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飞行器控制系统设计

飞行器控制系统设计
飞行器控制系统设计

学号:

课程设计

题目飞行器控制系统设计

学院自动化学院

专业自动化

班级自动化1002班

姓名

指导教师肖纯

2012 年12 月19 日

课程设计任务书

学生姓名: 专业班级:自动化1003班

指导教师: 肖 纯 工作单位: 自动化学院 题 目: 飞行器控制系统设计 初始条件:飞行器控制系统的开环传递函数为:

)

2.361(4500)(+=

s s K

s G

要求设计控制系统性能指标为调节时间ts 008.0≤秒,单位斜坡输入的稳态误差000443.0≤,相角裕度大于75度。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写

等具体要求)

(1) 设计一个控制器,使系统满足上述性能指标; (2) 画出系统在校正前后的奈奎斯特曲线和波特图;

(3) 用Matlab 画出上述每种情况的阶跃响应曲线,并根据曲线分析系统

的动态性能指标;

(4) 对上述任务写出完整的课程设计说明书,说明书中必须写清楚分析

计算的过程,给出响应曲线,并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型,说明书的格式按照教务处标准书写。

时间安排:

指导教师签名: 年 月 日 系主任(或责任教师)签名: 年 月 日

随着经济的发展,自动控制技术在国民经济中发挥着越来越重要的作用。自动控制就是在没有人的参与下,系统的控制器自动的按照人预订的要求控制设备或过程,使之具有一定的状态和性能。在实际中常常要求在达到制定性能指标的同时能更加节约成本、能具有更加优良的效果。本次飞行器设计中,采用频域校正的方法使系统达到指定的性能指标,同时采用matlab仿真软件更加直观的进行仿真分析和验证。

在此设计中主要采用超前校正的方法来对系统进行性能的改进,通过分析、设计、仿真、写实验报告书的过程,进一步加深了对自动控制原理基本知识的理解和认识,同时通过仿真系统的奈奎斯特图、bode图、单位阶跃响应曲线,进一步理解了系统的性能指标的含义,同时也加深了对matlab仿真的掌握,培养了认识问题、分析问题、解决问题的能力。

1理论分析与计算 (1)

1.1初始条件及设计要求 (1)

1.2 分析与计算 (1)

2 校正前后系统的matlab仿真 (2)

2.1校正前系统的仿真 (3)

2.1.1 校正前系统bode图 (3)

2.1.2 校正前系统奈奎斯特曲线 (3)

2.1.3 校正前系统单位阶跃响应曲线 (4)

2.2校正后系统matlab仿真 (5)

2.2.1校正后系统的bode图 (6)

2.2.2 校正后系统奈奎斯特曲线 (6)

2.2.3校正后系统单位阶跃响应曲线 (7)

3校正前后系统性能比较 (8)

3.1校正前后系统bode图比较 (9)

3.2校正前后系统那奎斯特曲线比较 (10)

3.3校正前后系统单位阶跃响应比较 (11)

4课程设计小结 (13)

5 参考文献 (14)

1理论分析与计算

1.1初始条件及设计要求

飞行器控制系统的开环传递函数为:

)2.361(4500)(+=

s s K

s G

主要性能指标:

调节时间ts=0.008秒,

单位斜坡输入下的稳态误差000443.0≤,

相角裕度大于75度。

1.2 分析与计算

由系统的开环传递函数以及系统需要达到的性能指标要求可知需对系统进行校正,采用频域矫正法对系统进行校正。

根据给定的稳态性能指标,首先确定符合要求的开环增益K 。设计要求中要求在单位斜坡信号作用下的系统稳态误差ss e 000443.0≤,故校正后的系统还是1型系统。

单位斜坡输入下系统稳态误差求法如下:

ss e =K 1

000433.0≤

又有:

2

.3614500k

K =

解得k 2.181≥,所以应取k =182

从而将系统开环传递函数化为:

)

2.361(819000

)(+=

s s s G

计算校正前系统的截止频率:

)()(c c jw H jw G =

)

2.316(81900

+jw jw =1

又有:

)()(180c c o jw H jw G ∠+?=γ

计算得出?=6.22o γ。

要求校正后的系统的相位裕度?≥75γ ,因此可知补充的相位裕度不超过

?65,因此可以采用超前校正的方法。

此时有:

=+=?εγγ?。-?=?+?-?4.6196.2275

取???=m ,则:

4.15sin 1sin 1=-+=

m

m

a ??

令:

-10lg15.4dB=20lg

(2.361jw jw 819000

+

计算得m c w w =1=1770,因此:

T =

a

w m 1=0.000144

所以得出超前校正环节为:

s

s

Ts aTs s G c 000144.0100222.0111)(++=

++=

得到校正后系统的传递函数为: )

1000144.0)(2.361()

00222.01(819000)()()(1+++==s s s s s G s G s G c

2 校正前后系统的matlab 仿真

2.1校正前系统的仿真

2.1.1 校正前系统bode图

校正前系统Bode图源程序如下:

>> num=819000

>> den=[1,316.2,0]

>> bode(num,den)

图1 校正前系统bode图2.1.2 校正前系统奈奎斯特曲线

校正前系统奈奎斯特图源程序如下:

>> num=819000

>> den=[1,361.2,0]

>> nyquist(num,den)

图2 校正前系统奈奎斯特曲线

2.1.3 校正前系统单位阶跃响应曲线

校正前系统的闭环传递函数为:

819000

2.361819000

)()(2++=s s s R s C 校正前系统单位阶跃响应源程序如下: >> num=819000

>> den=[1,361.2,819000] >> step(num,den)

图3 校正前系统的单位阶跃响应曲线

由系统的响应曲线可知系统的调节时间为0.0217s远大于0.008s,系统的超调时间为0.00349s、超调量为0.527,都比较大。

2.2校正后系统matlab仿真

2.2.1校正后系统的bode图

校正后系统bode图源程序如下:

>>G=tf(819000*[0.00222,1],conv([1,361.2],[0.0001444,1,0]),bode(G)

G =

1818 s + 819000

-----------------------------------

0.0001444 s^3 + 1.052 s^2 + 361.2 s

图4 校正后系统bode图

由校正后系统bode图可以看出校正后系统相位裕度达到 9.

