航空課程總結(jié)

1、大型飛機(jī)是一個(gè)國(guó)家航空設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志，以大型客機(jī)和貨機(jī)為代表的大型 飛機(jī)，無(wú)論在軍事上還是在經(jīng)濟(jì)上都有著非常重要的戰(zhàn)略意義?；趪?guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)防 安全的需要，都要求中國(guó)必須發(fā)展自己的大型飛機(jī)，大飛機(jī)的發(fā)展對(duì)航空工業(yè)的整體技術(shù)水 平，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)都有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在為期一個(gè)月的專(zhuān)項(xiàng)講座之后，大飛機(jī)班老師為我們安排了全面、豐富、專(zhuān)業(yè)的課程，從大 型飛機(jī)概述到總體氣動(dòng)設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)強(qiáng)度到材料學(xué)，從發(fā)動(dòng)機(jī)到環(huán)控系統(tǒng)等等。在為期兩個(gè) 月的課程學(xué)習(xí)中，我對(duì)大飛機(jī)相關(guān)的各個(gè)學(xué)科都有了初步的了解，以下是我對(duì)部分所學(xué)課程 所做的總結(jié)。1、課程學(xué)習(xí)1.1總體氣動(dòng)設(shè)計(jì)課程劉沛清教授、

2、張?jiān)骑w教授、朱自強(qiáng)教授等老師對(duì)大型飛機(jī)總體氣動(dòng)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了詳盡的介 紹。劉沛清老師和張?jiān)骑w老師主要側(cè)重于飛機(jī)總體設(shè)計(jì)，所謂飛機(jī)設(shè)計(jì)，是指設(shè)計(jì)人員應(yīng)用氣動(dòng)、 結(jié)構(gòu)、動(dòng)力、材料、工藝等學(xué)科知識(shí)通過(guò)分析綜合和創(chuàng)造思維，將設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為一組能完 整描述飛機(jī)的參數(shù)的過(guò)程。飛機(jī)的研制過(guò)程主要分五個(gè)階段：（1）論證階段：研究設(shè)計(jì)新飛 機(jī)的可行性；（2）方案階段：設(shè)計(jì)出可行的飛機(jī)總體技術(shù)方案；（3）工程研制階段：進(jìn)行詳 細(xì)設(shè)計(jì)，提供圖紙?jiān)囍圃蜋C(jī)；（4）設(shè)計(jì)定型階段：進(jìn)行定型試飛；（5）生產(chǎn)定型階段：少 量改進(jìn)，小批量生產(chǎn)。個(gè)良好的設(shè)計(jì)應(yīng)具有很好的總體性能，各部分充分協(xié)調(diào)，可以順利通 過(guò)后續(xù)的專(zhuān)業(yè)性的計(jì)算或

3、者試驗(yàn)的驗(yàn)證而不需作根本性的改變?！帮w機(jī)設(shè)計(jì)，氣動(dòng)先行”，氣動(dòng)力設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括氣動(dòng)力性能設(shè)計(jì)與計(jì)算，操縱安定面設(shè)計(jì) 與計(jì)算，進(jìn)發(fā)匹配設(shè)計(jì)與計(jì)算，風(fēng)洞模型設(shè)計(jì)與吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)以及載荷的計(jì)算等。在氣動(dòng)布局的設(shè)計(jì)方面，翼型的選擇起著至關(guān)重要的作用。多位老師都詳細(xì)講到了超臨界翼 型，超臨界翼型有利于防止出現(xiàn)激波和減小附面層分離的程度，進(jìn)而提高臨界馬赫數(shù)。它還 有利于減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，同時(shí)改善低速飛行的性能。但它由于上表面平坦，在減緩氣流 加速的同時(shí)，也會(huì)減小升力，為克服這一缺點(diǎn)，可增加下翼面后緣部分的彎曲來(lái)彌補(bǔ)升力的 不足。另外，朱自強(qiáng)老師著重為我們介紹了一種新型布局形式的飛機(jī)一一翼身融合體飛機(jī)，翼身融

4、合體飛機(jī)最早是波音和斯坦福大學(xué)合作研究的，高承載的外翼和低截面升力的內(nèi)翼及中央體 的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，使它具有可承載旅客的大厚度翼型和為易于縱向平衡的反彎的后緣。為了穩(wěn)定 和控制，翼身融合體同樣采用了常規(guī)民機(jī)的前緣縫翼和作為升降舵的后緣簡(jiǎn)單式襟翼，外翼 的升降舵是俯仰和滾轉(zhuǎn)的主要控制，帶有方向舵的翼梢小翼提供主要的方向穩(wěn)定性和控制。 翼身融合體的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是自然地提供一個(gè)比常規(guī)外形更低的噪聲環(huán)境，同時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃 油消耗減小而減少了污染物。這種布局形式可能是未來(lái)飛機(jī)布局的發(fā)展趨勢(shì)。1.2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)課程何景武教授、一飛院趙書(shū)旺高工等老師針對(duì)大飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳盡的介紹。所謂大型客機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

