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第1章 飞机设计过程 1

1.1 简介 1

1.1.1 本章内容简介 4

1.1.2 飞机设计要点 4

1.2 飞机设计的一般流程 9

1.2.1 设计流程描述 9

1.2.2 重要的监管理念 11

1.3 飞机设计流程 13

1.3.1 通航飞机概念设计流程 13

1.3.2 概念设计流程的实现方法 15

1.4 项目工程基础 16

1.4.1 甘特图 16

1.4.2 飞机概念设计的鱼骨图 17

1.4.3 项目需求合规性管理 17

1.4.4 项目计划和任务管理 18

1.4.5 质量功能配置和质量屋 19

1.5 设计方案展示 24

变量表 28

参考文献 28

第2章 飞机费用分析 29

2.1 引言 29

2.1.1 本章内容简介 29

2.1.2 通航产业现状综述 29

2.2 估算项目研制费用 31

2.2.1数量折扣系数 31

2.2.2 通航飞机研制费用——伊斯特莱克模型 31

2.2.3 公务机研制费用——伊斯特莱克模型 39

2.3 估算飞机运营费用 40

2.3.1 通航飞机运营费用 40

2.3.2 公务机运营费用 43

练习 44

变量表 45

参考文献 46

第3章 确定初始参数 47

3.1 引言 47

3.1.1 本章内容简介 47

3.1.2 基本概念 47

3.1.3 软件工具 48

3.2 约束分析 48

3.2.1 通用方法 49

3.2.2 将失速限制引入约束曲线图 55

3.3 权衡研究简介 56

3.3.1 按步骤求解失速速度—巡航速度毯式图 56

3.3.2 试验设计 59

3.3.3 价值函数 60

习题 62

变量表 63

第4章 飞机总体布局 65

4.1 引言 65

4.1.1 本章内容简介 66

4.1.2 设计需求、任务和适航条例 66

4.1.3 飞机设计趋势 66

4.1.4 飞机部件辨识 66

4.2 飞机总体布局基础 68

4.2.1 机翼在垂直方向的布置形式 70

4.2.2 机翼布局 72

4.2.3 机翼上反 72

4.2.4 机翼结构布局 74

4.2.5 座舱布局 74

4.2.6 螺旋桨布局 75

4.2.7 发动机安装位置 75

4.2.8 起落架布局 76

4.2.9 尾翼布局 78

4.2.10 布局选择矩阵 78

变量表 79

参考文献 80

第5章 飞机结构布局 81

5.1 简介 81

5.1.1 本章内容简介 81

5.1.2 关于飞机载荷的讨论 81

5.2 飞机制造与材料 82

5.2.1 若干制造方法 83

5.2.2 铝合金 85

5.2.3 合金钢 88

5.2.4 钛合金 89

5.2.5 复合材料 90

5.3 机体结构布局 97

5.3.1 结构设计中的重要概念 97

5.3.2 机翼结构基本布局 101

5.3.3 平尾和垂尾结构基本布局 106

5.3.4 机身结构基本布局 108

变量表 110

参考文献 111

第6章 飞机重量分析 112

6.1 引言 112

6.1.1 本章内容简介 113

6.1.2 定义 113

6.1.3 飞机重量的基本方程 114

6.1.4 任务分析 115

6.2 初始重量估算方法 115

6.2.1 方法1：使用经验关系式估算初始设计总重 115

6.2.2 方法2：空重比的经验公式 117

6.3 详细重量分析方法 118

6.4 飞机重量统计估算法 118

6.4.1 方法3：飞机部件重量统计方法 118

6.4.2 发动机重量统计估算方法 121

6.5 直接重量估算方法 123

6.5.1 机翼的直接重量估算 123

6.5.2 机翼重量随展弦比的变化 131

6.6 惯性参数 137

6.6.1 基本原理 137

6.6.2 参考位置 137

6.6.3 飞机总重 139

6.6.4 对某点（Y0，Y0 ， Z0）的力矩 139

6.6.5 质心和重心 139

6.6.6 通过称重确定飞机重心位置 140

6.6.7 转动惯量和惯性积 141