79,满足系统设计要求。

2.2.2 校正后系统奈奎斯特曲线

校正后系统奈奎斯特图源程序如下:

>>G=tf(819000*[0.00222,1],conv([1,361.2],[0.0001444,1,0])), nyquist(G)

G =

1818 s + 819000

----------------------------------- 0.0001444 s^3 + 1.052 s^2 + 361.2 s

图5校正后系统奈奎斯特曲线

2.2.3校正后系统单位阶跃响应曲线

校正后系统闭环传递函数为:

819000

052.1000144.0819000

18.1818)()(2

+++=s s s s R s C 校正后系统单位阶跃响应源程序如下: >>num=[1818.18,819000] >>den=[0.000144,1.052,2179.38,819000] step(num,den)

由校正后系统单位阶跃响应曲线可知系统调节时间ts 00303.0=s ,小于给定值0.008s ,能够满足系统动态性能指标要求。

图6 校正后系统单位阶跃响应曲线3校正前后系统性能比较

飞行器总体设计试题

一、填空题(25分,每空1分) 1. 飞机设计可分为3个阶段,分别是 (1) 、 (2) 、 (3) 。 2. 最重要的三个飞机总体设计参数是 (4) 、 (5) 、 (6) 。 3. 飞机空机重量可分为3部分,分别是 (7) 、 (8) 、 (9) ,飞机空机重量系数随起飞重量的增加而 (10) 。 4. 在飞机重心的第一次近似计算中,如果飞机重心不在规定的范围内,则须对飞机重心进行调整。调整飞机重心最常用的2种方法是 (11) 、 (12) 。 5. 超音速进气道的压缩方式有3种,分别是: (13) 、 (14) 和 (15) 。 6. 喷气式飞机在 (16) 状态下达到最远航程,此时其翼载荷为 (17) ;螺旋桨飞机在 (18) 状态下达到最远航程,此时其翼载荷为 (19) (假设飞机的极曲线为)。 7. 要缩短飞机起飞/着陆滑跑距离,可以采用 (20) 翼载荷 的方法。 8. 亚音速飞机的最大升阻比取决于 (21) 。 9. 进气道总压恢复系数是 (22) 与 (23) 之比。 10. 从飞机设计的角度来看,对发动机的主要设计要求可归结为2个方面,即要求发动机的 (24) 大和 (25) 大。 二、选择题(20分,每题1分,正确的选择“+”,错误的选择“-”) 1. 减小翼载荷对飞机的巡航性能有利。 2 0y x x C A C C ?+=

(+) (-) 2. 将喷气式发动机安装到飞机上,需要考虑装机修正和推进装置阻力。(+) (-) 3. 进气道的功用是将流入进气道的空气减速增压。(+) (-) 4. 机身结构重量大致与机身浸湿面积成正比。(+) (-) 5. 现代战斗机上常使用高涵道比的涡扇发动机。(+) (-) 6. 飞机起飞重量一定时,增加飞机的航程和航时会降低飞机的机动性。(+) (-) 7. 飞机的寿命周期成本包括研制成本和使用维护成本两部分。(+) (-) 8. 如技术水平一定,则飞机设计要求都要以一定的重量代价来实现。(+) (-) 9. 飞机的载油量是根据飞机所执行任务的任务剖面要求确定的。(+) (-) 10. 超音速飞行时,涡轮风扇发动机的耗油率小于涡轮喷气发动机。(+) (-) 11. 前三点式起落架几何参数选择时,应考虑的主要因素之一是防止飞机翻倒和防止飞机倒立。(+) (-) 12. 飞机起落架的重量一般占该机起飞重量的15%左右。(+) (-) 13. 雷达隐身飞机要求减小镜面反射和角反射器反射。(+) (-) 14. 按面积律设计的飞机能减小跨音速波阻。(+) (-) 15. 满足设计要求的起飞重量最小的飞机是设计先进的。(+) (-) 16. 设计要求不变时,结构重量增加1千克使飞机起飞重量也增加1千克。(+) (-)

飞机总体设计大作业教学提纲

飞机总体设计大作业

飞机总体设计大作业 作业名称 J-22 战斗机的设计 项目组员靳国涛马献伟张凯郑正路所在班级 01010406班

目录 第一章任务设计书................................................3 第二章 J-22初始总体参数和方案设计................................5 2.1重量估算................................................5 2.2确定翼载和推重比..........................................6 2.1.1确定推重比............................................9 2.1.2 确定翼载..............................................10 2.3 飞机升阻特性估算.........................................12 2.3.1 零升阻力的估算.......................................12 2.3.2 飞机升阻比的估算.....................................14 2.4 确定起飞滑跑距离.........................................15 2.5 飞机气动布局的选择.......................................17 2.6 J-22隐身设计.............................................18 第三章 J-22飞机部件设计...........................................20

飞行器总体设计报告1要点

大型固定翼客机分析报告 2014-4-28 学院:计算机科学与工程学院 201322060608 学号:马丽姓名:201322060629 号:学姓潘宗奎名: 目录

总结----马丽、潘宗奎............................................................ I 1 大型固定翼客机总体设计.................................................... - 1 - 1.1 客机参 数 ............................................................ - 1 - 1.2 飞机的总体布 局 ...................................................... - 1 - 1.2.1 飞机构型....................................................... - 1 - 1.2.2 三面图......................................................... - 2 - 1.2.3 客舱布置....................................................... - 2 - 2 客机的重量设计............................................................ - 4 - 3 大型固定翼客机的外形设计.................................................. - 6 - 3.1 翼 型 ................................................................ - 6 - 3.2 机翼平面形状的设 计 .................................................. - 7 - 3.3尾翼................................................................. - 8 - 4 重量分析................................................................. - 11 - 5 气动特性分析............................................................. - 13 - 6 性能分析................................................................. - 22 - 6.1 商载—航程 图 ....................................................... - 22 - 6.2 起飞距 离 ........................................................... - 23 - 6.3 进场速 度 ........................................................... - 24 - 6.4 着落距 离 ........................................................... - 24 -

