电子科技大学：《飞行器总体设计 Conceptual Design of Aircraft》课程教学资源（电子教案）.pdf_大学文库

第一章绪论(2学时) 一、教学内容及要求 1.1)飞行器总体设计概述： (1学时) 1.2)飞行器总体设计特征： (1学时) 基本要求：了解飞行器总体设计的概念和基本流程，熟悉飞行器总体设计的特征。二、教学重点、难点及解决办法重点与难点： 1)飞行器总体设计概念：飞行器总体设计概念及内涵、设计流程等。 2)飞行器总体设计特征：飞行器总体设计特征。熟悉飞行器总体设计的基本概念、任务和设计流程，掌握飞行器总体设计的主要特征。解决办法：通过精心准备教学PPT,增加丰富的图片和视频，以直观、具体的方式，介绍和讲解上述基础知识中的重点和难点。三、教学设计首先，介绍国内外航空航天发展态势。以当前迅速发展的航空、航天形势展开课程。国内层面，介绍航空、航天产业的发展和布局、主要型号的研制情况，为满足国家需求，谈及国内航空航天院校的迅速扩张，转而介绍我校成立航空航天学院的情况。国外层面，更侧重从航天层面介绍激烈的航天竞争态势，抢占天基作战权，强调航空航天作为一个国家综合国力象征的重要意义。以此作为课程的开篇，转入课程主体内容。随即，介绍航空航天技术的特征及涉及相关学科，让学生对飞行器总体设计有一个比较宏观的接触和认识，针对这样一门综合技术，明确技术和科学的区别。从而，介绍本课程的教学目标、教学内容和要求，重点谈及本课程的考核方式。作为一门专业课，介绍相应参考书、杂志和网站，以此作为学生拓展知识面的有效工具。进入课程主体内容后。然后，以飞行者1号飞机为例，讲述飞行器发展100多年以来，其设计过程的主要内涵和特点，引出飞行器设计的基本概念。随即，系统讲解飞行器总体设计的主要内容、流程和主要阶段。讲解过程中，要强调飞行器总体设计的特征，明确飞行器设计的复杂性等内容。同时，尤其要强调清楚飞行器总体设计如何从目标性能分解，到气动总体、飞控总体等主要分系统的设计和实现。同时，以J10为例，讲解清楚其总体设计过程的主要特征，突出反复迭代、综合与协调、科学性与创新性的统一等飞机总体设计特征。同时，讲述宋文骢院士等为代表的研发团队，为了研制出国家需要的三代机J10,殚精竭虑，航空报国的精神

第一章绪论（2 学时）一、教学内容及要求 1.1）飞行器总体设计概述；（1 学时） 1.2）飞行器总体设计特征；（1 学时）基本要求：了解飞行器总体设计的概念和基本流程，熟悉飞行器总体设计的特征。二、教学重点、难点及解决办法重点与难点： 1）飞行器总体设计概念；飞行器总体设计概念及内涵、设计流程等。 2）飞行器总体设计特征；飞行器总体设计特征。熟悉飞行器总体设计的基本概念、任务和设计流程，掌握飞行器总体设计的主要特征。解决办法：通过精心准备教学 PPT，增加丰富的图片和视频，以直观、具体的方式，介绍和讲解上述基础知识中的重点和难点。三、教学设计首先，介绍国内外航空航天发展态势。以当前迅速发展的航空、航天形势展开课程。国内层面，介绍航空、航天产业的发展和布局、主要型号的研制情况，为满足国家需求，谈及国内航空航天院校的迅速扩张，转而介绍我校成立航空航天学院的情况。国外层面，更侧重从航天层面介绍激烈的航天竞争态势，抢占天基作战权，强调航空航天作为一个国家综合国力象征的重要意义。以此作为课程的开篇，转入课程主体内容。随即，介绍航空航天技术的特征及涉及相关学科，让学生对飞行器总体设计有一个比较宏观的接触和认识，针对这样一门综合技术，明确技术和科学的区别。从而，介绍本课程的教学目标、教学内容和要求，重点谈及本课程的考核方式。作为一门专业课，介绍相应参考书、杂志和网站，以此作为学生拓展知识面的有效工具。进入课程主体内容后。然后，以飞行者 1 号飞机为例，讲述飞行器发展 100 多年以来，其设计过程的主要内涵和特点，引出飞行器设计的基本概念。随即，系统讲解飞行器总体设计的主要内容、流程和主要阶段。讲解过程中，要强调飞行器总体设计的特征，明确飞行器设计的复杂性等内容。同时，尤其要强调清楚飞行器总体设计如何从目标性能分解，到气动总体、飞控总体等主要分系统的设计和实现。同时，以 J10 为例，讲解清楚其总体设计过程的主要特征，突出反复迭代、综合与协调、科学性与创新性的统一等飞机总体设计特征。同时，讲述宋文骢院士等为代表的研发团队，为了研制出国家需要的三代机 J10，殚精竭虑，航空报国的精神