6.6.8 离散点载荷系统的转动惯量 142

6.6.9 离散点载荷系统的惯性积 142

6.6.10 惯性矩阵 143

6.6.11 重心包线 143

6.6.12 确定重心包线 143

6.6.13 飞行过程中重心的改变 147

6.6.14 重量规划 147

6.6.15 重量裕度 148

练习 150

变量表 151

参考文献 153

第7章 动力装置的选择 154

7.1 引言 154

7.1.1 本章内容简介 154

7.1.2 航空动力装置类型 154

7.1.3 能量、功和功率的基础知识 155

7.1.4 动力装置的热力学原理 155

7.1.5 推力的产生 155

7.1.6 基本概念 156

7.1.7 燃油基础知识 158

7.2 若干典型发动机的特性 160

7.2.1 活塞发动机 160

7.2.2 涡桨发动机 166

7.2.3 涡喷发动机 169

7.2.4 涡扇发动机 170

7.2.5 电动机 172

7.2.6 推力随高度和马赫数变化的函数关系及计算程序 176

7.3 航空发动机的安装 178

7.3.1 活塞发动机的安装 180

7.3.2 确定活塞发动机进气口和排气口尺寸 183

7.3.3 燃气涡轮发动机的安装 191

7.3.4 喷气发动机进气道尺寸 192

7.4 若干专题讨论 195

7.4.1 齿轮箱的使用 195

7.4.2 按步骤从活塞发动机性能图中获得发动机功率 196

7.4.3 使用Petty方程确定活塞发动机功率 196

练习 199

变量表 199

参考文献 201

第8章 翼型详解 203

8.1 简介 203

8.1.1 本章内容简介 203

8.1.2 量纲分析——白金汉（Buckingham）П定理 203

8.1.3 力和力矩的表达 204

8.1.4 典型翼型的气动特性 205

8.1.5 压力系数 206

8.1.6 弦向压力分布 207

8.1.7 压力中心和气动中心 209

8.1.8 升力的产生 210

8.1.9 边界层和流动分离 211

8.1.10 边界层厚度估算 215

8.1.11 翼型失速特性 215

8.1.12 翼型积冰分析 216

8.1.13 常用翼型的名称 217

8.1.14 翼型设计 218

8.2 翼型的几何外形 220

8.2.1 翼型术语 220

8.2.2 NACA四位数字翼型 221

8.2.3 NACA五位数字翼型 223

8.2.4 NACA 1系列翼型 227

8.2.5 NACA 6系列翼型 227

8.2.6 NACA 7系列翼型 228

8.2.7 NACA 8系列翼型 229

8.2.8 NACA翼型总结——优缺点和性能对比 229

8.2.9 典型NACA翼型的气动特性 230

8.2.10 著名翼型 232

8.3 翼型上的力和力矩 237

8.3.1 弯度的影响 237

8.3.2 二维升力系数 238

8.3.3 最大升力系数Clmax 238

8.3.4 雷诺数的影响 238

8.3.5 可压缩性的影响 239

8.3.6 可压缩性效应模型 241

8.3.7 临界马赫数Macritt 241

8.3.8 流动提前分离的影响 243

8.3.9 引入翼缝或前缘缝翼的影响 244

8.3.10 襟翼偏转的影响 244

8.3.11 巡航襟翼的影响 244

8.3.12 扰流板展开的影响 245

8.3.13 前缘粗糙度和表面光滑度的影响 247

8.3.14 使用标准翼型数据的翼型阻力模型 248

8.3.15 翼型选择指南 248

练习 253

变量表 253

参考文献 254

第9章 机翼详解 257

9.1 简介 257

9.1.1 本章内容简介 257

9.1.2 参考面积的定义 257

9.1.3 机翼参数的确定过程 258

9.2 梯形机翼的平面形状 258

9.2.1 定义 259

9.2.2 确定平均几何弦长的经验方法 262

9.2.3 用S、 λ和AR描述机翼基本尺寸 262

9.2.4 翼型横截面积的近似计算 263

9.3 机翼几何布局 264

9.3.1 机翼展弦比AR 264