哈工大飞行器结构设计大作业指导书_最终版

《飞行器结构设计》课程大作业指导书 哈尔滨工业大学航空宇航制造系 2015年4月16日

一、要求与说明 1. 学生必须按照相关规范,在规定的时间内完成两个备选题目之一的大作业,并提交纸质和电子版文件。 2. 要求每名学生独立完成作业内容,如有抄袭、伪造等作弊行为则取消成绩,大作业的分数计入期末考核成绩。 二、题目 三、内容要求及规范 (二)分离机构连接计算与结构设计 1、设计的目的与意义 连接于分离机构的计算与设计是飞行器结构与机构分系统设计的重要部分,连接分离机构直接影响分离面处的连接刚度,而连接分离面又是飞行器载荷较为严重的部位。因此,为保证连接的可靠性,必须对分离机构中的关重件进行计算与校核,特别是起到连接与分离作用的爆炸螺栓组件。本设计作业的主要目的是通过对典型连接分离机构的计算与设计,使学生掌握此类结构设计的基本原理和方法,同时加深对飞行器结构设计的具体认识,为开展相关技术领域的研究与设计奠定基础。 2、设计输入条件 假设某型号导弹在发射阶段,由于横向载荷的作用,在连接面A1-A2会产生M=1500Nm的弯矩,同时已知气动过载的等效轴向载荷为F=800N,以压力形式作用于一二级分离面上,分离舱段对接框为环形接触面,被连接件间均采用石棉垫片。图2所示为轴向连接式对接框结构尺寸,图3所示为卡环式对接框尺寸,

两个舱段的平均壁度为6mm。假设舱段承力结构材料均为TC4,在设计过程中不考虑横向载荷产生的剪力,为使分离面紧密贴合,取安全系数f=1.5。此外,假定轴向连接分离机构由6个爆炸螺栓连接,卡环式连接分离机构由2个爆炸螺栓连接,爆炸螺栓螺杆材料为45号钢,且尺寸、规格同C级六角头螺栓。 图1 导弹一二级分离面受力示意图 3、设计任务 1)根据设计的输入条件,选择轴向连接或外置卡环式连接分离方式中的一种进行计算分析与结构设计。要求详细计算用于连接和分离的爆炸螺栓所受的工作总拉力,以及螺栓最大预紧力,并根据爆炸螺栓材料的屈服极限条件确定螺栓尺寸和规格。 2)按照计算分析的结果以及选择的爆炸螺栓结构尺寸,设计连接分离装置的具体结构,画出装配草图。 2 a) 轴向连接式分离面结构尺寸

北航-飞行器总体设计期末整理

1.飞机设计的三个主要阶段是什么?各有些什么主要任务? ?概念设计:飞机的布局与构型,主要参数,发动机、装载的布置,三面图,初步估算性能、方案评估、参数选择与权衡研究、方案优化 ?初步设计:冻结布局,完善飞机的几何外形设计,完整的三面图和理论外形(三维CAD模型),详细绘出飞机的总体布置图(机载设备、分系统、载荷和结构承力系统),较精确的计算(重量重心、气动、性能和操稳等),模型吹风试验 ?详细设计:飞机结构的设计和各系统的设计,绘出能够指导生产的图纸,详细的重量计算和强度计算报告,大量的实验,准备原型机的生产 2.飞机总体设计的重要性和特点主要体现在哪些方面? ?重要性:①总体设计阶段所占时间相对较短,但需要作出大量的关键决策②设计前期的失误,将造成后期工作的巨大浪费③投入的人员和花费相对较少,但却决定了一架飞机大约80%的全寿命周期成本?特点(简要阐述) ①科学性与创造性:飞机设计要应用航空科学技术相关的众多领域(如空气动力学、材料学、自动控制、动力技术、隐身技术)的成果;为满足某一设计要求,可以由多种可行的设计方案。 ②反复循环迭代的过程 ③高度的综合性:需要综合考虑设计要求的各个方面,进行不同学科专业间的权衡与协调 3.B oeing的团队协作戒律 ①每个成员都为团队的进展与成功负责 ②参加所有的团队会议并且准时达到 ③按计划分配任务 ④倾听并尊重其他成员的观点 ⑤对想法进行批评,而不是对人⑥利用并且期待建设性的反馈意见 ⑦建设性地解决争端 ⑧永远致力于争取双赢的局面(win-win situations) ⑨集中注意力—避免导致分裂的行为 ⑩在你不明白的时候提问 4.高效的团队和低效的团队 1. 氛围-非正式、放松的和舒适的 2. 所有的成员都参加讨论 3. 团队的目标能被充分的理解/接受 4. 成员们能倾听彼此的意见 5. 存在不同意见,但团队允许它的存在 6. 绝大多数的决定能取得某种共识 7. 批评是经常、坦诚的和建设性的,不是针对个人的 8. 成员们能自由地表达感受和想法 9. 行动:分配明确,得到接受 10. 领导者并不独裁 11. 集团对行动进行评估并解决问题1. 氛围-互不关心/无聊或紧张/对抗 2. 少数团队成员居于支配地位 3. 旁观者难以理解团队的目标 4. 团队成员不互相倾听,讨论时各执一词 5. 分歧没有被有效地加以处理 6. 在真正需要关注的事情解决之前就贸然行动 7. 行动:不清晰-该做什么?谁来做? 8. 领导者明显表现出太软弱或太强硬 9. 提出批评的时候令人尴尬,甚至导致对抗 10. 个人感受都隐藏起来了 11. 集团对团队的成绩和进展不进行检查 5.飞机的设计要求有哪些基本内容? ①飞机的用途和任务 ②任务剖面 ③飞行性能 ④有效载荷⑤功能系统 ⑥隐身性能要求 ⑦使用维护要求 ⑦机体结构方面的要求 ⑦研制周期和费用 ⑦经济性指标 11环保性指标 6.飞机的主要总体设计参数有哪些? ①设计起飞重量W0 (kg)②动力装置海平面静推力T (kg)③机翼面积S (m2) 组合参数④推重比T/W0⑤翼载荷W0 /S (kg/m2) 7.毯式图的 步骤 ①保持推重比不变,改变翼载(x轴变量),获得总重曲线(y轴变量) ②推重比更改为另一个值后确定不变,改变翼载(x轴变量),获得总重(y轴变量)。同时需将y轴向左移动一任意距离。