理解正常布局、鸭式布局和无尾布局的气动特点和配平特征。熟悉飞行器正常起飞重量的基本概念和计算方法：掌握飞行器推重比定义及其计算流程：掌握翼载荷定义及其计算流程；理解推重比和翼载荷对飞行器主要飞行性能的影响规律：理解最大升力系数、阻力系数、升阻比概念及极曲线的影响：掌握正常布局、鸭式布局和无尾布局的气动特点和配平特征。解决办法：结合教学多媒体PPT,增加案例分析，理解飞行器重量对飞行器总体设计参数的重要意义：同时，通过理论推导，讲解翼载荷和推重比与飞行性能的关系，强化两者相对参数对飞行器飞行性能的影响规律和趋势：同时，按照统计规律，给出典型飞机升力特性、阻力特性及其影响因素：最后，结合案例，详细分析不同布局形式飞机气动特点和配平特征。三、教学设计首先，以J10飞机设计为例，讲解第三代歼击机的设计需求、性能指标和研制过程，明确设计需求。随即，以飞行器类型与任务展开，讲解飞机设计任务，明确飞机工程研制的主要特点。结合性能指标作为主要设计规范和要求，讲述三代机J10首席试飞员雷强的英雄故事，以生命风险，飞出飞机的极限性能状态，为设计定型提供第一手资料，为型号最终成功奠定了关键基础。面对需求，如何确定飞行器设计参数是一个艰难的决策过程。以J20飞机为例，引出飞行器主要总体参数，包括飞行器重量、升力特性、阻力特性、翼载荷和推重比等：重点围绕飞行器重量、推重比和翼载荷三者之间的定义、相互关系展开介绍和推导。同时，结合J20 飞机优异的总体气动特性，讲述杨伟院士为发展我国四代机所展现的爱国情怀。讲解飞机重量时，强调飞机重量的可变性，这一特征显著加大了飞机研制的难度。然后，紧扣空机重量、可使用空重、有效载荷重量、燃油重量等定义展开内容：同时，强调结构重量系数、固定设备重量系数、发动机重量系数、燃油系数等对飞机性能状态的重要影响：其中，燃油系数法是重点内容，尤其是如何确定亚音速条件下的巡航、盘旋时的升阻比。讲解翼载荷和推重比时，重点讲解该相对参数与飞行性能的关系，比如巡航性能、爬升性能、起降性能等，突出其是飞行器极为重要的相对总体设计参数，对飞行器总体性能指标有着重要影响。飞机升阻特性是飞机总体设计阶段的重要内容。讲解影响最大升力系数的主要因素，重点是机翼及其附属机构状态。结合表2.2，详细分析主要机种的不同升力系数及其影响因素。讲解阻力系数构成，重点分析零升阻力系数的计算方法，其中，当量蒙皮摩擦阻力系数由表 2.3选取。同时，重点需讲解浸润面积概念。升阻特性的重要关系为飞机极曲线，其中，升致阻尼系数是一个重要概念，需要重点解释，同时，简要介绍奥式因子。围绕极曲线，需要重点阐述不同飞行状态对极曲线的影响规律。强调推重比和翼载荷的重要性。讲解推重比时，围绕定义，首先强调其可变性。重点讲

理解正常布局、鸭式布局和无尾布局的气动特点和配平特征。熟悉飞行器正常起飞重量的基本概念和计算方法；掌握飞行器推重比定义及其计算流程；掌握翼载荷定义及其计算流程；理解推重比和翼载荷对飞行器主要飞行性能的影响规律；理解最大升力系数、阻力系数、升阻比概念及极曲线的影响；掌握正常布局、鸭式布局和无尾布局的气动特点和配平特征。解决办法：结合教学多媒体 PPT，增加案例分析，理解飞行器重量对飞行器总体设计参数的重要意义；同时，通过理论推导，讲解翼载荷和推重比与飞行性能的关系，强化两者相对参数对飞行器飞行性能的影响规律和趋势；同时，按照统计规律，给出典型飞机升力特性、阻力特性及其影响因素；最后，结合案例，详细分析不同布局形式飞机气动特点和配平特征。三、教学设计首先，以 J10 飞机设计为例，讲解第三代歼击机的设计需求、性能指标和研制过程，明确设计需求。随即，以飞行器类型与任务展开，讲解飞机设计任务，明确飞机工程研制的主要特点。结合性能指标作为主要设计规范和要求，讲述三代机 J10 首席试飞员雷强的英雄故事，以生命风险，飞出飞机的极限性能状态，为设计定型提供第一手资料，为型号最终成功奠定了关键基础。