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绪论1

第1章 设计方法论6

第2章 初步设计11

2.1 问题定义11

2.1.1 客户11

2.1.2 飞机可行性12

2.1.3 认识问题13

2.1.4 创新14

2.1.5 设计过程的组织15

2.1.6 总结15

2.2 信息检索15

2.2.1 现有的和竞争机型16

2.2.2 技术报告16

2.2.3 运行经验17

2.3 飞机需求17

2.3.1 市场和任务问题17

2.3.2 适航和其他标准17

2.3.3 环境和社会问题18

2.3.4 商业和制造业考虑18

2.3.5 系统和设备要求18

2.4 布局选择18

2.5 初始基本尺寸20

2.5.1 初始质量估算21

2.5.2 初始布局图23

2.6 初步评价23

2.6.1 质量说明24

2.6.2 飞机配平25

2.6.3 空气动力学分析28

2.6.4 发动机数据28

2.6.5 飞机性能29

2.6.6 初始技术报告29

2.7 初始布局完善29

2.7.1 约束分析30

2.7.2 权衡分析33

2.8 细化基本设计35

2.9 参数化和权衡分析37

2.10 最终的基本布局43

2.10.1 额外的技术注意事项43

2.10.2 更广泛的注意事项43

2.11 类型说明45

2.11.1 报告格式45

2.11.2 插图、图样和图表46

参考文献47

第3章 项目研究简介48

第4章 项目研究：远程商务喷气机51

4.1 引言51

4.2 项目简介54

4.3 项目分析55

4.3.1 有效载荷／航程55

4.3.2 旅客舒适度56

4.3.3 机场要求56

4.3.4 技术评估57

4.3.5 市场58

4.3.6 其他用途59

4.3.7 飞机发展59

4.3.8 商业分析60

4.4 信息反馈60

4.5 设计概念62

4.5.1 常规布局62

4.5.2 支撑翼／鸭翼布局62

4.5.3 三翼面布局63

4.5.4 翼身融合体布局64

4.5.5 布局选择65

4.6 初始尺寸和布局67

4.6.1 质量估计67

4.6.2 发动机尺寸和选择67

4.6.3 机翼几何外形68

4.6.4 机身几何外形72

4.6.5 初始“基本型飞机”总体布置图74

4.7 初始估算74

4.7.1 质量和平衡分析74

4.7.2 气动力估算79

4.7.3 初始性能估算80

4.7.4 约束的分析82

4.7.5 性能估算的改进83

4.7.6 费用估计84

4.8 权衡研究86

4.8.1 其他方案和布局87

4.8.2 有效载荷／航程研究88

4.8.3 起降性能研究90

4.8.4 机翼几何尺寸研究91

4.8.5 经济性分析96

4.9 初始“类型说明”99

4.9.1 总体飞机描述99

4.9.2 飞机几何外形100

4.9.3 质量和性能说明101

4.9.4 经济性和运营问题102

4.10 研究评论102

参考文献103

第5章 项目研究：军用训练系统105

5.1 引言105

5.2 项目简介106

5.2.1 设计要求107

5.2.2 任务剖面108

5.3 问题定义109

5.4 信息检索111

5.4.1 技术分析112

5.4.2 飞机布局114

5.4.3 发动机数据115

5.5 设计理念115

5.6 初始尺寸117

5.7 初步估算119

5.7.1 质量估计119

5.7.2 气动特性估算121

5.7.3 性能估算123

5.8 约束条件分析133

5.8.1 起飞距离133

5.8.2 进场速度133

5.8.3 着陆距离134

5.8.4 基本飞行分析134

5.8.5 海平面的格斗转弯134

5.8.6 25000ft高度的格斗转弯135

5.8.7 爬升率135

5.8.8 约束图135

5.9 改进的基本布局136

5.10 进一步的工作139

5.11 研究评论140

5.11.1 优势140

5.11.2 缺点141

5.11.3 机遇143

5.11.4 风险143

5.11.5 改进的飞机布局143

5.12 附言144

参考文献145

第6章 项目研究：电动竞赛飞机146

6.1 引言146

6.2 项目简介147

6.2.1 赛道和比赛程序147

6.2.2 F1比赛的历史148

6.2.3 参赛飞行员的意见149

6.2.4 官方的F1比赛规则150

6.3 问题定义151

6.4 信息检索153

6.4.1 现有飞机153

6.4.2 布局分析156

6.4.3 电推进系统157

6.5 概念设计160

6.6 初始几何尺寸161

6.6.1 初始质量估算161

6.6.2 初始气动考虑164

6.6.3 螺旋桨设计168

6.7 初始性能估算169

6.7.1 最大平飞速度169

6.7.2 爬升性能171

6.7.3 转弯性能172

6.7.4 起降性能175

6.8 研究评论175

参考文献176

第7章 项目研究：一种双模式飞机178

7.1 引言178

7.2 项目简介（会飞的汽车或汽车飞机？）179

7.3 初始设计考虑180

7.4 设计概念和选择182