5、設(shè)計(jì)，是指根據(jù)飛機(jī)總體設(shè)計(jì)、及適航要求，依據(jù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的原始 條件，結(jié)合強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基本要求，在飛機(jī)總體設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，為保證飛機(jī)在整個(gè)使用壽命周期 內(nèi)其結(jié)構(gòu)能夠正常使用和飛行安全所需要進(jìn)行的各種設(shè)計(jì)、分析及試驗(yàn)工作。按照飛機(jī)結(jié)構(gòu) 完整性設(shè)計(jì)要求，飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)涵蓋了飛機(jī)的整個(gè)使用壽命期。在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，主要工作包括大型客機(jī)的載荷分析、強(qiáng)度分析、剛度分析、壽命分析和 維護(hù)維修。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析計(jì)算工作主要包括:結(jié)構(gòu)靜力分析，結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析（動(dòng)載荷分析、 固有動(dòng)力特性分析、動(dòng)響應(yīng)分析），結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析，氣動(dòng)彈性分析（顫振分析、彎扭發(fā)散 分析、載荷分布分析），結(jié)構(gòu)熱問(wèn)題分析，結(jié)構(gòu)壽命分析（疲勞分析、損傷容

6、限分析、耐久 性分析），結(jié)構(gòu)可靠性分析。在飛機(jī)設(shè)計(jì)、研制過(guò)程中，飛機(jī)載荷的分析確定是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作，它關(guān)系到飛機(jī)設(shè)計(jì) 的好壞與成敗，載荷分析的最終目的就是要給出該型號(hào)飛機(jī)在全壽命周期內(nèi)可能出現(xiàn)的所有 載荷情況中可能出現(xiàn)的最為嚴(yán)重的載荷情況，以及對(duì)應(yīng)該嚴(yán)重載荷情況的所有相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。 在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的限制、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制、結(jié)構(gòu)選材的限制、工藝 水平和生產(chǎn)加工能力的限制等多種設(shè)計(jì)要求的限制下，要獲得較好的結(jié)構(gòu)剛度性能具有較大 的困難。因此，如何設(shè)計(jì)出較為滿(mǎn)意的結(jié)構(gòu)剛度特性，提高結(jié)構(gòu)的使用效率也一直是廣大設(shè) 計(jì)人員所追求的目標(biāo)。在結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)中，飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案確定的原則是

7、：結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) 力求綜合滿(mǎn)足各種設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)傳力合理，力求綜合承載；結(jié)構(gòu)總體方案力求重量最輕。 1.3材料技術(shù)課程曹春曉院士等老師對(duì)大型飛機(jī)的選材以及現(xiàn)階段的先進(jìn)材料技術(shù)進(jìn)行了詳盡的介紹。航空材料處于材料科學(xué)領(lǐng)域的最前沿，其技術(shù)含量之高和技術(shù)難度之大使得它成為高技術(shù)領(lǐng) 域的重要一員。曹春曉院士的“一代材料，一代飛機(jī)”八個(gè)字形象地闡明了材料在飛機(jī)發(fā)展 中占據(jù)的重要地位。從飛機(jī)的發(fā)展歷程來(lái)看，材料與飛機(jī)一直在相互推動(dòng)，不斷發(fā)展。當(dāng)前的飛機(jī)材料中，復(fù)合材料技術(shù)成為新一代大型飛機(jī)的最前沿，歐美新一代大型飛機(jī)的材 料技術(shù)特色就是一一復(fù)合材料的用量創(chuàng)歷史新高。復(fù)合材料在大型飛機(jī)上一直扮演減輕結(jié)構(gòu) 重量的