面对需求，如何确定飞行器设计参数是一个艰难的决策过程。以 J20 飞机为例，引出飞行器主要总体参数，包括飞行器重量、升力特性、阻力特性、翼载荷和推重比等；重点围绕飞行器重量、推重比和翼载荷三者之间的定义、相互关系展开介绍和推导。同时，结合 J20 飞机优异的总体气动特性，讲述杨伟院士为发展我国四代机所展现的爱国情怀。讲解飞机重量时，强调飞机重量的可变性，这一特征显著加大了飞机研制的难度。然后，紧扣空机重量、可使用空重、有效载荷重量、燃油重量等定义展开内容；同时，强调结构重量系数、固定设备重量系数、发动机重量系数、燃油系数等对飞机性能状态的重要影响；其中，燃油系数法是重点内容，尤其是如何确定亚音速条件下的巡航、盘旋时的升阻比。讲解翼载荷和推重比时，重点讲解该相对参数与飞行性能的关系，比如巡航性能、爬升性能、起降性能等，突出其是飞行器极为重要的相对总体设计参数，对飞行器总体性能指标有着重要影响。飞机升阻特性是飞机总体设计阶段的重要内容。讲解影响最大升力系数的主要因素，重点是机翼及其附属机构状态。结合表 2.2，详细分析主要机种的不同升力系数及其影响因素。讲解阻力系数构成，重点分析零升阻力系数的计算方法，其中，当量蒙皮摩擦阻力系数由表 2.3 选取。同时，重点需讲解浸润面积概念。升阻特性的重要关系为飞机极曲线，其中，升致阻尼系数是一个重要概念，需要重点解释，同时，简要介绍奥式因子。围绕极曲线，需要重点阐述不同飞行状态对极曲线的影响规律。强调推重比和翼载荷的重要性。讲解推重比时，围绕定义，首先强调其可变性。重点讲

解该相对参数与飞行性能的关系，比如巡航性能、爬升性能、起降性能等，突出其是飞行器极为重要的相对总体设计参数，对飞行器总体性能指标有着重要影响。讲解翼载荷时，围绕定义，首先强调其针对不同分型阶段的含义区别。同时，强调翼载与飞机机动性能、爬升性能和起降性能的关系。结合统计值，分析不同机种，翼载统计值的总体规律。总体布局是飞机总体设计阶段的重要任务之一。明确方案设计的主要内容，并以各型飞行器为例，讲解飞机总体方案设计的主要内容，阐述典型飞行器结构总体布局的基本思想和方法，并突出飞机型式选择的主要要点。气动布局是飞机总体设计的核心内容之一。以各典型布局飞机为例，讲解正常布局、鸭式布局和无尾布局的气动特点和配平特征，尤其是正常布局和鸭式局部的气动特点。这是重点内容。最后，结合高超飞行器的发展，讲解隐身性能对飞机总体气动布局的重要影响和主要设计措施。四、作业 1、飞行器正常起飞重量的估算方法？ 2、结合界限性法，推导飞行器翼载荷和推重比与飞行器飞行性能的关系？ 3、理解极曲线的含义？ 4、正常布局与鸭式布局的气动特点？ 5、提高飞机隐身的主要常用措施？五、参考资料 1.Daniel P.Raymer Aircraft Design:A Conceptual Approach.AIAA(American Institute of Aeronautics Astronautics.2013. 2.贾玉红，黄俊，吴永康.《航空航天概论》.北京航空航天大学出版社，2013. 备注：重点参阅参考资料中关于飞行器重量估算、翼载荷、推重比和气动特性等等相关章节。六、教学后记结合飞机设计任务及需求指标，强化飞行器重量对飞行器的决定性影响至关重要。后续教学时，可通过增加案例分析，以增强飞行器设计中，重量对飞行器设计的重要意义。同时，需要结合实例，进一步强化推重比、翼载荷的重要意义。此外，需要强化对升阻比重要性的补充说明。第三章飞机总体参数详细设计（10学时) 一、教学内容及要求 1.1设计任务和步骤（理解） (1学时)