飞机总体设计课程设计报告

国内使用的喷气式公务机设计 班级: 0111107 学号: 011110728 姓名:于茂林

一、公务机设计要求 类型 国内使用的喷气式公务机。 有效载重 旅客6-12名,行李20kg/人。 飞行性能: 巡航速度: 0.6 - 0.8 M 最大航程: 3500-4500km 起飞场长:小于1400-1600m 着陆场长:小于1200-1500m 进场速度:小于230km/h 据世界知名的公务机杂志B&CA发布的《2011 Purchase Planning Handbook》,可以将公务机按照价格、航程、客舱容积等数据分为超轻型、轻型、中型、大型、超大型。 根据设计要求,可以确定我们设计的公务机属于轻型公务机:价格在700-1800万美元、航程在3148-5741公里、客舱容积在8.5-19.8立方米的公务机。与其他公务机相比,轻型公务机主要靠较低的价格、低廉的运营成本、在较短航程内的高效率来取得竞争优势。 由此,从中选出一些较主流机型作为参考 二、确定飞机总体布局 1、参考机型 庞巴迪航空:里尔45xr、里尔60xr 巴西航空:飞鸿300、 塞斯纳航空:奖状cj3 机型座位数巡航速度M 起飞场长m 着陆场长m 航程km 最大起飞重量kg 里尔45XR 9 0.79 1536 811 3647 9752 里尔60XR 9 0.79 1661 1042 4454 10659 飞鸿300 9 0.77 1100 890 3346 8207 奖状CJ3 9 0.72 969 741 3121 6300

2、可能的方案选择: 正常式 前三点起落架 T型平尾 / 高置平尾 + 单垂尾 尾吊双发涡轮喷气发动机 / 翼吊双发喷气发动机 / 尾吊双发喷气发动机 小后掠角梯形翼+下单翼 / 小后掠角T型翼+中单翼 / 直机翼+上单翼 3、最终定型及改进 1)正常式、T型平尾、单垂尾 ①避免机翼下洗气流和螺旋浆滑流的影响:1、减小尾翼振动;2、减小尾翼结构疲劳;3、避免发动机功率突然增加或减小引起的驾驶杆力变化 ②“失速”警告(安全因素) ③外形美观(市场因素) ④由于飞机较小,平尾不需要太大,对垂尾的结构重量影响不大 2)小后掠角梯形翼(带翼梢小翼)、下单翼 ①本次公务机设计续航速度0.6-0.8M,处于跨音速范围,故采用小展弦比后掠翼,后掠角大约30左右,能有效地提高临界M数,延缓激波的产生,避免过早出现波阻。 ②翼梢小翼的功能是抵御飞机高速巡航飞行时翼尖空气涡流对飞机形成的阻力作用,提高机翼的高速巡航效率,同时达到节油的效果。 ③采用下单翼,起落架短、易收放、结构重量轻;发动机和襟翼易于检查和维修;从安全考虑,强迫着陆时,机翼可起缓冲作用;更重要的是,因为公务机下部无货物仓,减轻机翼结构重量。 3)尾吊双发涡轮喷气发动机,稍微偏上 ①主要考虑对飞机的驾驶比较容易,座舱内噪音较小,符合易操纵性和舒适性的要求。 ②机翼升力系数大 ③单发停车时,由于发动机离机身近,配平操纵较容易; ④起落架较短,可以减轻起落架重量。 ⑤由于机翼与客舱地板平齐有点偏高,为了使发动机的进气不受影响,故将发动机安排的稍稍偏上。 4)前三点起落架,主起落架安装在机翼上 ①适用于着陆速度较大的飞机,在着陆过程中操纵驾驶比较容易。 ②具有起飞着陆时滑跑的稳定性。 ③飞行员座舱视界的要求较容易满足。 ④可使用较强烈的刹车,缩短滑跑距离。

飞机总体设计大作业

飞机设计要求 喷气支线飞机 有效载荷:70人,75kg/人,每人行李重20kg 巡航速:0.7Ma 最大飞行高度:10000m 航程:2300km 待机时间:45分钟 爬升率:0~10000m<25分钟 起飞距离:1600m 接地速度<220km/h 一、相近飞机资料收集: 二、飞机构型设计 正常式布局:技术成熟,所积累资料丰富 T型尾翼:避开发动机喷流的不利干扰,但重量较重 机身尾部单垂尾 后掠翼:巡航马赫数0.7,后掠翼能有效提高临界马赫数,延缓激波的产生,避免过早出现波

阻 下单翼 :气动干扰经整流后可明显降低,结构布置容易,避免由于机翼离地太高而出现的问题 -发动机数目和安装位置:双发短舱式进气、尾吊布局,可以保持机翼外形的干净,流过机翼的气流免受干扰。 -起落架的型式和收放位置 :前三点 可以显著提高飞机的着陆速度,具有滑跑稳定性,飞行员视界要求易于满足,可以强烈刹车,有利于减小滑跑距离。安装于机身 三、确定主要参数 重量的预估 1.根据设计要求: –航程:Range =2800nm=5185.6km –巡航速度:0.8M –巡航高度:35000 ft=10675m ;声速:a=576.4kts=296.5m/s 2.预估数据(参考统计数据) –耗油率C =0.6lb/hr/lb=0.0612kg/(h·N)(涵道比为5) –升阻比L/D =14 3.根据Breguet 航程方程: ? ?? ? ? ??? ??= D L M C a R a n g e W W f i n a l i n i t i a l )l n ( 代入数据: Range = 1242nm ; a = 581 Knots (巡航高度35000ft) C = 0.5lb/hr/l b (涵道比为5) L/D = 14 M = 0.7 计算得: 115 .1=f i n a l i n i t i a l W W