8、角色。由于其出色的表現(xiàn)和不斷提高的成熟度，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量中所占的比例越來(lái)越 大，不斷打破“世界記錄”。此外，復(fù)合材料所具有的優(yōu)越的抗腐蝕性能也是其用量不斷創(chuàng)新 高的重要原因。（1）波音787復(fù)合材料用量50%，整個(gè)機(jī)身是由若干個(gè)復(fù)合材料整體機(jī)身 段組成的，從而減少了 1500個(gè)零件和4-5萬(wàn)個(gè)連接件，顯著減輕了結(jié)構(gòu)重量（減重4500kg）， 降低油耗8%，大幅度地降低了制造、裝配、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，是新一代大型飛機(jī)材料技術(shù) 的第一亮點(diǎn)。而且鈦合金用量也達(dá)到了 15%。（2） A380率先在中央翼盒上大量采用了復(fù)合 材料（原為金屬結(jié)構(gòu)），是新一代大型飛機(jī)材料技術(shù)的又一個(gè)亮點(diǎn)（總重8.8噸，其中復(fù)合

9、材料 5.3噸，減重1.5噸），鋁合金61%，復(fù)合材料用量22%，鈦合金用量10%。（3） A350的復(fù)合 材料使用量從37%提高到53%，鈦合金用量從9%提高到14%如此高的符合材料使用以及鈦 合金使用說(shuō)明了飛機(jī)材料發(fā)展的趨勢(shì)。曹院士還介紹了一些新意的材料技術(shù)，譬如C纖維和樹(shù)脂的更新?lián)Q代進(jìn)一步提高了復(fù)合材料 的性能水平和降低了原材料成本；以波音787機(jī)身段為代表的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化；A380 率先在中央翼盒上大量采用復(fù)合材料（原為全金屬結(jié)構(gòu)）。波音787則發(fā)展全復(fù)合材料翼盒 直至全復(fù)合材料機(jī)翼；復(fù)合材料自動(dòng)化、低成本化制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用；A380選用了層 間混雜復(fù)合材料（纖維金屬層板）GL

10、ARE； A380是首次推出全鈦掛架的飛機(jī)，A350也采用 全鈦掛架，均主要選用6退火的Ti-6Al-4V ELI ；新型高強(qiáng)高韌近B型鈦合金 Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-1Zr首次在A380平臺(tái)上閃亮登場(chǎng)；在F/A-22，V-22等軍用飛機(jī)上迅猛崛 起的鈦合金精鑄技術(shù)正逐步進(jìn)入大型飛機(jī)領(lǐng)域；第三代鋁鋰合金在A350、A380上的大量應(yīng) 用是空客新一代飛機(jī)的一大特色；新型高強(qiáng)鋁合金7085的問(wèn)世為特大鍛件在A380上的應(yīng) 用開(kāi)辟了道路；A380和A350采用激光焊接技術(shù)（LBW）制成6000系鋁合金和鋁鋰合金整 體結(jié)構(gòu)件。這些新型的航空材料技術(shù)都不同程度上地應(yīng)用在了新研發(fā)使用的大型民航

11、客機(jī)上， 替代了原來(lái)的材料技術(shù)，解決了諸多難題，是航空材料發(fā)展的新方向。1.4高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)課程洪杰教授等老師對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了詳細(xì)的講解。商用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展最早開(kāi)始于活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，飛行速度僅有0.50.7Ma，隨后發(fā)展到燃?xì)?渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)等，特點(diǎn)是空氣流量大，可連續(xù)做 功，超音速飛行，但缺點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性差。還有沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，主要是靠高速飛行的沖壓作用增加，適用于高速高空飛彳丁。洪老師特別給我們講述了發(fā)動(dòng)機(jī)的幾個(gè)特別的結(jié)構(gòu)，支承結(jié)構(gòu)、風(fēng)扇壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)、燃燒室結(jié) 構(gòu)和渦輪結(jié)構(gòu)，支承結(jié)構(gòu)中，印象較為深刻的是老師講到PW公司在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)將高

12、壓渦 輪前的一個(gè)支承放在了燃燒室里，這樣對(duì)支承的材料等各方面要求都將隨之增大，這樣做的 目的就是為了使得兩個(gè)支承點(diǎn)的跨度越小，從而使得轉(zhuǎn)子的剛性越好。為了使得轉(zhuǎn)子的剛性 好，PW公司研究可以放在燃燒室里的支承結(jié)構(gòu)，這對(duì)支承結(jié)構(gòu)的材料特性等各方面要求極 高，可見(jiàn)公司精益求精的工作態(tài)度。另外就是PW公司的風(fēng)扇設(shè)計(jì)技術(shù)，采用葉身帶中間突 肩，好處是使得葉片剛性增加、葉片振動(dòng)變小、葉根應(yīng)力減小、FOD增加、阻尼減振增加， 還有采用的環(huán)型燕尾槽高壓壓氣機(jī)、短環(huán)型燃燒室（內(nèi)、外機(jī)匣與葉片式擴(kuò)壓器整體鑄造） 等等技術(shù)特點(diǎn)。1.5其他課程另外，葉葉沛研究員為我們講解了民用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，讓我對(duì)民用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性分