解该相对参数与飞行性能的关系，比如巡航性能、爬升性能、起降性能等，突出其是飞行器极为重要的相对总体设计参数，对飞行器总体性能指标有着重要影响。讲解翼载荷时，围绕定义，首先强调其针对不同分型阶段的含义区别。同时，强调翼载与飞机机动性能、爬升性能和起降性能的关系。结合统计值，分析不同机种，翼载统计值的总体规律。总体布局是飞机总体设计阶段的重要任务之一。明确方案设计的主要内容，并以各型飞行器为例，讲解飞机总体方案设计的主要内容，阐述典型飞行器结构总体布局的基本思想和方法，并突出飞机型式选择的主要要点。气动布局是飞机总体设计的核心内容之一。以各典型布局飞机为例，讲解正常布局、鸭式布局和无尾布局的气动特点和配平特征，尤其是正常布局和鸭式局部的气动特点。这是重点内容。最后，结合高超飞行器的发展，讲解隐身性能对飞机总体气动布局的重要影响和主要设计措施。四、作业 1、飞行器正常起飞重量的估算方法? 2、结合界限性法，推导飞行器翼载荷和推重比与飞行器飞行性能的关系? 3、理解极曲线的含义? 4、正常布局与鸭式布局的气动特点？ 5、提高飞机隐身的主要常用措施？五、参考资料 1. Daniel P. Raymer Aircraft Design: A Conceptual Approach. AIAA (American Institute of Aeronautics & Astronautics. 2013. 2.贾玉红，黄俊，吴永康.《航空航天概论》.北京航空航天大学出版社，2013. 备注：重点参阅参考资料中关于飞行器重量估算、翼载荷、推重比和气动特性等等相关章节。六、教学后记结合飞机设计任务及需求指标，强化飞行器重量对飞行器的决定性影响至关重要。后续教学时，可通过增加案例分析，以增强飞行器设计中，重量对飞行器设计的重要意义。同时，需要结合实例，进一步强化推重比、翼载荷的重要意义。此外，需要强化对升阻比重要性的补充说明。第三章飞机总体参数详细设计（10 学时）一、教学内容及要求 1.1 设计任务和步骤（理解）（1 学时）

1.2飞机部件设计（掌握）》 (6学时) 重点：机翼、机身、尾翼及其操控面、起落架系统： 1.3推进系统的选择与设计（理解）(2学时) 1.4飞机初步设计实例（理解） (1学时) 基本要求：了解设计任务和步骤：掌握飞机典型部件参数计算和设计方法：掌握推进系统选择和设计的基本方法和要点：以案例为例，熟悉飞机初步设计方法和步骤。二、教学重点、难点及解决办法重点与难点： 1)飞行器主要部件设计：飞行器主要部件，包括机翼、机身和尾翼、推进系统、起落架等设计与分析。 2)初步设计分析实例：飞机初步设计实例中，飞机重量、主要部件、推进系统等关键总体参数的确定和关系理解。熟悉飞行器主要部件（机翼、机身和尾翼、推进系统、起落架）的设计细则与分析方法，这是重点。同时，理解飞机初步设计与分析的基本流程和关键计算环节，掌握不同类型飞机的总体局部与气动方案特征对飞机部件设计的影响。解决办法：采用理论与实际相结合的办法，结合多媒体PPT,讲解各个部件设计原则和基本方法，同时，结合案例分析，展示各个部件设计结果：通过分析飞机初步设计实例，讲解飞机外形和布局设计的基本原则和注意要点，并通过成功案例，分析设计案例的优点和不足。为增加教学效果，应强化课堂互动，增加学生参与课堂讨论。三、教学设计首先，以J20飞机设计为例，明确飞机设计的主要任务和步骤，明确飞机工程研制的主要特点。同时，对于固定翼飞机而言，重点突出飞机机身、机翼、尾翼、发动机和起落架系统是飞机的五大部件之一，为引出后续内容做铺垫。然后，逐步展开飞机重点部件的设计方法和原则。结合飞行原理，强调机翼是常规飞机的核心升力部件，因此，有必要首先阐述其设计的重要性。关于机翼设计，宏观上明确主要包括翼型设计、平面形状设计和安装状态设计。随即，请几名学生谈谈他们理解的飞机飞行原理，引出课程主题一机翼翼型。翼型设计的讲解，要突出气动特性，包括升力特性、阻力特性和力矩特性等。围绕气动特性，介绍迎角概念时，可以通过风筝、高速公路上伸出窗外的手等为例，强调攻角对流体气动升力和阻力的影响，并简要提及飞机的失速现象和造成的原因。通过回顾伯努利定理和连续性定理，重点讲解飞机三维机翼产生升力的基本原理和升力公式，并通过讲解飞机起飞和降落的过

