飛機部件與系統設計(簡體書)

第1章 緒論1 1.1 部件設計的任務和基本要求1 1.2 部件設計過程與主要工作內容1 1.3 部件設計的依據6 1.4 系統設計的一般過程7 1.5 系統設計要求8 習題10 第2章 飛機部件設計的一般原理11 2.1 部件優化設計11 2.1.1 部件優化問題分類11 2.1.2 結構布局優化12 2.1.3 結構優化14 2.1.4 結構可靠性優化設計16 2.2 綜合設計原理與方法18 2.2.1 綜合設計思想18 2.2.2 多目標優化設計21 2.2.3 多學科設計優化23 2.2.4 數字化設計28 2.3 當前飛機結構設計原理與方法31 2.3.1 強度和剛度設計31 2.3.2 疲勞、耐久性設計32 2.3.3 損傷容限設計36 2.3.4 可靠性設計41 2.3.5 維修性設計44 2.3.6 適航性設計48 習題49 第3章 飛機機翼設計50 3.1 機翼部件設計原則和要求50 3.1.1 機翼部件設計的特點和原則50 3.1.2 機翼部件設計主要依據和要求51 3.1.3 機翼部件設計內容與方法52 3.2 機翼外形的主要參數54 3.2.1 翼型的選擇與設計54 3.2.2 機翼的平面幾何參數64 3.2.3 機翼前視圖的形狀參數70 3.2.4 翼根與翼梢的修形71 3.3 機翼的平面形狀和布局74 3.3.1 邊條翼74 3.3.2 后掠機翼79 3.3.3 變后掠機翼83 3.3.4 前掠機翼85 3.3.5 三角機翼87 3.4 機翼參數初步選擇和大迎角氣動特性90 3.4.1 機翼參數初步選擇90 3.4.2 大迎角空氣動力特性91 3.5 機翼結構形式和結構布置96 3.5.1 機翼受力形式選擇的基本原則96 3.5.2 機翼結構形式特點及載荷傳遞100 3.5.3 機翼受力系統布局106 3.5.4 翼根連接區受力及大開口區設計120 3.6 機翼與機身連接結構形式125 3.6.1 連接設計原則125 3.6.2 機翼與機身連接形式125 3.7 機翼設計分離面及其對接形式131 3.7.1 分離面設計原則131 3.7.2 分離面對接形式132 3.8 機翼的氣動彈性136 3.8.1 靜氣動彈性136 3.8.2 動氣動彈性141 3.9 機翼增升裝置146 3.9.1 增升裝置的設計原理146 3.9.2 增升裝置形式選擇和參數選擇150 3.10 副翼153 3.10.1 設計原則與要求153 3.10.2 副翼和擾流片設計154 3.10.3 差動副翼156 習題157 第4章 飛機機身設計158 4.1 機身設計特點158 4.1.1 機身的功用和內部布置158 4.1.2 機身設計特點160 4.1.3 機身設計要求161 4.2 機身外形主要參數161 4.2.1 機身的幾何參數161 4.2.2 前機身的外形特點163 4.2.3 細長前機身的大迎角非定常空氣動力特性165 4.2.4 機身橫截面的形狀166 4.2.5 機身尾部外形特點172 4.2.6 面積律174 4.3 機身的結構形式和結構布置176 4.3.1 機身典型結構形式與結構布置176 4.3.2 軍機機身結構布置和承力系統設計181 4.3.3 民機機身結構形式和承力系統布置189 4.4 加強框的設計193 4.4.1 加強框的結構形式193 4.4.2 加強框的設計195 4.5 機身結構開口設計196 4.5.1 中、小開口區的補強設計197 4.5.2 大開口區的補強設計199 4.6 機身分離面的布置與設計200 4.6.1 分離面的類型與作用200 4.6.2 分離面的設計201 習題202 第5章 尾翼設計203 5.1 水平尾翼設計203 5.1.1 平尾的功用、設計原則和要求203 5.1.2 平尾外形和主要參數選擇204 5.1.3 平尾位置的選擇209 5.1.4 升降舵設計210 5.2 垂直尾翼設計211 5.2.1 垂尾的作用、設計原則和要求211 5.2.2 垂尾外形和主要參數選擇212 5.2.3 方向舵的設計214 5.3 尾翼結構的受力形式和連接形式215 5.3.1 尾翼結構布局和承力系統的安排215 5.3.2 全動水平尾翼220 5.3.3 尾翼的安裝與連接224 5.4 操縱面的氣動補償和氣動平衡226 5.4.1 氣動補償226 5.4.2 氣動平衡227 5.5 尾翼防顫振設計229 5.5.1 尾翼的顫振與防止229 5.5.2 配重結構230 習題231 第6章 復合材料翼面及機身設計232 6.1 復合材料的特點及其在飛機結構中的應用232 6.1.1 復合材料的性能和設計特點232 6.1.2 復合材料在飛機結構上的應用236 6.2 復合材料性能238 6.2.1 層合板的表示與材料工程常數238 6.2.2 層合板的性能剪裁與強度估算239 6.3 復合材料結構設計要求與原則244 6.3.1 結構設計要求與一般原則244 6.3.2 結構設計選材245 6.3.3 結構工藝性考慮248 6.3.4 設計許用值的確定251 6.3.5 結構試驗驗證254 6.4 復合材料基本結構設計258 6.4.1 復合材料結構設計的步驟258 6.4.2 層合板設計259 6.4.3 夾層結構設計261 6.5 復合材料機翼設計264 6.5.1 復合材料機翼設計特點264 6.5.2 復合材料機翼的結構形式265 6.5.3 復合材料機翼設計269 6.5.4 