飞机部件与系统设计

第1章 绪论1
1.1 部件设计的任务和基本要求1
1.2 部件设计过程与主要工作内容1
1.3 部件设计的依据6
1.4 系统设计的一般过程7
1.5 系统设计要求8
习题10
第2章 飞机部件设计的一般原理11
2.1 部件优化设计11
2.1.1 部件优化问题分类11
2.1.2 结构布局优化12
2.1.3 结构优化14
2.1.4 结构可靠性优化设计16
2.2 综合设计原理与方法18
2.2.1 综合设计思想18
2.2.2 多目标优化设计21
2.2.3 多学科设计优化23
2.2.4 数字化设计28
2.3 当前飞机结构设计原理与方法31
2.3.1 强度和刚度设计31
2.3.2 疲劳、耐久性设计32
2.3.3 损伤容限设计36
2.3.4 可靠性设计41
2.3.5 维修性设计44
2.3.6 适航性设计48
习题49
第3章 飞机机翼设计50
3.1 机翼部件设计原则和要求50
3.1.1 机翼部件设计的特点和原则50
3.1.2 机翼部件设计主要依据和要求51
3.1.3 机翼部件设计内容与方法52
3.2 机翼外形的主要参数54
3.2.1 翼型的选择与设计54
3.2.2 机翼的平面几何参数64
3.2.3 机翼前视图的形状参数70
3.2.4 翼根与翼梢的修形71
3.3 机翼的平面形状和布局74
3.3.1 边条翼74
3.3.2 后掠机翼79
3.3.3 变后掠机翼83
3.3.4 前掠机翼85
3.3.5 三角机翼87
3.4 机翼参数初步选择和大迎角气动特性90
3.4.1 机翼参数初步选择90
3.4.2 大迎角空气动力特性91
3.5 机翼结构形式和结构布置96
3.5.1 机翼受力形式选择的基本原则96
3.5.2 机翼结构形式特点及载荷传递100
3.5.3 机翼受力系统布局106
3.5.4 翼根连接区受力及大开口区设计120
3.6 机翼与机身连接结构形式125
3.6.1 连接设计原则125
3.6.2 机翼与机身连接形式125
3.7 机翼设计分离面及其对接形式131
3.7.1 分离面设计原则131
3.7.2 分离面对接形式132
3.8 机翼的气动弹性136
3.8.1 静气动弹性136
3.8.2 动气动弹性141
3.9 机翼增升装置146
3.9.1 增升装置的设计原理146
3.9.2 增升装置形式选择和参数选择150
3.10 副翼153
3.10.1 设计原则与要求153
3.10.2 副翼和扰流片设计154
3.10.3 差动副翼156
习题157
第4章 飞机机身设计158
4.1 机身设计特点158
4.1.1 机身的功用和内部布置158
4.1.2 机身设计特点160
4.1.3 机身设计要求161
4.2 机身外形主要参数161
4.2.1 机身的几何参数161
4.2.2 前机身的外形特点163
4.2.3 细长前机身的大迎角非定常空气动力特性165
4.2.4 机身横截面的形状166
4.2.5 机身尾部外形特点172
4.2.6 面积律174
4.3 机身的结构形式和结构布置176
4.3.1 机身典型结构形式与结构布置176
4.3.2 军机机身结构布置和承力系统设计181
4.3.3 民机机身结构形式和承力系统布置189
4.4 加强框的设计193
4.4.1 加强框的结构形式193
4.4.2 加强框的设计195
4.5 机身结构开口设计196
4.5.1 中、小开口区的补强设计197
4.5.2 大开口区的补强设计199
4.6 机身分离面的布置与设计200
4.6.1 分离面的类型与作用200
4.6.2 分离面的设计201
习题202
第5章 尾翼设计203
5.1 水平尾翼设计203
5.1.1 平尾的功用、设计原则和要求203
5.1.2 平尾外形和主要参数选择204
5.1.3 平尾位置的选择209
5.1.4 升降舵设计210
5.2 垂直尾翼设计211
5.2.1 垂尾的作用、设计原则和要求211
5.2.2 垂尾外形和主要参数选择212
5.2.3 方向舵的设计214
5.3 尾翼结构的受力形式和连接形式215
5.3.1 尾翼结构布局和承力系统的安排215
5.3.2 全动水平尾翼220
5.3.3 尾翼的安装与连接224
5.4 操纵面的气动补偿和气动平衡226
5.4.1 气动补偿226
5.4.2 气动平衡227
5.5 尾翼防颤振设计229
5.5.1 尾翼的颤振与防止229
5.5.2 配重结构230
习题231
第6章 复合材料翼面及机身设计232
6.1 复合材料的特点及其在飞机结构中的应用232
6.1.1 复合材料的性能和设计特点232
6.1.2 复合材料在飞机结构上的应用236
6.2 复合材料性能238
6.2.1 层合板的表示与材料工程常数238
6.2.2 层合板的性能剪裁与强度估算239
6.3 复合材料结构设计要求与原则244
6.3.1 结构设计要求与一般原则244
6.3.2 结构设计选材245
6.3.3 结构工艺性考虑248
6.3.4 设计许用值的确定251
6.3.5 结构试验验证254
6.4 复合材料基本结构设计258
6.4.1 复合材料结构设计的步骤258
6.4.2 层合板设计259
6.4.3 夹层结构设计261
6.5 复合材料机翼设计264
6.5.1 复合材料机翼设计特点264
6.5.2 复合材料机翼的结构形式265
6.5.3 复合材料机翼设计269