1.2 飞机部件设计（掌握）（6 学时）重点：机翼、机身、尾翼及其操控面、起落架系统； 1.3 推进系统的选择与设计（理解）（2 学时） 1.4 飞机初步设计实例（理解）（1 学时）基本要求：了解设计任务和步骤；掌握飞机典型部件参数计算和设计方法；掌握推进系统选择和设计的基本方法和要点；以案例为例，熟悉飞机初步设计方法和步骤。二、教学重点、难点及解决办法重点与难点： 1）飞行器主要部件设计；飞行器主要部件，包括机翼、机身和尾翼、推进系统、起落架等设计与分析。 2）初步设计分析实例；飞机初步设计实例中，飞机重量、主要部件、推进系统等关键总体参数的确定和关系理解。熟悉飞行器主要部件（机翼、机身和尾翼、推进系统、起落架）的设计细则与分析方法，这是重点。同时，理解飞机初步设计与分析的基本流程和关键计算环节，掌握不同类型飞机的总体局部与气动方案特征对飞机部件设计的影响。解决办法：采用理论与实际相结合的办法，结合多媒体 PPT，讲解各个部件设计原则和基本方法，同时，结合案例分析，展示各个部件设计结果；通过分析飞机初步设计实例，讲解飞机外形和布局设计的基本原则和注意要点，并通过成功案例，分析设计案例的优点和不足。为增加教学效果，应强化课堂互动，增加学生参与课堂讨论。三、教学设计首先，以 J20 飞机设计为例，明确飞机设计的主要任务和步骤, 明确飞机工程研制的主要特点。同时，对于固定翼飞机而言，重点突出飞机机身、机翼、尾翼、发动机和起落架系统是飞机的五大部件之一，为引出后续内容做铺垫。然后，逐步展开飞机重点部件的设计方法和原则。结合飞行原理，强调机翼是常规飞机的核心升力部件，因此，有必要首先阐述其设计的重要性。关于机翼设计，宏观上明确主要包括翼型设计、平面形状设计和安装状态设计。随即，请几名学生谈谈他们理解的飞机飞行原理，引出课程主题——机翼翼型。翼型设计的讲解，要突出气动特性，包括升力特性、阻力特性和力矩特性等。围绕气动特性，介绍迎角概念时，可以通过风筝、高速公路上伸出窗外的手等为例，强调攻角对流体气动升力和阻力的影响，并简要提及飞机的失速现象和造成的原因。通过回顾伯努利定理和连续性定理，重点讲解飞机三维机翼产生升力的基本原理和升力公式，并通过讲解飞机起飞和降落的过

程，详细剖析影响飞机升力的主要因素。根据增升原理，讲解飞机机翼主要增升装置结构特点和设计原则、方法。同时，以正常布局飞机总体受力为引子，针对外力，如何设置内部结构使其合理的承受相关外力，如何传递这些外力保证飞机受力平衡，引出三维机翼的结构设计及其气动特性。平面形状设计则主要包括：展弦比、根稍比、后掠角、浸润面积等重要机翼几何要素的定义和对飞机主要气动特性的影响规律。以机翼设计为基础，讲解尾翼设计要点。围绕尾翼的配型形式，讲解飞机尾翼尾容量的重要性和设计方法。通过图文并茂，予以展示。随即，结合飞机总体结构发展的历程及趋势，引出飞机机身的发展及变化，以正常布局飞机为例，紧扣机身功用展开课程，重点介绍民航机身总体结构的设计要求和主要特点，同时，讲解典型各类主要构成元件，包括桁条、隔框、蒙皮等。总体上，强调机身发展的主要类型，包括构架式、桁梁式、桁条式及硬壳式。最后，通过举例，重点讲解现代大型民用飞机机身的设计案例及要点。起落架系统是飞机的重要部件。以高空鸡蛋落地为例，突出冲击载荷及能量的概念。针对飞机类型及重量各异，起落架有所不同。在此基础上，对于起落架这一重要部件，详细讲解起落架的功用、组成、型式和类型等内容。其中，重点讲解起落架的配置形式，包括前三点式、后三点式起落架的优势和特点：重点讲解起落架的构造形式，包括构架式、支撑式和摇臂式的结构特征及适用范围。动力系统选择。首先，介绍活塞式发动机的发展历程，讲解活塞式发动机的构成。早期飞机的发展，主要取决于活塞式发动机的进步和性能。根据其布局在飞机机头或者机尾，引出推进式和拉力式的概念。随机，重点讲解活塞式螺旋桨发动机产生推力的基本原理，其中，注意介绍热机概念，并重点讲解作为热机的四个工作行程和原理；同时，注意从能量转换角度介绍其工作原理，此外，应特别强调其作为推力装置，必须将活塞式发动机和螺旋桨组合，才成为航空动力装置。其中，讲解螺旋桨工作产生推力或拉力时，以固定机翼飞机产生升力原理为理论基础。随后，重点讲解辅助系统和主要性能指标、特点和总体应用情况。重点以涡轮发动机为例，详细介绍其主要组成部分的结构和功用。这是本节课程的重点内容。首先，介绍进气道的构、功用。其次，讲解压气机的功用和分类，介绍其工作原理时，注意压缩功概念的引入。随即，详细讲解燃烧室的功用、原理和工作流程。注意强调，燃烧室设计要求非常高，工作条件很苛刻：尾喷管是航空发动机的重要组成部件，讲解其功用时，注意膨胀功概念的引出，应特别强调其对产生发动机推力的重要作用。简要介绍其喷管的分类情况。总结喷气发动机的各部件功用，结合牛二和牛三定理，明确喷气发动机产生推力的基本原理以及影响发动机的主要因素。作为拓展内容，简要介绍喷气发动机的高度特性、转速特性和速度特性。这是本章的重要概念和内容。最后，重点介绍一下加力涡轮喷气发动机的构成和特点。鉴于火箭发动机工作原理较为简单，重点突出其与航空喷气发动机的相同