13、析方法有 了基礎(chǔ)的了解。民用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性是現(xiàn)代民機(jī)發(fā)展的主導(dǎo)因素，民用飛機(jī)的發(fā)展，已從80年代以前的以技 術(shù)創(chuàng)新為主導(dǎo)的發(fā)展階段，轉(zhuǎn)向了以經(jīng)濟(jì)性為主導(dǎo)的市場(chǎng)化階段。“雙贏”是新機(jī)研發(fā)項(xiàng)目 商業(yè)成功的標(biāo)志，即航空公司能從經(jīng)營(yíng)中掙錢(qián)，制造商能從銷(xiāo)售中掙錢(qián)。“最小DOC”已成 為新機(jī)研發(fā)唯一的優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。在初步設(shè)計(jì)階段之前，經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)飛機(jī)全壽命成本 有決定性影響。經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，也貫穿于飛機(jī)從新機(jī)購(gòu)置、再循環(huán)和退役的整個(gè)生命周期。影 響飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性的因數(shù)，不僅僅是技術(shù)因素，還包括市場(chǎng)、國(guó)家政策和航空公司選型等因素。 現(xiàn)代運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性的分析工具就是采用DOC方法，飛機(jī)的總運(yùn)營(yíng)成本包括直接運(yùn)行成本和間

14、接運(yùn)行成本，其中直接運(yùn)行成本取決于飛機(jī)設(shè)計(jì)。因此，人們?cè)诳傮w方案優(yōu)化、運(yùn)營(yíng)優(yōu)化和 競(jìng)爭(zhēng)分析中，主要分析直接運(yùn)行成本。可以進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)分析、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性分析（座公里成本與 收益比較）、成本指數(shù)分析、飛機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。賈玉紅老師為我們講解了大飛機(jī)的起落架設(shè)計(jì)，讓我們對(duì)起落架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及類(lèi)型有了一定 的了解。飛機(jī)起落架是飛機(jī)重要承力、吸能并兼有操縱特性的部件，在飛機(jī)起降過(guò)程中，擔(dān)負(fù)著極其 重要的使命，其工作性能和可靠性直接影響整機(jī)的安全。起落架主要由承力結(jié)構(gòu)、緩沖裝置、 滑行裝置、剎車(chē)裝置、收放機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)組成。起落架緩沖裝置主要由減震器和輪胎組成， 可以吸收著陸撞擊動(dòng)能并消耗著陸撞擊動(dòng)能。剎車(chē)裝置用于縮短

15、飛機(jī)的著陸距離，改善飛機(jī) 在機(jī)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)時(shí)剎車(chē)裝置使飛機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。收放機(jī)構(gòu)指的是將起 落架完全收入到飛機(jī)機(jī)體內(nèi)，且不切斷機(jī)體結(jié)構(gòu)，不干擾油箱或不凸出在氣流之外，并加上 一個(gè)具有流線(xiàn)型的起落架艙門(mén)，避免給飛機(jī)的氣動(dòng)外形帶來(lái)不利影響，減小飛機(jī)的飛行阻力。 2、心得體會(huì)經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的課程學(xué)習(xí)，我對(duì)大飛機(jī)總體氣動(dòng)技術(shù)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料、發(fā)動(dòng)機(jī)、環(huán)控系統(tǒng)、 運(yùn)行管理、經(jīng)濟(jì)性、起落架等各個(gè)專(zhuān)項(xiàng)學(xué)科有了初步的了解，并有側(cè)重地進(jìn)行了重點(diǎn)學(xué)習(xí)， 自覺(jué)受益匪淺，在以后的工作中，可能僅是針對(duì)這其中一個(gè)小的類(lèi)別學(xué)科，但這兩個(gè)月的綜 合學(xué)習(xí)一定會(huì)更快地投入到工作中。研制大型民機(jī)已被列入我國(guó)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。根據(jù)我國(guó)民機(jī)發(fā)展的實(shí)際情況，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)大 型民機(jī)的跨越式發(fā)展，需要重點(diǎn)突破的技術(shù)領(lǐng)域有很多，包括：高效氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)和關(guān)鍵風(fēng) 洞試驗(yàn)技術(shù)，先進(jìn)材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)，降低排放物污染技術(shù)，高安全性和可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，飛 機(jī)系統(tǒng)技