第07講：機身外形的設計

1、機身外形的初步設計,飛機總體設計框架,設計要求,布局型式選擇,主要參數計算,發(fā)動機選擇,部件外形設計機身機翼尾翼起落架進氣道,三面圖部位安排圖結構布置圖,分析計算重量計算氣動計算性能計算結構分析,是否滿足設計要求？最優(yōu)？,內容提要,設計機身所考慮的主要因素機身外形的主要參數機身參數對氣動和結構的影響機身外形主要參數的初步確定機身外形的初步設計要點面積律機身外形初步設計的步驟舉例,設計機身所考慮的主要因素,裝載要求：有足夠大的內部容積氣動要求：氣動阻力小結構要求：有利于結構布置,機身外形的主要參數,描述方法之一：-總長度：L身-最大橫截面積S：身-機身長徑比：身=L身/d身,d身是S身的當量直徑

2、：,-頭部長徑比：頭=L頭/d頭-尾部長徑比：尾=L尾/d尾,描述方法之二：-最大直徑：df-總長度lf-lfc,fc,機身參數對氣動和結構特性的影響,機身長徑比身對阻力的影響,1）機身的壓差阻力和波阻，隨增大而降低。2）摩擦阻力隨有可能增加。,整個機身的阻力系數與M數有關：M=0.6時，=3.5最有利M=0.9時，=6.5最有利對應一定M數，存在一個最有利的長徑比,fc的影響1）fc變大：摩擦阻力小，型阻增大，尾翼面積會增加；2）fc變小：摩擦阻力增大，型阻小，尾翼面積減小；3）fc的大小與著陸時著地角有關,機身外形參數的初步確定,機身長徑比的選擇（參考統計數據）,df/lf，lfc,fc的

3、選擇,最大橫截面積S身的確定原則：按照機身內部裝載要求，由里向外方式確定S身對于戰(zhàn)斗機：h5cm小型民用機:h3.8cm噴氣旅客機:h0.02df+2.54（cm),h,機身外形的初步設計,控制截面的確定-按內部裝載的要求定出各個橫截面-截面形狀盡量設計成圓形表面面積小，有利于減少摩擦阻力；對于氣密艙，有利于承受內壓；-不能采用圓形時，由圓弧組成-低速輕型飛機，主要考慮裝載要求，常采用非圓形截面。,戰(zhàn)斗機,大型客機,客艙的高度應該不小于1.9米，但也不能大于2.5米。,各種非圓形機身截面形狀,公務機,由多段圓弧構成的截面,超大型客機的截面形狀,A380的機身截面形狀,客艙的等級,座椅的尺寸,參

4、見第9章,座椅的縱向布置,參見第9章,客艙的座位安排：與長徑比協調,側視圖外形的設計亞音速：流線型，最大橫截面在1/3處高亞音速：層流機身，最大橫截面在45%處超音速：指數曲線系列或拋物線系列,機尾外形的設計,fc通常1116左右（噴氣客機）,lfc/df通常為1.84,機頭外形的設計,-駕駛員視角大于15度。-考慮臨界M的要求,面積律,面積律是研究飛機機體橫截面積的分布規(guī)律與波阻之間相互關系的理論為使飛機在跨音速范圍內的阻力最小，飛機各個部件組合在一起的橫截面積的分布圖形，應該相當于一個最小阻力的當量旋成體圖形。,（1）不考慮面積律要求（2）考慮面積律要求（a）機翼機身組合體（b）當量旋成體

5、（c）橫截面積分布,按面積律的要求對飛機進行修形：-將機身中段收縮成蜂腰形-將平尾、垂尾及發(fā)動機短艙等部件的縱向位置錯開應用例子-美國F102和B-58-我國Q-5型強擊機和J-12殲擊機,美國B-58飛機橫截面積分布圖,1機身；2機翼；3內側發(fā)動機短艙；4掛架；5外側發(fā)動機短艙；6掛架；7整流包皮；8尾翼。,按面積律要求修形的效果,注：當1.5以后，效果就不顯著,機身外形初步設計的步驟,回顧設計要求的有效載荷，列出有效載荷項目（如旅客人數等）；根據所選的內部座位和裝載要求，確定最大當量直徑df和橫截面形狀，以及控制截面形狀；考慮結構高度要求，將df和橫截面形狀適當放大。參考同類飛機，選定長徑比身，頭，尾或lf/df，lfc/df，fc；根據身和df確定機身長度或根據裝載要求根據機身長度；畫出機身外形草圖。,DC-9系列飛機,MD-82飛機,MD-82飛機商載空重比,表1全機總長、商載和空重數據,表2商載空重比,MD-82改型和DC-9-50改型收益的比較,表3MD-82和DC-9-50改型收益比較,加長機身的影響,1.拉長機身，惡化了大迎角狀態(tài)下的縱向力矩特性,2.機身的加長使機身縱向剛度降低,3.加長機身增加了飛機縱向和側向慣量矩,機身頭部和尾段設