程，详细剖析影响飞机升力的主要因素。根据增升原理，讲解飞机机翼主要增升装置结构特点和设计原则、方法。同时，以正常布局飞机总体受力为引子，针对外力，如何设置内部结构使其合理的承受相关外力，如何传递这些外力保证飞机受力平衡，引出三维机翼的结构设计及其气动特性。平面形状设计则主要包括：展弦比、根稍比、后掠角、浸润面积等重要机翼几何要素的定义和对飞机主要气动特性的影响规律。以机翼设计为基础，讲解尾翼设计要点。围绕尾翼的配型形式，讲解飞机尾翼尾容量的重要性和设计方法。通过图文并茂，予以展示。随即，结合飞机总体结构发展的历程及趋势，引出飞机机身的发展及变化，以正常布局飞机为例，紧扣机身功用展开课程，重点介绍民航机身总体结构的设计要求和主要特点，同时，讲解典型各类主要构成元件，包括桁条、隔框、蒙皮等。总体上，强调机身发展的主要类型，包括构架式、桁梁式、桁条式及硬壳式。最后，通过举例，重点讲解现代大型民用飞机机身的设计案例及要点。起落架系统是飞机的重要部件。以高空鸡蛋落地为例，突出冲击载荷及能量的概念。针对飞机类型及重量各异，起落架有所不同。在此基础上，对于起落架这一重要部件，详细讲解起落架的功用、组成、型式和类型等内容。其中，重点讲解起落架的配置形式，包括前三点式、后三点式起落架的优势和特点；重点讲解起落架的构造形式，包括构架式、支撑式和摇臂式的结构特征及适用范围。动力系统选择。首先，介绍活塞式发动机的发展历程，讲解活塞式发动机的构成。早期飞机的发展，主要取决于活塞式发动机的进步和性能。根据其布局在飞机机头或者机尾，引出推进式和拉力式的概念。随机，重点讲解活塞式螺旋桨发动机产生推力的基本原理，其中，注意介绍热机概念，并重点讲解作为热机的四个工作行程和原理；同时，注意从能量转换角度介绍其工作原理，此外，应特别强调其作为推力装置，必须将活塞式发动机和螺旋桨组合，才成为航空动力装置。其中，讲解螺旋桨工作产生推力或拉力时，以固定机翼飞机产生升力原理为理论基础。随后，重点讲解辅助系统和主要性能指标、特点和总体应用情况。重点以涡轮发动机为例，详细介绍其主要组成部分的结构和功用。这是本节课程的重点内容。首先，介绍进气道的构、功用。其次，讲解压气机的功用和分类，介绍其工作原理时，注意压缩功概念的引入。随即，详细讲解燃烧室的功用、原理和工作流程。注意强调，燃烧室设计要求非常高，工作条件很苛刻；尾喷管是航空发动机的重要组成部件，讲解其功用时，注意膨胀功概念的引出，应特别强调其对产生发动机推力的重要作用。简要介绍其喷管的分类情况。总结喷气发动机的各部件功用，结合牛二和牛三定理，明确喷气发动机产生推力的基本原理以及影响发动机的主要因素。作为拓展内容，简要介绍喷气发动机的高度特性、转速特性和速度特性。这是本章的重要概念和内容。最后，重点介绍一下加力涡轮喷气发动机的构成和特点。鉴于火箭发动机工作原理较为简单，重点突出其与航空喷气发动机的相同

点和不同点即可。对于加力式低涵道比涡轮风扇发动机，围绕北航高歌教授发明火焰稳定器的故事，与同学们一起分享航空报告的精神，其发明受到钱学森教授的高度赞赏。通过讲解活塞发动机、喷气发动机和火箭发动机结构特点和工作原理，重点引出飞行器高度一速度飞行剖面，进而根据不同飞行器类型，阐述其发动机选择的原则和重要依据。通过本章讲解，明确飞机主要部件的设计原则和方法，其是完善和构建飞行器气动外形和布局的关键基础，是完成飞行器总体设计的重要内容。四、作业 1、超临界翼型的气动特征？后掠机翼的几何特征和受力特性？ 2、民航飞机机身的主要结构特征及设计要点？ 3、发动机动力系统选择的依据和原则是什么？ 4、前三点式起落架的设计要点是什么？