9.3.2 机翼梢根比TR或λ 270

9.3.3 前缘和1/4弦线后掠角ΛLE和Λ c/4 271

9.3.4 上反角和下反角Γ 272

9.3.5 机翼扭转——负扭转和正扭转 275

9.3.6 机翼的安装角iw 278

9.3.7 典型飞机的机翼布局特性参数 281

9.4 机翼平面形状的选择 281

9.4.1 升力的最优分布 281

9.4.2 展向升力分布的计算方法 283

9.4.3 等弦长机翼 284

9.4.4 椭圆机翼 284

9.4.5 梯形机翼 285

9.4.6 后掠机翼 287

9.4.7 带转折的机翼 289

9.4.8 三角翼 291

9.4.9 其他独特的机翼布局 291

9.5 三维机翼的升力和力矩特性 292

9.5.1 三维升力曲线特性 293

9.5.2 升力系数 294

9.5.3 三维升力面理论中升力线斜率的确定 295

9.5.4 全机升力线斜率 297

9.5.5 按步骤将二维升力线转换为三维升力线 297

9.5.6 升力线效率定律 299

9.5.7 弹性机翼 299

9.5.8 地面效应 300

9.5.9 C Lmax和机翼载荷对失速速度的影响 302

9.5.10 按步骤快速估算CLmax 302

9.5.11 按步骤估算CLmax——美国空军DATCOM方法1 304

9.5.12 按步骤估算CLmax——使用美国空军DATCOM方法2 305

9.5.13 典型飞机的CLmax 309

9.5.14 奥斯瓦尔德翼展效率因子的估算 311

9.6 机翼失速特性 315

9.6.1 飞机流动分离及其演化 315

9.6.2 典型飞机平面形状的失速过程 317

9.6.3 常见失速模式的演化 317

9.6.4 失速过程的控制 319

9.6.5 后掠翼展向流动的起因 322

9.6.6 后掠翼抬头力矩诱发边界层失速 323

9.6.7 制造误差对失速特性的影响 324

9.7 机翼的数值分析 325

9.7.1 普朗特升力线理论 326

9.7.2 普朗特升力线方法——特例：椭圆机翼 329

9.7.3 普朗特升力线方法——特例：任意外形机翼 331

9.7.4 普朗特升力线方法中机身影响的考量 335

9.7.5 普朗特升力线方法的计算程序 337

练习 340

变量表 340

参考文献 342

第10章 增升装置详解 345

10.1 引言 345

10.1.1本章内容简介 345

10.2 前缘增升装置 346

10.2.1 铰链前缘（前缘下垂） 346

10.2.2 可变弯度前缘 350

10.2.3 固定缝翼 351

10.2.4 克鲁格襟翼 352

10.2.5 前缘缝翼 355

10.2.6 前缘增升装置数据小结 359

10.3 后缘增升装置 360

10.3.1 简单襟翼 360

10.3.2 开裂式襟翼 369

10.3.3 容克斯襟翼（外部襟翼） 370

10.3.4 单缝襟翼 371

10.3.5 双缝襟翼 373

10.3.6 富勒襟翼 376

10.3.7 格尼襟翼 377

10.3.8 后缘增升装置数据小结 379

10.4 增升装置偏转对机翼的影响 381

10.4.1 襟翼偏转时机翼上的升力分布 381

10.4.2 机翼分段法 383

10.5 翼梢设计 386

10.5.1 圆形翼梢 387

10.5.2 球形翼梢 387

10.5.3 方形翼梢 388

10.5.4 增压翼梢 388

10.5.5 赫尔纳翼梢 390

10.5.6 斜削式翼梢 390

10.5.7 端板翼梢 392

10.5.8 翼梢小翼 393

10.5.9 多平面机翼（翼梢） 396

10.5.10 基于位势流理论的结果比较 398

变量表 399

参考文献 400

第11章 尾翼详解 403

11.1 引言 403

11.1.1 本章内容简介 404

11.1.2 确定尾翼尺寸的过程 404

11.2 飞机静态稳定性和控制基本概念 405

11.2.1 静态纵向稳定性的基本概念 405

11.2.2 简单机翼—水平尾翼系统俯仰力矩的计算 408

11.2.3 水平尾翼的下洗角 409