飞行器总体设计教学大纲

《飞行器总体设计》教学大纲 学时数:64学时讲授 授课对象:飞行器设计工程专业大学本科 前期课程:理论力学、材料力学、结构力学、自动控制原理、空气动力学与 飞行性能计算 一、课程地位:本课程是飞行器设计工程专业必修的专业主干课,是一门综 合性、实践性很强的课程。它要求学生在学习本课程中总体设计知识的同时,紧 密结合前期课程中的基础理论,学习和掌握飞机总体设计的一般思路、原理和方法。促进学生把理论和知识、技能转化为飞机总体设计能力的结合点,是培养学 生分析工程实际问题和工程设计能力的重要环节。 二、课程任务:教授现代飞机总体的现代设计原理、综合设计思想理念和设 计技术;培养学生在综合运用广泛理论的基础上对工程实际问题的分析能力、分 析评价方法和设计能力,以及接受和适应深层次设计技术发展的能力;锻炼、培 养学生辩证逻辑思维、创造性思维和系统工程思维。 课程要求:在设计原理、概念、方法等基础方面强调系统全面、深刻精炼、 科学逻辑的有机结合,要使学生能真正掌握和运用;强调理论与实际的有机结合; 强调理论知识综合运用能力的培养,加强主动式教学,启发学生主观能动性,利 用现代技术的高信息含量使学生更多了解国内外飞机总体设计技术和前沿学科 的发展;最终使学生基本掌握现代飞机总体设计的先进设计思想、设计理论和设 计技术,着力于工程设计能力的培养。 三、课程内容: 第一章绪言(2) 1、理解“飞机总体设计”的基本含义,本课程的特点,以及学习本课程的 目的与任务。 2、初步建立如飞机设计阶段、特点等基本概念。 第二章设计的依据与参数选择(8) 1、了解飞机的设计要求 2、了解飞机的设计规范 3、熟悉飞机的总体技术指标 4、掌握飞机总体设计的参数选择

飞行器设计与工程专业毕业实习报告范文

飞行器设计与工程专业 毕 业 实 习 报 姓名:杜宗飞 学号:2011090118 专业:飞行器设计与工程 班级:飞行器设计与工程01班指导教师:赵建明 实习时间:XXXX-X-X—XXXX-X-X 20XX年1月9日

目录 目录 (2) 前言 (3) 一、实习目的及任务 (3) 1.1实习目的 (3) 1.2实习任务要求 (4) 二、实习单位及岗位简介 (4) 2.1实习单位简介 (4) 2.2实习岗位简介(概况) (5) 三、实习内容(过程) (5) 3.1举行计算科学与技术专业岗位上岗培训。 (5) 3.2适应飞行器设计与工程专业岗位工作。 (5) 3.3学习岗位所需的知识。 (6) 四、实习心得体会 (6) 4.1人生角色的转变 (6) 4.2虚心请教,不断学习。 (7) 4.3摆着心态,快乐工作 (7) 五、实习总结 (8) 5.1打好基础是关键 (8) 5.2实习中积累经验 (8) 5.3专业知识掌握的不够全面。 (8) 5.4专业实践阅历远不够丰富。 (8) 本文共计5000字,是一篇各专业通用的毕业实习报告范文,属于作者原创,绝非简单复制粘贴。欢迎同学们下载,助你毕业一臂之力。

前言 随着社会的快速发展,用人单位对大学生的要求越来越高,对于即将毕业的飞行器设计与工程专业在校生而言,为了能更好的适应严峻的就业形势,毕业后能够尽快的融入到社会,同时能够为自己步入社会打下坚实的基础,毕业实习是必不可少的阶段。毕业实习能够使我们在实践中了解社会,让我们学到了很多在飞行器设计与工程专业课堂上根本就学不到的知识,受益匪浅,也打开了视野,增长了见识,使我认识到将所学的知识具体应用到工作中去,为以后进一步走向社会打下坚实的基础,只有在实习期间尽快调整好自己的学习方式,适应社会,才能被这个社会所接纳,进而生存发展。 刚进入实习单位的时候我有些担心,在大学学习飞行器设计与工程专业知识与实习岗位所需的知识有些脱节,但在经历了几天的适应过程之后,我慢慢调整观念,正确认识了实习单位和个人的岗位以及发展方向。我相信只要我们立足于现实,改变和调整看问题的角度,锐意进取,在成才的道路上不断攀登,有朝一日,那些成才的机遇就会纷至沓来,促使我们成为飞行器设计与工程专业公认的人才。我坚信“实践是检验真理的唯一标准”,只有把从书本上学到的飞行器设计与工程专业理论知识应用于实践中,才能真正掌握这门知识。因此,我作为一名飞行器设计与工程专业的学生,有幸参加了为期近三个月的毕业实习。 一、实习目的及任务 经过了大学四年飞行器设计与工程专业的理论进修,使我们飞行器设计与工程专业的基础知识有了根本掌握。我们即将离开大学校园,作为大学毕业生,心中想得更多的是如何去做好自己专业发展、如何更好的去完成以后工作中每一个任务。本次实习的目的及任务要求: 1.1实习目的 ①为了将自己所学飞行器设计与工程专业知识运用在社会实践中,在实践中巩固自己的理论知识,将学习的理论知识运用于实践当中,反过来检验书本上理论的正确性,锻炼自己的动手能力,培养实际工作能力和分析能力,以达到学以致用的目的。通过飞行器设计与工程的专业实习,深化已经学过的理论知识,提高综合运用所学过的知识,并且培养自己发现问题、解决问题的能力 ②通过飞行器设计与工程专业岗位实习,更广泛的直接接触社会,了解社会需要,加深

航天器总体设计作业【哈工大】

2017年《航天器总体设计》课程作业 1.嫦娥三号探测器航天工程系统的组成及各自的任务 嫦娥三号探测器由月球软着陆探测器(简称着陆器)和月面巡视探测器(简称巡视器)组成。 (1)探测器系统:主要任务是研制嫦娥三号月球探测器。嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器组成。着陆月面后,在测控系统和地面应用系统的支持下,探测器携带的有效载荷开展科学探测。 (2)运载火箭系统:主要任务是研制长征三号乙改进型运载火箭,在西昌卫星发射中心,将嫦娥三号探测器直接发射至近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道。 (3)发射场系统:主要任务是由西昌卫星发射中心承担嫦娥三号发射任务。发射场系统通过适应性改造,具备长征三号乙改进型火箭的测试发射能力。 (4)测控系统:主要任务是对运载火箭、探测器在各个飞行阶段以及探测器在月面工作阶段的测控、轨道测量、月面目标定位以及落月后着陆器和巡视器的控制。 (5)地面应用系统:主要任务是根据科学探测任务,提出有效载荷配置需求;制定科学探测计划和有效载荷的运行计划,监视着陆器和巡视器有效载荷的运行状态,编制有效载荷控制指令和注入数据,完成有效载荷运行管理。 2.我国载人航天工程系统的组成及各自的任务 (1)航天员系统:主要任务是选拔、训练航天员,并在载人飞行任务实施过程中,对航天员实施医学监督和医学保障。研制航天服、船载医监医保设备、个人救生等船载设备。 (2)空间应用系统:主要任务是研制用于空间对地观测和空间科学实验的有效载荷,开展相关研究及应用实验。 (3)载人飞船系统:主要任务是研制“神舟”载人飞船。“神舟”载人飞船采用轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱方案,额定乘员3人,可自主飞行7天,具有出舱活动和交会对接功能,可与空间实验室和空间站进行对接并停靠飞行半年。 (4)运载火箭系统:主要任务是研制满足载人航天要求的大推力长征二号F型运载火箭,对长征系列