五、参考资料 1.Daniel P.Raymer Aircraft Design:A Conceptual Approach.AIAA(American Institute of Aeronautics Astronautics.2013 2.贾玉红，黄俊，吴永康.《航空航天概论》.北京航空航天大学出版社，2013 备注：重点参阅参考资料中关于飞行器主要部件详细设计等相关章节。六、教学后记本章内容中，飞机结构各部件设计原则和分析过程的教学内容相对较为容易，但是，学生对机翼结构参数变化等对其气动特性的影响规律理解较为苦难，后续课程要强化该部分内容的讲解和讨论。同时，通过讲解机翼、机身等结构，要重点突出航空航天类飞行器结构的总特征，即薄壁结构。同时，应增加学生讨论环节，以加深学生对机翼旋翼操纵系统的掌握和理解。第四章飞机操控系统设计与分析(4学时) 一、教学内容及要求 1.1操控系统组成及特性 (1学时) 1.2高速飞机操稳特性及操控系统设计(2小时) 难点：现代高速飞机的稳定性和操控性、高速飞机操控系统设计： 1.3飞机操控系统设计特点 (1学时) 难点：飞机主动控制技术、电传操控系统、综合飞行控制系统：

点和不同点即可。对于加力式低涵道比涡轮风扇发动机，围绕北航高歌教授发明火焰稳定器的故事，与同学们一起分享航空报告的精神，其发明受到钱学森教授的高度赞赏。通过讲解活塞发动机、喷气发动机和火箭发动机结构特点和工作原理，重点引出飞行器高度—速度飞行剖面，进而根据不同飞行器类型，阐述其发动机选择的原则和重要依据。通过本章讲解，明确飞机主要部件的设计原则和方法，其是完善和构建飞行器气动外形和布局的关键基础，是完成飞行器总体设计的重要内容。四、作业 1、超临界翼型的气动特征？后掠机翼的几何特征和受力特性？ 2、民航飞机机身的主要结构特征及设计要点？ 3、发动机动力系统选择的依据和原则是什么？ 4、前三点式起落架的设计要点是什么？五、参考资料 1. Daniel P. Raymer Aircraft Design: A Conceptual Approach. AIAA (American Institute of Aeronautics & Astronautics. 2013. 2.贾玉红，黄俊，吴永康.《航空航天概论》.北京航空航天大学出版社，2013. 备注：重点参阅参考资料中关于飞行器主要部件详细设计等相关章节。六、教学后记本章内容中，飞机结构各部件设计原则和分析过程的教学内容相对较为容易，但是，学生对机翼结构参数变化等对其气动特性的影响规律理解较为苦难，后续课程要强化该部分内容的讲解和讨论。同时，通过讲解机翼、机身等结构，要重点突出航空航天类飞行器结构的总特征，即薄壁结构。同时，应增加学生讨论环节，以加深学生对机翼旋翼操纵系统的掌握和理解。第四章飞机操控系统设计与分析（4 学时）一、教学内容及要求 1.1 操控系统组成及特性（1 学时） 1.2 高速飞机操稳特性及操控系统设计（2 小时）难点：现代高速飞机的稳定性和操控性、高速飞机操控系统设计； 1.3 飞机操控系统设计特点（1 学时）难点：飞机主动控制技术、电传操控系统、综合飞行控制系统；

基本要求：了解飞机操控系统特性：重点掌握高速飞机特性及其稳定性、操纵性设计方法：熟悉高速飞机操控系统设计特点和指标。二、教学重点、难点及解决办法重点与难点： 1)机械、电传主操控系统构成：掌握机械主操控系统构成及特点，了解电传主操控系统构成及特点。 2)高速飞机操控系统设计：掌握高速飞机稳定性和操纵性的基本概念，讲授高速飞机操作性和稳定性的主要影响因素：重点讲解高速飞机操控系统构成及设计原则。解决办法：围绕高速飞机飞行特性，通过理论结合实际，精心设计教学PPT,以图片、视频等内容，解释高速飞机飞行特征和操控系统特点。通过强调稳定性和操纵性的区别，突出高速飞机操稳系统的设计细则、要点和原则。三、教学设计以飞行者一号、J10飞机等为例，阐述飞机操纵系统的重要概念和发展。飞机操纵系统是用以传递驾驶员或自动驾驶仪的操纵命令，驱动多面和其他机构以控制飞机飞行姿态的系统。