11.2.4 Cmα的经验数据 410

11.2.5 任意布局时的纵向配平 412

11.2.6 握杆中性点和松杆中性点 413

11.2.7 静态方向稳定性和横向稳定性的基本概念 416

11.2.8 静态方向稳定性要求 417

11.2.9 静态横向稳定性要求 417

11.2.10 Cnβ和Clβ的经验数据 418

11.2.11 背鳍 420

11.2.12 腹鳍 421

11.2.13 尾翼设计和尾旋恢复 422

11.3 若干尾翼布局及其优缺点 423

11.3.1 常规尾翼 423

11.3.2 十字形尾翼 426

11.3.3 T形尾翼 426

11.3.4 V形尾翼或蝶形尾翼 429

11.3.5 倒V形尾翼 433

11.3.6 Y形尾翼 433

11.3.7 倒Y形尾翼 433

11.3.8 H形尾翼 434

11.3.9 三翼面布局 434

11.3.10 A形尾翼 435

11.3.11 双尾撑布局或U形尾翼布局 435

11.3.12 鸭式布局 435

11.3.13 常规布局水平尾翼位置设计指南 436

11.4 尾翼的几何外形 438

11.4.1 尾翼参考面积的定义 439

11.4.2 水平尾翼和垂直尾翼的尾容量 439

11.4.3 水平尾翼设计指南——基于握杆中性点 440

11.4.4 VHT和VVT的初始推荐值 441

11.5 尾翼初始尺寸确定方法 444

11.5.1 方法1：已知水平尾翼尾容量时，确定尾翼最优尺寸 444

11.5.2 方法2：已知垂直尾翼尾容量时，确定尾翼最优尺寸 448

11.5.3 方法3：已知水平尾翼和垂直尾翼尾容量时，确定尾翼最优尺寸 450

习题 455

变量表 455

参考文献 457

第12章 机身详解 459

12.1 引言 459

12.1.1 本章内容简介 459

12.1.2 机身的功能 459

12.2 机身的基本外形 460

12.2.1 截锥形机身 460

12.2.2 圆柱形机身 461

12.2.3 蝌蚪形机身 461

12.3 机身参数选择 463

12.3.1 机身外形的初始设计 463

12.3.2 机身外形的完善 465

12.3.3 机身的内部尺寸 467

12.3.4 驾驶舱布局 468

12.4 机身几何属性的估算 472

12.4.1 旋成体表面积的简单估算方程 472

12.4.2 典型实体的基本属性 472

12.4.3 典型圆柱形机身的表面积和体积 473

12.4.4 蝌蚪形机身的表面积和体积 474

12.4.5 短舱形机身的表面积和体积 475

12.5 附加说明 475

变量表 479

参考文献 479

第13章 起落架详解 480

13.1 简介 480

13.1.1 本章内容简介 480

13.1.2 起落架的布置 480

13.1.3 起落架设计清单 482

13.2 轮胎、机轮和刹车系统 483

13.2.1 起落架设计的重要概念和尺寸 483

13.2.2 可收放起落架 485

13.2.3 轮胎、机轮和刹车系统的类型和尺寸 486

13.2.4 起落架支架的类型 494

13.2.5 起落架的反作用力 496

13.2.6 后三点式和前三点式起落架地面特性的对比 496

13.3 起落架的几何布局 497

13.3.1 前三点式起落架的几何布局 497

13.3.2 后三点式起落架的几何布局 500

13.3.3 带外支架的单轮式起落架的几何布局 501

13.3.4 前三点式起落架上的载荷 502

13.3.5 后三点式起落架上的载荷 505

变量表 508

参考文献 510

第14章 螺旋桨详解 511

14.1 简介 511

14.1.1 本章内容简介 512

14.1.2 螺旋桨布局 512

14.1.3 重要术语 514

14.1.4 螺旋桨的几何外形 515

14.1.5 螺旋桨的几何桨距 516

14.1.6 螺旋桨的风车状态 519

14.1.7 定速螺旋桨和恒速螺旋桨的对比 520

14.1.8 推进功率或推力功率 521

14.2 螺旋桨效应 521

14.2.1 角动量和陀螺效应 521