7.5 初始布局186

7.6 初步估算188

7.6.1 气动估算188

7.6.2 动力装置的选择191

7.6.3 质量和平衡预测192

7.6.4 飞行性能估算194

7.6.5 详细结构195

7.6.6 稳定性、操纵性和“行驶安定性”评估199

7.6.7 系统199

7.6.8 飞机成本估计200

7.7 风洞试验201

7.8 研究评论202

参考文献203

第8章 项目研究：先进纵深拦截飞机205

8.1 引言205

8.2 项目简介206

8.2.1 威胁分析206

8.2.2 隐身性考虑207

8.2.3 气动效率209

8.3 问题定义210

8.4 设计构思和选择213

8.5 初始尺寸和布局217

8.6 初始估算219

8.6.1 初始质量估算220

8.6.2 初始气动估算221

8.7 约束分析225

8.8 改进的基本布局232

8.8.1 总体布置232

8.8.2 质量估算237

8.8.3 飞机平衡237

8.8.4 气动分析239

8.8.5 推力系统245

8.9 性能估算248

8.9.1 机动性能248

8.9.2 任务分析254

8.9.3 起降性能258

8.10 成本估算263

8.11 权衡分析265

8.12 设计评论267

8.12.1 最终的基本型飞机描述269

8.12.2 未来考虑问题271

8.13 研究评论272

参考文献273

第9章 项目研究：高空长航时无人侦察机274

9.1 引言274

9.2 项目简介275

9.3 问题定义276

9.4 初步设计思考279

9.5 信息检索279

9.5.1 洛克希德·马丁公司的U-2S280

9.5.2 格劳勃（Grob）的Strato 2C281

9.5.3 诺斯罗普·格鲁门公司的RQ-4A“全球鹰”281

9.5.4 格劳勃的G520 Strato 1282

9.5.5 Stemme S10VC282

9.6 设计思想283

9.6.1 常规布局284

9.6.2 联翼布局284

9.6.3 飞翼布局285

9.6.4 支撑翼布局285

9.6.5 布局选择287

9.7 初始尺寸和布局287

9.7.1 飞机质量估算288

9.7.2 燃油体积评估289

9.7.3 翼载分析289

9.7.4 飞行速度方面的考虑问题291

9.7.5 机翼平面形状292

9.7.6 发动机尺寸294

9.7.7 初始飞机布局296

9.7.8 飞机数据总结297

9.8 初步估计298

9.8.1 部件质量估算298

9.8.2 飞机质量说明和平衡301

9.8.3 飞机阻力估算303

9.8.4 飞机升力估计304

9.8.5 飞机推进系统305

9.8.6 飞机性能估算305

9.9 权衡分析研究310

9.10 基本布局的改进311

9.11 飞机技术指标312

9.11.1 飞机描述312

9.11.2 飞机数据313

9.12 研究评论315

参考文献315

第10章 项目研究：一种通用两栖飞机317

10.1 引言317

10.2 项目简介318

10.3 初始设计考虑因素318

10.4 设计概念319

10.5 初始布局和尺寸确定319

10.5.1 机翼的选择320

10.5.2 发动机的选择320

10.5.3 船体设计321

10.5.4 水鳍设计323

10.5.5 其他水上运行注意事项324

10.5.6 其他设计因素324

10.6 初始估算324

10.6.1 气动估算324

10.6.2 质量与平衡325

10.6.3 性能估算327

10.6.4 稳定性与操纵性329

10.6.5 结构细节330

10.7 基本布局331

10.8 改进的基本布局333

10.9 后期工作333

10.10 研究评论334

参考文献336

第11章 设计的组织与汇报338

11.1 学生的清单338

11.1.1 最初的问题339

11.1.2 技术任务339

11.2 团队协作341

11.2.1 团队的发展342

11.2.2 团队成员的责任342

11.2.3 团队领导的资质343

11.2.4 团队的运作原理344

11.2.5 头脑风暴344

11.3 会议的管理345

11.3.1 会前准备345

11.3.2 会议纪要346

11.3.3 分布式会议347

11.4 编写技术报告348

11.4.1 报告的规划348

11.4.2 报告的组织结构349

11.4.3 报告的编写350

11.4.4 参考文献350

11.4.5 图片、表格以及附录的使用351

11.4.6 团队报告352

11.4.7 报告的审阅353

11.5 技术汇报354

11.5.1 汇报的计划355

11.5.2 汇报的组织355

11.5.3 设备的使用356

11.5.4 汇报的管理357

11.5.5 汇报的评估358

11.6 设计课程的结构以及对学生的评估359

11.6.1 课程的目标359

11.6.2 课程的任务360

11.6.3 课程的结构360

11.6.4 评估标准361

11.6.5 同行审查362

11.7 飞机命名362

附录A 单位和系数换算364

附录B 设计数据来源369