• 噪声问题
– 许多机场认为噪声是他们的最大问题。
• 排放要求
– 随着机对队数量日益增加，对机场污染和对气候的影 响将成为重要问题。
• 未来民机的噪声和排放量要求会越来越严格
– 噪声水平和排放量已成为民机主要设计指标之一。
型号合格证、生产许可证、适航证
• 为保证在社会上公共销售和使用的民机都达到标准。管 理部门制定了对新设计的民机按“适航标准”进行审定。
第二讲 飞机设计依据
内容提要
• 飞机设计的基本要求 • 飞机设计规范和适航性条例
• 评价飞机设计方案准则
飞机设计的本要求
• 飞机的类型和基本任务
– 类型
• 军用机：战斗机，轰炸机，……. • 民用飞机：客机，货机，公务机，……
– 基本任务
• 飞行任务剖面图
• 有效载荷
– 民用飞机：旅客数；行李重量 ；货物重量 – 军用飞机：空勤人员；武器弹药；装备
– 稳定性与操纵性
• 与重量有关的要求
– 对载荷要求
• 与客舱布置有关的要求
– 应急出口的要求
着陆性能要求
评价飞机设计方案准则
• 重量准则
– 起飞重量WTO最小
– W有效载荷 / WTO最大
• 经济性准则
–直接使用成本
–全寿命周期成本
• 作战效能（军机）
关于设计要求的一些说明
• 重要性
– 很大程度上决定了飞机的市场竞争力。 – 定义“什么样的飞机”也许比“如何设计飞机”更为重要。
• 务实性
– 航空器使用中的经验总结
• 例如，破损安全设计准则
– 新技术、新型号的发展
• 例如，电传操纵飞机
• 稳健性
– 适航标准只反映已被证实的、成熟的航空科技技术，而不反映最新的进展。
• 平衡性
– 在安全性、实用性和经济性之间取得平衡。 – 按适航标准设计的飞机具有满足“公众可以接受的安全水平”的安全性。
飞行任务剖面图
军用飞机飞行任务剖面图
飞行任务剖面图
民机典型飞行剖面图
Descent to 1500 ft 下降至1500英尺 Approach & Landing 进场和着陆 5 min. Taxi in (From Reserve fuel) 5分钟滑入（使用备份燃油）
Contingency (5% Mission Fuel) 应急用油（5%任务飞行用油）
• 着陆距离
– 一般小于或等于起飞距离。
飞机设计的基本要求（续）
• 舒适性指标
– 座椅排距 – 客舱过道宽度 – 座椅宽度 – 座舱噪声
• 经济性指标
– 座公里油耗 – 直接使用成本
• 可靠性
– 签派可靠度
• 环保指标
– 噪音水平
• 设计经济寿命
– 飞行小时 – 日历年
– 排放量
环保要求将会日益重要
关于性能指标
• 航程
– 航程对飞机重量的确定有很大影响。 – 列出覆盖机场的距离，在此基础上确定航程。
• 巡航速度
– 对于短中程客机巡航速度一般不大于M0.8。 – 对于远程客机巡航速度一般大于0.84。
• 起飞距离
– 对于短中程客机，一般在1650－2250 m。 – 对于大型客机（远程），一般在2400－3350m。
• 军用机概念设计 • 无人机概念设计
设计要求的例子（150座）
• 来源
– 2008－2009 AIAA的飞机设计竞赛项目 – 面向大学生
• 目标
– 替代737NG 和A320的下一代客机
• 设计情况、安全系数、过载系数、重量极限、重心位置、 重量分配、操纵性、稳定性、配平、飞行载荷、飞行包线、 突风载荷、起飞与着陆、强度和变形、结构试验、飞行试 验、飞行品质、使用极限、起落装置、动力装置、飞机设 备、操纵系统、安全措施等。
适航性条例的特点
• 法规性
– 适航性条例是以法律条文的格式编写的，有相当部分的条款是原则性的、 定性的要求，这与法律条文应具有的概括性和普适性是一致的。
• 如何确定设计要求
– 实际需要
• 军机：通常由军方提出 • 民机：市场调研与预测；意向客户；竞争机型分析
– 可能性
• 技术方面 • 经费方面
• 进度方面
本课程的设计项目
• 250至300座级客机概念设计
• 150座级客机概念设计
• 支线客机概念设计
• 公务机概念设计
• 4座轻型通用航空飞机概念设计
• 型号合格证
– 对合格型号颁发型号合格证
• 生产许可证
– 对生产该机型的工厂审定其技术能力，保证所生产的飞机都达 到原设计状态，对合格生产厂家颁发生产许可证。
• 适航证
– 对生产出的每架飞机，经检查后颁发适航证。
飞机设计规范和适航性条例
• 什么是飞机设计规范和适航性条例？
– 是航空运输的最低安全标准。 – 在进行飞机设计时必须遵守的有关规定，是飞机设 计的“法律”。 – 指令性规定涵盖：
Missed Approach 过失进场
Climb 爬升
民机备用油规则
Cruise 巡航*
Diversion Distance 备降段距离
飞行任务剖面图
Descent 下降 Approach & Landing 进场和着陆 30 min. Hold 30分钟待机
*Cruise Distance ≥ 50% Diversion Distance 巡航段距离不短于爬升段加上下降段
• 中国
– CCAR25－ 中国民用航空规章第25部 运输类飞机适航标准（重 量大于5700kg) – CCAR23－ 中国民用航空规章第23部 运输类飞机适航标准（重 量小于5700kg)
与总体设计密切相关一些条例
• 与机翼参数和发动机选择有关的要求
– 起飞距离与着陆距离
– 单发停车时爬升率
• 与尾翼参数设计有关的要求
与飞机相关的适航性条例
• 美国
– 联邦适航条例（FAR） Part 25（重量大于12500 lb)
– 联邦适航条例（FAR） Part 23（重量小于12500 lb)
• 欧洲
– 联合适航条例（JAR） Part 25（重量大于5700kg)
– 联合适航条例（JAR） Part 23 （重量小于5700kg)
飞机设计的基本要求（续）
飞行性能指标
• 飞行速度指标：最大速度，巡航速度，失速速度 • 飞行高度指标：巡航高度，升限 • 耐航性指标： 航程，作战半径，最大续航时间 • 起飞着陆指标：起飞速度，起飞距离，速度着陆，着
陆距离
• 机动性能指标
– 改变飞行高度能力：爬升率 – 改变飞行速度能力：加速性能 – 改变飞行方向能力：转弯半径