14.2.2 滑流效应 522

14.2.3 螺旋桨的法向力和侧向力 522

14.2.4 非对称偏航效应 524

14.2.5 双发飞机的非对称偏航效应 524

14.2.6 阻塞效应 527

14.2.7 桨毂和叶尖效应 528

14.2.8 叶尖高速效应 528

14.2.9 尾迹扭曲效应——A·q载荷 528

14.2.10 螺旋桨噪声 530

14.3 螺旋桨性能与选择 531

14.3.1 螺旋桨选型指南 531

14.3.2 螺旋桨直径快速估算 532

14.3.3 螺旋桨桨距快速估算 533

14.3.4 螺旋桨效率估算 533

14.3.5 前进比 536

14.3.6 有效性因子的定义 537

14.3.7 功率相关系数和推力相关系数的定义 538

14.3.8 桨叶数量对功率的影响 539

14.3.9 推进效率 541

14.3.10 螺旋桨的转动惯量 541

14.4 螺旋桨推力的确定 543

14.4.1 活塞制动马力向推力的转换 543

14.4.2 低速飞行时的螺旋桨推力 544

14.4.3 按步骤使用螺旋桨效率表确定推力 551

14.4.4 根据生产商提供的数据估算推力 552

14.4.5 其他分析方法 553

14.5 兰金－弗劳德动量理论 554

14.5.1 方程推导 554

14.5.2 理想效率 556

14.5.3 最大静推力 556

14.5.4 使用动量理论估算螺旋桨效率的计算程序 558

14.6 叶素理论 560

14.6.1 方程推导 561

14.6.2 使用动量理论确定αi 569

14.6.3 可压缩性修正 573

14.6.4 按步骤确定普朗特叶尖和桨毂损失因子[14] 574

14.6.5 螺旋桨诱导速度的计算程序 574

变量表 575

参考文献 577

第15章 飞机阻力分析 579

15.1 简介 579

15.1.1 本章内容说明 580

15.2 阻力模型 580

15.2.1 基本阻力模型 581

15.2.2 二次阻力模型 581

15.2.3 高升力系数时阻力系数的近似 584

15.2.4 非二次阻力模型 587

15.2.5 升力诱导阻力的修正因子 587

15.2.6 图解法确定（L/D） max 588

15.2.7 简化阻力模型和调整阻力模型精度的对比 588

15.3 阻力模型的分解：阻力系数 589

15.3.1 基本阻力系数：C Do 589

15.3.2 表面摩擦阻力系数：C Df 590

15.3.3 按步骤计算表面摩擦阻力系数 593

15.3.4 升力诱导阻力系数：CDi 600

15.3.5 总阻力系数：CD 604

15.3.6 减小阻力的若干措施 605

15.4 全机阻力特性 606

15.4.1 展弦比对三维机翼的影响 606

15.4.2 马赫数效应 607

15.4.3 侧滑角效应 608

15.4.4 控制面偏转效应：配平阻力 609

15.4.5 阻力的快速估算方法 610

15.4.6 部件阻力累加方法 611

15.4.7 部件之间的干扰阻力因子 612

15.4.8 机翼、平尾、垂尾、支架和短舱的型阻因子 613

15.4.9 机身和光滑驾驶舱的型阻因子 614

15.5 附加阻力 620

15.5.1 不期望阻力的累加结果（CRUD） 620

15.5.2 配平阻力 622

15.5.3 冷却阻力 625

15.5.4 机翼类简单外形的阻力 626

15.5.5 流线型支架和起落架整流罩的阻力 626

15.5.6 起落架阻力 628

15.5.7 浮筒阻力 633

15.5.8 襟翼展开时的阻力 635

15.5.9 驾驶舱窗口的阻力修正 636

15.5.10 座舱盖阻力 637

15.5.11 气泡外形的阻力 639

15.5.12 可压缩效应对阻力的影响 639

15.5.13 风车阻力和静止螺旋桨的阻力 640

15.5.14 天线阻力 641

15.5.15 若干几何体的阻力 641

15.5.16 降落伞阻力 644

15.5.17 若干外露部件的阻力 645

15.5.18 升力诱导阻力的修正 646