飞行器结构设计总复习

静强度设计:安全系数d e P f P d p 设计载荷 e p 使用载荷 u p 极限载荷 静强度设计准则:结构材料的极限载荷大于或等于设计载荷,即认为结构安全u p ≥d p 载荷系数定义:除重力外,作用在飞机某方向上的所有外力的合力与当时飞机重量的比值, 称为该方向上的载荷系数。 载荷系数的物理意义:1、表示了作用于飞机重心处除重力外的外力与飞机重力的比值关系; 2、表示了飞机质量力与重力的比率。 载荷系数实用意义:1、载荷系数确定了,则飞机上的载荷大小也就确定了; 2、载荷系数还表明飞机机动性的好坏。 着陆载荷系数的定义:起落架的实际着陆载荷lg P 与飞机停放地面时起落架的停机载荷lg o P 之 41.杆只能承受(或传递)沿杆轴向的分布力或集中力。 2.薄平板适宜承受在板平面内的分布载荷,包括剪流和拉压应力,不能传弯。没有加强件加 强时,承压的能力比承拉的能力小得多,不适宜受集中力。厚板能承受一定集中力等。 3.三角形薄板不能受剪。 刚度分配原则:在一定条件下(如机翼变形符合平剖面假设),结构间各个原件可直接按照 本身刚度的大小比例来分配它们共同承担的载荷,这种正比关系称为“刚度分配原则” P1l1/E1F1=P2l2/e2f2 K=EF/l p1/p2=k1/k2 p1=k1p/(k1+k2) (翼面结构的典型受力形式及其构造特点: 1.薄蒙皮梁式:蒙皮很薄,纵向翼梁很强,纵向长桁较少且弱,梁缘条的剖面与长桁相比要 大得多,当布置有一根纵梁时同时还要布置有一根以上的枞墙。常分左右机翼-----用几个集 中接头相连。 2.多梁单块式:蒙皮较厚,与长桁、翼梁缘条组成可受轴向力的壁板承受总体弯矩;纵向长 桁布置较密,长桁截面积与梁的截面积比较接近或略小;梁或墙与壁板形成封闭的盒段,增 强了翼面结构的抗扭刚度。为充分发挥多梁单块式机翼的受力特征,左右机翼一般连成整体 贯穿过机身,但机翼本身可能分成几段。 3.多墙厚蒙皮式:布置了较多的枞墙,厚蒙皮,无长桁,有少肋、多肋两种,但结合受集中 力的需要,至少每侧机翼上要布置3~5个加强翼肋。可以没有普通肋。) 大型高亚音速运输机或有些超音速战斗机采用多梁单块式翼面结构,Ma 较大的的超音速飞 机多采用多墙(或多梁)或机翼结构。 局部失稳问题:翼梁缘条受轴向压力时,由于在蒙皮平面内有蒙皮支持,在翼梁平面有腹板 支持,因此一般不会产生总体失稳,但需考虑其局部失稳问题。 翼梁的主要功用承受或传递机翼的剪力Q 和弯矩M 。 (各典型形式(梁式、单块式、多墙式)受力特点的比较: 机翼结构受力形式的发展主要与飞行速度的发展有关。速度的增加促使机翼外形改变并提高 了对结构强度、刚度、外形的要求。比较三者的受力特点可以发现,单纯的梁式、薄蒙皮和 弱长桁均不参加机翼总体弯矩的传递,只有梁的缘条承受弯矩引起的轴力。对于高速飞机, 由于气动载荷增大,而相对厚度减小又导致了机翼结构高度变小,只靠梁来承弯将使承弯构 件的有效高度减小;加之对蒙皮局部刚度和机翼扭转刚度要求的提高,促使蒙皮增厚,长桁 增多、增强。因此,在单块式、多墙式机翼中,蒙皮、长桁,乃至主要是蒙皮发展成主要的 承弯构件。由于蒙皮、长桁等受轴向力的面积较之梁缘条更为分散、更靠近外表面,故承弯 构件有效高度较大,因此厚蒙皮翼盒不仅承扭能力较高,抗弯特性也较好,因此,此种机翼

飞机总体设计大作业

— 飞机设计要求 喷气支线飞机 有效载荷:70人,75kg/人,每人行李重20kg 巡航速: 最大飞行高度:10000m " 航程: 2300km 待机时间:45分钟 爬升率: 0~10000m<25分钟 起飞距离: 1600m \ 接地速度 <220km/h 一、相近飞机资料收集: 二、飞机构型设计 ^

正常式布局:技术成熟,所积累资料丰富 T 型尾翼:避开发动机喷流的不利干扰,但重量较重 机身尾部单垂尾 后掠翼:巡航马赫数,后掠翼能有效提高临界马赫数,延缓激波的产生,避免过早出现波阻 【 下单翼 :气动干扰经整流后可明显降低,结构布置容易,避免由于机翼离地太高而出现的问题 -发动机数目和安装位置:双发短舱式进气、尾吊布局,可以保持机翼外形的干净,流过机翼的气流免受干扰。 -起落架的型式和收放位置 :前三点 可以显著提高飞机的着陆速度,具有滑跑稳定性,飞行员视界要求易于满足,可以强烈刹车,有利于减小滑跑距离。安装于机身 三、确定主要参数 < 重量的预估 1.根据设计要求: –航程:Range =2800nm=5185.6km –巡航速度:0.8M –巡航高度:35000 ft=10675m ;声速:a==296.5m/s 2.预估数据(参考统计数据) –耗油率C =0.6lb/hr/lb=0.0612kg/(h·N)(涵道比为5) ¥ –升阻比L/D =14 3.根据Breguet 航程方程: ??? ????? ??=D L M C a Range W W final initial )ln( 代入数据: Range = 1242nm ;