6.5.4 机翼整体油箱设计278
6.5.5 结构细节设计282
6.5.6 结构连接设计286
6.6 复合材料机身设计288
6.6.1 复合材料机身设计特点288
6.6.2 复合材料机身设计289
6.7 复合材料安定面与操纵面结构设计293
6.7.1 垂直安定面结构设计294
6.7.2 鸭翼结构设计297
6.7.3 水平尾翼结构设计298
6.7.4 操纵面结构设计300
6.8 复合材料结构可修理性设计301
习题302
第7章 起落架设计304
7.1 起落架的设计任务和设计要求304
7.1.1 起落架的设计任务304
7.1.2 起落架的设计要求305
7.2 起落架形式及其特点306
7.2.1 后三点式起落架306
7.2.2 前三点式起落架307
7.2.3 自行车式起落架308
7.2.4 多轮多支柱式起落架308
7.3 起落架主要参数选择309
7.3.1 起落架的主要参数309
7.3.2 起落架的布局设计311
7.3.3 起落架形式对地面滑行稳定性的影响314
7.4 起落架结构受力316
7.4.1 起落架的外载荷316
7.4.2 起落架结构受力317
7.5 前起落架设计325
7.5.1 前起落架的构造特点和稳定距325
7.5.2 前轮的摆振和减摆装置327
7.5.3 前轮操纵系统和纠偏机构329
7.6 减震装置334
7.6.1 减震装置的任务和要求334
7.6.2 油气式减震器的工作特性335
7.6.3 油气式减震器的设计342
7.6.4 双动式油气减震器的设计348
7.6.5 全油液式减震器的设计349
7.7 起落装置其他部件设计351
7.7.1 机轮和轮胎设计及选择351
7.7.2 机轮刹车装置355
7.7.3 收放机构设计362
7.7.4 起落架的收放位置锁和信号指示系统365
7.8 主动控制起落架368
习题371
第8章 飞机动力装置设计372
8.1 飞机动力装置概述372
8.1.1 动力装置的功用和组成372
8.1.2 动力装置设计依据与要求372
8.1.3 动力装置特点373
8.2 飞机的进气道设计373
8.2.1 进气道性能参数和设计要求373
8.2.2 亚声速进气道374
8.2.3 超声速进气道376
8.2.4 进气道系统与前机身的一体化设计379
8.3 排气系统设计380
8.3.1 排气喷管的功能和要求380
8.3.2 尾喷管设计380
8.3.3 后机身、尾翼和喷管系统的一体化设计384
8.3.4 反推力和矢量推力装置390
8.4 发动机的安装393
8.4.1 发动机在飞机上的安装形式393
8.4.2 发动机安装的基本要求395
8.4.3 发动机在飞机上的安装396
8.4.4 发动机短舱设计409
8.5 降噪结构设计412
8.5.1 飞机的噪声环境与结构设计要求412
8.5.2 翼装短舱的降噪设计413
8.5.3 翼下吊装短舱的降噪设计414
8.5.4 后机身吊挂短舱的降噪设计416
8.6 燃油系统417
8.6.1 燃油系统设计要求417
8.6.2 航空燃油特点及要求420
8.6.3 燃油系统原理图设计424
8.6.4 燃油系统主要分系统429
8.6.5 燃油系统的油箱设计443
8.6.6 燃油消耗顺序控制450
习题452

第9章 飞行控制系统设计454
9.1 飞行控制系统概述454
9.1.1 飞行控制系统的功用与演变454
9.1.2 飞控系统的设计要求455
9.1.3 飞控系统类型和组成456
9.2人 工飞控系统布置设计462
9.2.1 飞控系统线路敷设463
9.2.2 飞控系统中的传动系数和传动比464
9.2.3 主要部件功能及基本工作原理466
9.2.4 主要部件在飞机上的布置478
9.3 电传飞控系统布置设计480
9.3.1 电传飞控系统中可靠性与余度技术480
9.3.2 电传飞控系统的组成482
9.3.3 电传飞控系统工作原理484
9.3.4 主要部件及功能486
9.3.5 主要部件在飞机上的布置487
9.3.6 电传飞控系统的优点及存在的问题488
9.4 自动控制系统489
9.4.1 自动控制系统与人工飞控系统的综合489
9.4.2 主要部件功能与基本工作原理491
9.4.3 主要部件在飞机上的布置491
9.5 主动控制飞机492
习题503
第10章 液压系统504
10.1 液压系统功用和要求504
10.1.1 液压系统的功用504
10.1.2 液压传动的特点504
10.1.3 液压系统的要求505
10.2 液压系统方案设计及原理图508
10.2.1 液压系统的原理方案论证509
10.2.2 液压系统的方案设计及原理图510
10.3 液压系统主要附件特性514
10.3.1 液压泵515
10.3.2 液压电机和液压作动筒 522
10.3.3 液压传动系统的控制元件——控制阀525
10.4 液压系统工作特性计算536
10.4.1 基本公式536
10.4.2 图解法计算步骤538
10.5 液压系统基本回路与速度控制回路542
10.5.1 顺序控制回路542
10.5.2 速度控制回路543
10.5.3 方向控制回路544
10.5.4 压力控制回路544
10.5.5 安全回路545
习题545
附录A 546
A.1 中等（或大）展弦比机翼气动特性估算546
A.2 小展弦比（A≤3）机翼气动特性估算553
附录B 556
参考文献559