15.6 有关阻力的专题 648

15.6.1 按步骤从（L/D）max中提取阻力数据 649

15.6.2 按步骤使用二次曲线方法从飞行极曲线中提取阻力数据 650

15.6.3 按步骤确定活塞飞机的阻力系数 653

15.6.4 计算程序15－1：从公开数据中得到活塞飞机阻力系数 656

15.6.5 按步骤确定喷气式飞机的阻力系数 657

15.6.6 由风洞试验数据确定阻力特性参数 659

15.7 附录——典型飞机的阻力 660

15.7.1 亚声速飞机最小阻力系数的取值范围 660

15.7.2 不同类型飞机的阻力 660

练习 665

变量表 666

参考文献 668

第16章 性能简介 670

16.1 简介 670

16.1.1 本章内容说明 670

16.1.2 性能留白策略 670

16.2 大气模型 671

16.2.1 大气环境温度 671

16.2.2 高度小于36089ft （11000m）时的大气压力和密度 672

16.2.3 大气特性参数比 672

16.2.4 高度小于36089ft （11000m）时的压力高度和密度高度 673

16.2.5 标准大气空气密度的推导 673

16.2.6 标准大气常用方程 675

16.3 空速的本质 675

16.3.1 空速指示系统 675

16.3.2 空速：指示空速、校准空速、当量空速、真实空速、地面空速 677

16.3.3 飞机设计和操作中重要的空速 678

16.4 飞行包线 681

16.4.1 按步骤确定操纵载荷和设计空速 682

16.4.2 按步骤确定阵风载荷 685

16.4.3 按步骤完成飞行包线 687

16.4.4 若干通航飞机的飞行包线 688

16.5 飞机设计案例 688

16.5.1 西锐SR22 688

16.5.2 里尔喷气机45 XR 690

练习 691

变量表 692

参考文献 694

第17章 起飞性能 695

17.1 简介 695

17.1.1 本章内容 695

17.1.2 起飞过程的重要阶段 695

17.1.3 平衡场长的定义 697

17.2 起飞滑跑阶段的基本方程 700

17.2.1 起飞滑跑阶段的受力图 700

17.2.2 起飞滑跑阶段的运动方程 700

17.2.3 运动学方程介绍 702

17.2.4 气动力方程 702

17.2.5 地面滚动摩擦系数 703

17.2.6 确定离地速度 703

17.2.7 确定离地时间 705

17.3 起飞阶段运动方程的求解 705

17.3.1 运动方程的求解：第1种方法 705

17.3.2 活塞式飞机起飞距离的快速估算：第2种方法 708

17.3.3 数值积分求解方法：第3种方法 710

17.3.4 确定抬前轮阶段的起飞距离 715

17.3.5 确定过渡段的起飞距离 716

17.3.6 确定爬升越过障碍物时的起飞距离 717

17.3.7 对后三点式起落架飞机起飞滑跑的处理 718

17.3.8 起飞性能的敏感性分析 718

17.4 典型飞机起飞性能数据汇总 719

练习 721

变量表 722

参考文献 723

第18章 爬升性能 724

18.1 简介 724

18.1.1 本章内容说明 724

18.2 爬升阶段的基本方程 724

18.2.1 飞机的二维受力图 724

18.2.2 飞机平面运动方程 724

18.2.3 爬升阶段的运动方程 725

18.2.4 水平和垂直空速 725

18.2.5 可用功率、需用功率和剩余功率 726

18.2.6 基于推力或功率的垂直空速 726

18.2.7 爬升率 726

18.3 常用的爬升分析方法 727

18.3.1 爬升率的通用方程 727

18.3.2 爬升角的通用方程 728

18.3.3 喷气式飞机的最大爬升角 728

18.3.4 喷气式飞机θmax对应的空速（最优爬升角速度） 729

18.3.5 喷气式飞机θmax对应的ROC 729

18.3.6 喷气式飞机最优爬升率对应的空速 729

18.3.7 喷气式飞机的最优爬升率 731

18.3.8 螺旋桨飞机最大爬升角对应的空速 732