飞行器结构优化设计课程总结

《飞行器结构优化设计》 ——课程总结 专业航天工程 学号GS0915207 姓名

《飞行器结构优化设计》课程总结报告 通过这门课程的学习,大致了解无论是飞行器、船舶还是桥梁等工程项目的传统结构设计流程:首先是根据技术参数、经验和一些简单的分析方法进行初始的结构设计,然后用较为精确的分析方法对初始设计进行核验,根据核验结果,逐步调整设计参数,直到得到满意的设计方案。但是这种传统设计方法的产品性能优劣主要就取决于设计人员的水平,而且设计周期长,并要耗费大量的人力和物力。随着高速、大容量电子计算机的广泛使用和一些精度高的力学分析数值方法的建立和应用,使得复杂的结构分析过程变得更加高效、精确。 本课程重点就在于介绍结构优化的各种分析方法。这些分析方法都是以计算机为工具,将非线性数学规划的理论和力学分析方法相结合,使用于受各种条件限制的承载结构设计情况。 优化问题的数学意义是在不等式约束条件下,求使目标函数为最小或最大值的一组设计变量值,在实际工程应用中,优化问题所包含的函数通常是非线性的和隐式的。建立在数学规划基础上的优化算法,是依据当前设计方案所对应的函数值与导数值等信息,按照某种规则在多维设计变量空间中进行搜索,一步一步逼近优化解。随着计算机的发展和数学计算方法不断进步,结构分析。优化的方法也是随之水涨船高。 一、有限元素法 这是基于在结构力学、材料力学和弹性力学基础上的一种分析方法。研究杆、梁,经简化薄板组成的结构的应力、变形等问题。其方法是首先通过力学分析将结构离散化成单一元素,然后对单一元素进行分析,算出各单元刚度矩阵后,进行整体分析,根据方程组K·u=P求解。这种方法求解的问题受限于结构的规模、形式和效率。 二、敏度分析 结构敏度是指结构性状函数,如位移、应力、振动频率等对设计变量的导数。近似函数的构成,以及许多有效的结构优化算法,皆要利用这些参数的一阶导数,以至二阶导数信息。 结构敏度分析的基础是结构分析,对于复杂的结构,精确的结构分析工作是

四旋翼飞行器 设计报告

大学生电子设计竞赛 设计报告 摘要:本设计实现基于STM32开发板的十字形四旋翼飞行器,四旋翼由主控制板、陀螺仪、电机模块、超声波测距、电源和投弹打靶模块等六部分组成。其中,控制核心STM32负责飞行器姿态数据接收和飞行姿态控制;陀螺仪采用MPU6050模块,该模块经过卡尔曼滤波处理采集的数据,输出数据,用PID控制算法对数据进行处理,同时,解算出相应电机需要的的PWM增减量,及时调整电机转速,调整飞行姿态,使飞行器的飞行的更加稳定。电机模块通过电调控制无刷直流电机,超声波传感器进行测距,起飞后悬停在一定高度,打靶后降落。 关键词:四旋翼;PID控制;陀螺仪,姿态角,电机控制

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目录 1系统方案 (1) 1.1控制系统选择方案 (1) 1.2飞行姿态控制方案论证 (1) 1.3角度测量模块的方案论证 (2) 1.4高度测量模块方案论证.............................................. 错误!未定义书签。2理论分析与计算 (2) 2.1控制模块 .................................................................... 错误!未定义书签。 2.2机翼电机 .................................................................... 错误!未定义书签。 2.3飞行姿态控制单元 (3) 3电路与程序设计 (4) 3.1系统总体设计思路 (4) 3.2主要元器件清单......................................................... 错误!未定义书签。 3.3系统框图 .................................................................... 错误!未定义书签。 3.3.1系统硬件框图 ..................................................... 错误!未定义书签。 3.3.2系统软件框图 ..................................................... 错误!未定义书签。4测试方案与测试结果.. (5) 5结论 (6) 3

飞机总体大作业——四代机方案设计1

飞行器总体设计大作业 歼-50(终结者) 小组成员:

目录 前言 (4) 第一章飞机设计要求 (4) 1.1 任务计划书性能指标 (4) 1.2发动机要求 (5) 1.3有效载荷 (5) 1.4任务剖面 (5) 1.4 概念草图 (6) 第二章总体参数估算 (7) 2.1起飞重量的计算 (7) 2.1.1飞机起飞重量的构成 (7) 2.1.2空机重量系数W e/W0的计算 (9) 2.2 发动机的耗油率C (10) 2.3 升阻比L/D (11) 由浸湿面积比估算出L/D约为13 (13) 2.4 燃油重量系数W f/W0 (13) 2.4.1飞机的典型任务剖面 (14) 2.4.2计算燃油重量系数W f/W0 (16) 2.4.3全机重量计算 (16) 2.5飞机升阻特性估算 (19) 2.5.1确定最大升力系数 (19) 2.5.2估算零升阻力系数C D0及阻力系数C D (20)

2.7 翼载荷的确定 (23) 第三章总体方案设计 (25) 3.1总体布局选择 (25) 3.1.1方案一:总体布局为三翼面布局 (25) 3.1.2方案二:总体布局为正常式布局 (25) 3.2机身布局 (25) 3.3发动机的类型、数目和布置: (26) 3.2进气道布置 (26) 3.3机翼布局 (27) 3.4尾翼布局 (27) 3.5起落架型式 (28) 3.6隐身设计 (28) 第四章部件设计 (29) 4.1机翼设计 (29) 4.1.1机翼具体参数的确定: (29) 4.1.2机翼的气动力特性 (33) 4.1.3机翼的增升装置和副翼 (34) 4.2机身设计 (38) 4.3尾翼及其操纵面的设计 (40) 4.4起落架设计 (42) 4.4.1起落架形式的选择: (42)

飞机总体设计个人报告

飞机总体设计个人报告 在此次小组设计中我的工作任务是初步估算飞机最大起飞重量,并查找资料。 一、主要工作内容: 在飞机最大起飞重量估算过程中我才用了重量系数法,过程中所需参数如下: “硬”数据: –设计要求,包括外载、航程、航速 假设数据: –巡航耗油率(与发动机有关) –巡航升阻比(与气动布局有关) (1)本次我们小组的设计要求部分数据如下: 巡航速度:1.5Ma 巡航航程:3000Km 巡航升阻比根据同类飞机暂定为4.5 假设涵道比为0.2,由下图估算查出出耗油率为:9.6