機翼整體油箱設計278 6.5.5 結構細節設計282 6.5.6 結構連接設計286 6.6 復合材料機身設計288 6.6.1 復合材料機身設計特點288 6.6.2 復合材料機身設計289 6.7 復合材料安定面與操縱面結構設計293 6.7.1 垂直安定面結構設計294 6.7.2 鴨翼結構設計297 6.7.3 水平尾翼結構設計298 6.7.4 操縱面結構設計300 6.8 復合材料結構可修理性設計301 習題302 第7章 起落架設計304 7.1 起落架的設計任務和設計要求304 7.1.1 起落架的設計任務304 7.1.2 起落架的設計要求305 7.2 起落架形式及其特點306 7.2.1 后三點式起落架306 7.2.2 前三點式起落架307 7.2.3 自行車式起落架308 7.2.4 多輪多支柱式起落架308 7.3 起落架主要參數選擇309 7.3.1 起落架的主要參數309 7.3.2 起落架的布局設計311 7.3.3 起落架形式對地面滑行穩定性的影響314 7.4 起落架結構受力316 7.4.1 起落架的外載荷316 7.4.2 起落架結構受力317 7.5 前起落架設計325 7.5.1 前起落架的構造特點和穩定距325 7.5.2 前輪的擺振和減擺裝置327 7.5.3 前輪操縱系統和糾偏機構329 7.6 減震裝置334 7.6.1 減震裝置的任務和要求334 7.6.2 油氣式減震器的工作特性335 7.6.3 油氣式減震器的設計342 7.6.4 雙動式油氣減震器的設計348 7.6.5 全油液式減震器的設計349 7.7 起落裝置其他部件設計351 7.7.1 機輪和輪胎設計及選擇351 7.7.2 機輪剎車裝置355 7.7.3 收放機構設計362 7.7.4 起落架的收放位置鎖和信號指示系統365 7.8 主動控制起落架368 習題371 第8章 飛機動力裝置設計372 8.1 飛機動力裝置概述372 8.1.1 動力裝置的功用和組成372 8.1.2 動力裝置設計依據與要求372 8.1.3 動力裝置特點373 8.2 飛機的進氣道設計373 8.2.1 進氣道性能參數和設計要求373 8.2.2 亞聲速進氣道374 8.2.3 超聲速進氣道376 8.2.4 進氣道系統與前機身的一體化設計379 8.3 排氣系統設計380 8.3.1 排氣噴管的功能和要求380 8.3.2 尾噴管設計380 8.3.3 后機身、尾翼和噴管系統的一體化設計384 8.3.4 反推力和矢量推力裝置390 8.4 發動機的安裝393 8.4.1 發動機在飛機上的安裝形式393 8.4.2 發動機安裝的基本要求395 8.4.3 發動機在飛機上的安裝396 8.4.4 發動機短艙設計409 8.5 降噪結構設計412 8.5.1 飛機的噪聲環境與結構設計要求412 8.5.2 翼裝短艙的降噪設計413 8.5.3 翼下吊裝短艙的降噪設計414 8.5.4 后機身吊掛短艙的降噪設計416 8.6 燃油系統417 8.6.1 燃油系統設計要求417 8.6.2 航空燃油特點及要求420 8.6.3 燃油系統原理圖設計424 8.6.4 燃油系統主要分系統429 8.6.5 燃油系統的油箱設計443 8.6.6 燃油消耗順序控制450 習題452 第9章 飛行控制系統設計454 9.1 飛行控制系統概述454 9.1.1 飛行控制系統的功用與演變454 9.1.2 飛控系統的設計要求455 9.1.3 飛控系統類型和組成456 9.2人 工飛控系統布置設計462 9.2.1 飛控系統線路敷設463 9.2.2 飛控系統中的傳動系數和傳動比464 9.2.3 主要部件功能及基本工作原理466 9.2.4 主要部件在飛機上的布置478 9.3 電傳飛控系統布置設計480 9.3.1 電傳飛控系統中可靠性與余度技術480 9.3.2 電傳飛控系統的組成482 9.3.3 電傳飛控系統工作原理484 9.3.4 主要部件及功能486 9.3.5 主要部件在飛機上的布置487 9.3.6 電傳飛控系統的優點及存在的問題488 9.4 自動控制系統489 9.4.1 自動控制系統與人工飛控系統的綜合489 9.4.2 主要部件功能與基本工作原理491 9.4.3 主要部件在飛機上的布置491 9.5 主動控制飛機492 習題503 第10章 液壓系統504 10.1 液壓系統功用和要求504 10.1.1 液壓系統的功用504 10.1.2 液壓傳動的特點504 10.1.3 液壓系統的要求505 10.2 液壓系統方案設計及原理圖508 10.2.1 液壓系統的原理方案論證509 10.2.2 液壓系統的方案設計及原理圖510 10.3 液壓系統主要附件特性514 10.3.1 液壓泵515 10.3.2 液壓電機和液壓作動筒 522 10.3.3 液壓傳動系統的控制元件——控制閥525 10.4 液壓系統工作特性計算536 10.4.1 基本公式536 10.4.2 圖解法計算步驟538 10.5 液壓系統基本回路與速度控制回路542 10.5.1 順序控制回路542 10.5.2 速度控制回路543 10.5.3 方向控制回路544 10.5.4 壓力控制回路544 10.5.5 安全回路545 習題545 附錄A 546 A.1 中等（或大）展弦比機翼氣動特性估算546 A.2 小展弦比（A≤3）機翼氣動特性估算553 附錄B 556 參考文獻559