18.3.9 螺旋桨飞机最优爬升率对应的空速 732

18.3.10 螺旋桨飞机的最优爬升率 733

18.3.11 爬升到一定高度所需的时间 735

18.3.12 绝对升限/巡航高度 737

18.3.13 爬升过程的数值分析——敏感性研究 738

18.4 飞机数据库——典型飞机的爬升率 740

变量表 742

参考文献 743

第19章 巡航性能 744

19.1 引言 744

19.1.1 本章内容 744

19.1.2 水平稳定飞行时的受力图 744

19.1.3 平面运动方程（假设绕y轴没有转动） 744

19.1.4 螺旋桨飞机的重要空速 745

19.1.5 亚声速喷气式飞机的重要空速 746

19.2 稳态飞行常用的巡航分析方法 746

19.2.1 阻力极曲线的绘制 747

19.2.2 阻力分解 748

19.2.3 需用功率与可用功率的对比 750

19.2.4 由推力确定的空速 751

19.2.5 最小空速Vmin 754

19.2.6 失速速度Vs 754

19.2.7 最小需用功率对应的空速VPRmin 757

19.2.8 最小需用推力对应的空速V TRmin或最优滑翔速度V B G（V（L/D）max） 759

19.2.9 喷气式飞机最优航程对应的空速V Rmax 766

19.2.10 最大平飞空速V max 768

19.2.11 飞行包线 770

19.2.12 需用功率 772

19.2.13 活塞式飞机的可用功率 772

19.2.14 确定螺旋桨飞机最大平飞空速Vmax的计算程序 773

19.2.15 确定喷气式飞机最大水平空速Vmax的计算程序 774

19.3 加速飞行时的通用分析方法 775

19.3.1 水平等速转弯分析 775

19.3.2 等速转弯的极限值 778

19.3.3 能量状态 780

变量表 782

参考文献 783

第20章 航程和航时性能 784

20.1 简介 784

20.1.1 本章内容说明 784

20.1.2 航程分析的基本巡航段 784

20.1.3 航程—重量计算中的基本巡航段 785

20.1.4 布雷盖航程方程 785

20.1.5 航时分析中的基本巡航段 785

20.1.6 布雷盖航时方程 786

20.1.7 关于SFC和TSFC的讨论 786

20.2 航程分析 786

20.2.1 任务剖面 786

20.2.2 航程剖面1：等速/等高度巡航 787

20.2.3 航程剖面2：等高度/等迎角巡航 788

20.2.4 航程剖面3：等速/等迎角巡航 789

20.2.5 航程剖面4：重量不变时的巡航航程 790

20.2.6 确定给定任务时的燃油消耗量 794

20.2.7 航程敏感性分析 795

20.3 比航程 796

20.3.1 定义 796

20.3.2 CAFE基金会挑战赛 796

20.4 航时分析的基本方程 797

20.4.1 航时剖面1：等速/等高度巡航 797

20.4.2 航时剖面2：等迎角/等高度巡航 798

20.4.3 航时剖面3：等速/等迎角巡航 799

20.5 任务剖面分析 800

20.5.1 任务剖面分析基础 800

20.5.2 任务分析方法 801

20.5.3 典型航程任务1：IFR巡航任务 804

20.5.4 典型航程任务2 ： NBAA巡航任务 804

20.5.5 载荷—航程敏感性研究 804

练习 806

变量表 807

参考文献 808

第21章 下降性能 809

21.1 简介 809

21.1.1 本章内容说明 809

21.2 下降过程中的基本方程 809

21.2.1 飞机通用的二维受力图 809

21.2.2 平面运动方程（假定没有绕Y轴的旋转运动） 809

21.3 下降过程的通用分析方法 810

21.3.1 下降角 810

21.3.2 下降率 810

21.3.3 平衡滑翔速度 812

21.3.4 下降率 813

21.3.5 最小下降率对应的空速V BA 813

21.3.6 最小下降角 813

21.3.7 最优滑翔速度 814

21.3.8 滑翔距离 814

变量表 815