外载荷如下: 雷达 AN/APG-77 武器 PL-7(90kg )、PL-12(200kg )、雷霆-2(564kg )、YJ-8(800kg ),23-3机炮(50kg ),炮弹200发(50kg ) 乘员:1人 100kg 有效载荷:3000kg (2)最大起飞重量可表示如下: to empty payload fuel W W W W =++ 其中to W 表示最大起飞重量,em p ty W 表示空机重量 payload W 为外载重量,fu e l W 为燃油重量。 可用系数表示如下: 1empty payload fuel to to to W W W W W W ++= 即:空机系数+外载系数+燃油系数 =1

其中,空机系数由统计关系确定,为此搜集11种同类飞机数据如下: Wto We 11500 6460 17600 9500 18832 10405 19050 8972 22200 10196 29900 18700 31800 13300 33000 19600 33724 18191 38000 19700 表格中Wto为最大起飞重量,We为其空机重量。由表中数据进行一元线性拟合,得到最大起飞重量与空机重量的关系曲线。 (3)燃油系数的估算 燃油系数主要由任务剖面巡航阶段确定,其他阶段的的燃油系数可由查下表得到: 巡航阶段燃油系数可用Breguet航程方程确定,对于喷气为推力的飞机,航程计算公式为:

飞行器结构设计总结

第一章 1 1.1-1.3节 1、名词解释蠕变:材料的塑形变形量随时间增大而增大 2、填空属于航天器的是人造地球卫星、载人飞船、空间站等 3、简答飞行器结构设计的基本准则:最小质量准则、气动力准则、使用维护准则、可靠性准则、结构工艺性准则、最小成本准则 2 1.4-1.6节 1、静电陀螺仪为什么选用铍合金?密度小、强度硬度高、线膨胀系数小 2、断裂韧性:表征材料阻止裂纹扩展的能力 剩余强度系数:破坏载荷/设计载荷=破坏应力/设计应力 3、给出部件设计内容的排序:调查研究-方案设计-技术设计-强度校核-绘制零件图-编制技术文件-试验 第二章 3 2.1-2.2节 1、画图说明过载系数的由来: 2、以攻角为例解释导弹采用刚体假设的原因: 3、过载系数:作用在物体上的所有表面力的合力与该物体的重量之比

4、导弹发射三种过载形式:机动飞行时最大过载系数、限制舵面最大偏转角、阵风载荷及其最大附加过载系数 4 2.3-2.5节 1、导弹的设计情况:空中飞行时、地面使用时的设计情况 2、在进行内力计算时常用方法:初等粱理论、有限元法、平切面法 3、压心:导弹弹翼上所受空气作用力合力的作用中心 4、安全系数:设计载荷与使用载荷之比。在传统设计中,为了保证结构安全可靠,对这些因素都是用大于1的系数来考虑,这个系数即为安全系数f 5 2.6节 1、P37双梁式直弹翼 ①属于静定/静不定结构?为什么? ②受力分析图: ③标出压心和刚心: ④两根翼梁在载荷Q及其引起的弯曲力矩M作用下的传力,翼剖面闭室提供的支反扭矩: 2、P39单梁式翼面中翼肋和蒙皮之间相互支撑互相传力关系: 6 2.7节 1、①加强肋将集中力转化为分布力对

哈工大飞行器结构设计实验报告

飞行器结构设计实验 一、实验目的 通过参观航天馆内的实物及模型结合课堂学习内容,加深对蜂窝夹层结构、陀螺副翼、舱段的结构形式、舱段承力元件等的理解。 二、实验内容 1、蜂窝夹层结构 图1 蜂窝夹层结构图2 蜂窝夹层结构局部放大图 夹芯层形似蜂窝的一种夹层结构,又称蜂窝夹层结构(见图1和图2)。这种结构的夹芯层是由金属材料、玻璃纤维或复合材料制成的一系列六边形,四边形及其他形状的孔格,在夹芯层的上下两面再胶接(或钎焊)上较薄的表板。早期使用的轻质巴萨木夹层不耐潮,抗腐性差,不耐火,人们遂把注意力转向金属蜂窝夹层。1945年试制成最早的蜂窝夹层结构。蜂窝结构比其他夹层结构具有更高的强度和刚度,与铆接结构相比,结构效率可提高15%~30%。夹层的蜂窝孔格大小、高矮及其构成格子的薄片厚度等决定表板局部屈曲、孔格壁板屈曲的临界应力及夹层结构的保温性能。这些尺寸的选择,一般要保证能够承受一定的去取载荷的前途下具有一定的保温性能。蜂窝结构的受力分析与一般夹层结构相同。在航空航天工业中,蜂窝结构常被用于制作各种壁板,用于翼面、舱面、舱盖、地板、发动机护罩、尾喷管、消音板、隔热板、卫星星体外壳、刚性太阳电池翼、抛物面天线、火箭推进剂贮箱箱底等。 2、陀螺副翼

图1 陀螺副翼结构 1— 安定面 2—盖板 3—风轮 4—螺钉 5—副翼 6—锁紧销 7—销套 8—止动件 9—卡箍 10—轴座 11、12— 上下板 13—转轴 图1是陀螺副翼。它位于安定面的翼尖后缘,由上下板、风轮和转轴等组成。 工作原理:风轮轴被嵌在上下板的铜套座中,上下板由螺钉连接成一体。平时锁紧销6插在销套7内,副翼被锁在中立位置。导弹发射后,止动件8尾部的易熔材料被发动机燃气熔化,在弹簧作用下,锁紧销被拔出,陀螺副翼便被开锁。 图2 陀螺副翼工作原理 导弹在飞行过程中,受到气动力作用,风轮在气动力作用下作高速旋转,自转角速度为Ω ,方向如图2所示,相当于一陀螺转子。由二自由度陀螺的进动性知0ω ?Ω=J M 进动。当0ω ,方向为顺时针时,产生的进动力矩进动M 如图2所示。进动M 使两个陀螺副翼反向偏转,从而形成操纵导弹的滚动力矩,使导弹逆时针旋转, 恢复到原来位置,保证导弹具有横向稳定性。 3、舱段的结构形式 常见的舱段结构有:硬壳式结构、半硬壳式结构、整体式结构、波纹板式结构、夹层结构、构架式结构。 根据受力形式不同,半硬壳式结构又可分为下列三种形式 (1) 梁式结构 Ω 进动 M 进动 Ω

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