人员 • 初步设计 (Preliminary Design) 9% 人员 • 详细设计（Detail Design) 90%人员
航空宇航学院 概念设计 已知 目标 性能要求和使用要求 草拟出一个或几个能满足设计要求的 设计规范 初步方案 工作内容 方法与手段 结果 确定气动布局与构型 统计数据 三面草图 确定主要参数确定 经验公式 论证报告 选择发动机和机载设备 理论估算公式 确定部件主要几何参数 参数敏感分析 飞行性能和操稳性估算 地毯图 方案评估 总体计算分析软件 总体参数优化 总体参数优化软件 绘制三面草图
航空宇航学院 概念设计 已知 • 性能要求和使用要求 • 设计规范 工作内容 • 确定气动布局与构型 • 确定主要参数确定 • 选择发动机和机载设备 • 确定部件主要几何参数 • 飞行性能和操稳性估算 • 方案评估 • 总体参数优化 • 绘制三面草图 结果 • 三面草图 • 论证报告 目标 • 草拟出一个或几个能满足设计要求的 初步方案 方法与手段 • 统计数据 • 经验公式 • 理论估算公式 • 参数敏感分析 • 地毯图 • 总体计算分析软件 • 总体参数优化软件
航空宇航学院 初步设计 已知 目标 概念设计结果 细化和优化概念设计方案 初步的外形CAD模型 详细论证设计方案能否符合要求 工作内容 方法与手段 成果 细化和优化几何外形 CAD软件 全机外形数模 气动设计、分析与优化 基于数值仿真的方法CF、·完整三面图/总体布置图 总体结构布置 FEM、性能、气动优化、 结构优化、多学科设计优 论证报告 结构分析与优化 化软件 全尺寸样机 多学科分析与优化 风洞实验/全尺寸样机 完整三面图和外形数模 绘出飞机总体布置图 各种机载设备、各系统 载荷和结构承力系统 对重量重心、性能和操稳较 精确的计算 模型吹风试验
航空宇航学院 初步设计 已知 • 概念设计结果 • 初步的外形CAD模型 工作内容 • 细化和优化几何外形 ¾ 气动设计、分析与优化 • 总体结构布置 ¾ 结构分析与优化 • 多学科分析与优化 • 完整三面图和外形数模 • 绘出飞机总体布置图 • 各种机载设备、各系统、 载荷和结构承力系统 • 对重量重心、性能和操稳较 精确的计算 • 模型吹风试验 成果 • 全机外形数模 • 完整三面图/总体布置图 • 论证报告 • 全尺寸样机 目标 • 细化和优化概念设计方案 • 详细论证设计方案能否符合要求 方法与手段 • CAD软件 • 基于数值仿真的方法:CFD、 FEM、性能、气动优化、 结构优化、多学科设计优 化软件 • 风洞实验/全尺寸样机