通常，分为人工飞行操纵系统(MFCS)和自动飞行控制系统(AFGS),而人工飞行操纵系统又分为主操纵系统和辅助操纵系统。主操纵系统是飞机俯仰、翻滚和偏航操纵的操纵系统。辅助操纵系统包括调整片、襟翼、减速板、可调安定面和机翼变后掠角操纵系统。随即，围绕高速飞机操纵主操纵面，介绍其内部基本结构特点和操纵的实现方式和原理。以F-16为例，结合3个操纵气动面，讲解飞机要改变飞行姿态，需要如何操纵哪些相应的操纵面，操纵以后会产生怎样的改变，最后实现飞行操纵意图的转变。最后，深入理解飞机的操纵性和稳定性的统一辨证关系。同时，强调军机和民机设计时，其稳定性和操纵性的要求指标是不同的，前者突出机动性，后者一定程度强调稳定性，对此，应有一个总的概念和想法。简述早期飞机操纵系统的构成，其由简单的钢索、滑轮、连杆和曲柄等机械部件组成，即机械传动操纵系统。飞行员通过直接操纵机械传动系统来控制飞机的操纵舵面，实现对飞机姿态和飞行轨迹的控制。机械传动操纵系统仍广泛用于低速飞机和一些运输机上。随着飞机设计的发展和飞机速度的不断提高，即使使用看气动力补偿，飞行员的体力还不能适应作用于操纵舵面上的空气动力载荷，这时便产生了液压助力器，首先是可逆助力操纵系统并联一个助力器，气动力由助力器和飞行员共同承受，从而大大减小杆力。随着飞机速度进一步增大，尤其是达到超音速以后，由于飞行速度和高度变化范围很大，作用在舵面上的气动力变化很大，飞机飞行安全受到威胁，出现不可逆助力操纵系统，舵面气动载荷全部由液压助力器承受。为了使驾驶员获得操纵力感觉，在系统中增加了人工载荷机构（通常是弹簧的）以及其他改善操纵特性的装置

基本要求：了解飞机操控系统特性；重点掌握高速飞机特性及其稳定性、操纵性设计方法；熟悉高速飞机操控系统设计特点和指标。二、教学重点、难点及解决办法重点与难点： 1）机械、电传主操控系统构成；掌握机械主操控系统构成及特点，了解电传主操控系统构成及特点。 2）高速飞机操控系统设计；掌握高速飞机稳定性和操纵性的基本概念，讲授高速飞机操作性和稳定性的主要影响因素；重点讲解高速飞机操控系统构成及设计原则。解决办法：围绕高速飞机飞行特性，通过理论结合实际，精心设计教学 PPT，以图片、视频等内容，解释高速飞机飞行特征和操控系统特点。通过强调稳定性和操纵性的区别，突出高速飞机操稳系统的设计细则、要点和原则。三、教学设计以飞行者一号、J10 飞机等为例，阐述飞机操纵系统的重要概念和发展。飞机操纵系统是用以传递驾驶员或自动驾驶仪的操纵命令，驱动多面和其他机构以控制飞机飞行姿态的系统。通常，分为人工飞行操纵系统（MFCS）和自动飞行控制系统（AFGS），而人工飞行操纵系统又分为主操纵系统和辅助操纵系统。主操纵系统是飞机俯仰、翻滚和偏航操纵的操纵系统。辅助操纵系统包括调整片、襟翼、减速板、可调安定面和机翼变后掠角操纵系统。随即，围绕高速飞机操纵主操纵面，介绍其内部基本结构特点和操纵的实现方式和原理。以 F-16 为例，结合 3 个操纵气动面，讲解飞机要改变飞行姿态，需要如何操纵哪些相应的操纵面，操纵以后会产生怎样的改变，最后实现飞行操纵意图的转变。最后，深入理解飞机的操纵性和稳定性的统一辨证关系。同时，强调军机和民机设计时，其稳定性和操纵性的要求指标是不同的，前者突出机动性，后者一定程度强调稳定性，对此，应有一个总的概念和想法。简述早期飞机操纵系统的构成，其由简单的钢索、滑轮、连杆和曲柄等机械部件组成，即机械传动操纵系统。飞行员通过直接操纵机械传动系统来控制飞机的操纵舵面，实现对飞机姿态和飞行轨迹的控制。机械传动操纵系统仍广泛用于低速飞机和一些运输机上。随着飞机设计的发展和飞机速度的不断提高，即使使用看气动力补偿，飞行员的体力还不能适应作用于操纵舵面上的空气动力载荷，这时便产生了液压助力器，首先是可逆助力操纵系统并联一个助力器，气动力由助力器和飞行员共同承受，从而大大减小杆力。随着飞机速度进一步增大，尤其是达到超音速以后，由于飞行速度和高度变化范围很大，作用在舵面上的气动力变化很大，飞机飞行安全受到威胁，出现不可逆助力操纵系统，舵面气动载荷全部由液压助力器承受。为了使驾驶员获得操纵力感觉，在系统中增加了人工载荷机构（通常是弹簧的）以及其他改善操纵特性的装置