参考文献 816

第22章 着陆性能 817

22.1 简介 817

22.1.1 本章内容说明 817

22.1.2 着陆过程的重要阶段 817

22.2 着陆过程中的基本方程 819

22.2.1 地面滑跑阶段的受力图 819

22.2.2 地面滑跑阶段的运动方程 819

22.2.3 计算所需空气动力方程 819

22.2.4 地面滚动摩擦系数 819

22.2.5 确定进近距离S A 820

22.2.6 确定拉平距离SF 821

22.2.7 确定自由滑跑距离SFR 821

22.2.8 确定刹车距离S BR 821

22.2.9 着陆距离敏感性研究 823

22.2.10 计算程序：估算着陆性能 823

22.3 典型飞机着陆性能数据汇总 825

变量表 826

参考文献 826

第23章 其他设计问题 827

23.1 简介 827

23.1.1 本章内容简介 827

23.2 操纵面尺寸设计 827

23.2.1 操纵面铰链力矩简介 827

23.2.2 滚转控制的基本概念 828

23.2.3 确定副翼尺寸 837

23.2.4 俯仰操纵的基本概念 840

23.2.5 偏航操纵的基本概念 841

23.3 通航飞机设计清单 842

23.3.1 着陆时的抗侧风性能 842

23.3.2 中断着陆能力 842

23.3.3 起飞抬前轮能力 843

23.3.4 失速配平和着陆拉平能力 843

23.3.5 与失速有关的部件性能 843

23.3.6 水平尾翼的失速范围 843

23.3.7 滚转效能 844

23.3.8 控制系统的协调 844

23.3.9 爬升能力 845

23.3.10 单发失效时的配平能力和爬升能力 845

23.3.11 阻尼特性 845

23.3.12 油箱选择器 845

23.3.13 控制系统的变形 845

23.3.14 控制系统卡死 846

23.3.15 抗坠毁特性 846

23.3.16 分析技术的可靠性 847

23.3.17 重量估算的误区 848

23.3.18 阻力估算的误区 848

23.3.19 飞行期间重心的移动 848

23.3.20 机翼/机身连接处的流动分离 848

23.4 设计缺陷和改善措施 848

23.4.1 稳定性和控制——背鳍和方向舵锁定 848

23.4.2 稳定性和控制——腹鳍和深失速 849

23.4.3 稳定性和控制——腹鳍和荷兰滚 849

23.4.4 稳定性和控制——前机身边条 849

23.4.5 稳定性和控制——尾翼小翼和附加水平安定面 850

23.4.6 稳定性和控制——操纵杆 850

23.4.7 与失速有关的部件——失速条 850

23.4.8 与失速有关的部件——翼刀 852

23.4.9 与失速有关的部件——机翼挂架 852

23.4.10 与失速有关的部件——机翼下的涡流发生器 853

23.4.11 与失速有关的部件——机翼下垂（缘条，前缘下垂） 853

23.4.12 改善绕流特性——涡流发生器 855

23.4.13 多段翼型的后缘调整片 855

23.4.14 改善绕流特性——发动机短舱边条 856

23.4.15 改善绕流特性——气泡阻力、边界层转捩带、转捩斜坡 856

变量表 857

参考文献 857

附录A大气模型 859

A.1 摘要 859

A.1.1 大气简介 860

A.1.2 标准大气的化学组成 860

A.1.3 大气层的分类 860

A.2 大气特性建模 861

A.2.1 大气环境温度 861

A.2.2 高度小于36089ft （11000m）时的大气压力和密度 861

A.2.3 真实大气与标准大气的空气密度偏差 862

A.2.4 大气特性参数比值 863

A.2.5 高度小于36089ft （11000m）时的大气压力高度和密度高度 863

A.2.6 黏度 863

A.2.7 雷诺数 864

A.2.8 声速和马赫数 864

A.2.9 大气模型 865

A.2.10 计算机程序A－1：大气模型 866

参考文献 868

附录B航空工程师常用公式表 869

B.1 成本分析 869

B.2 约束分析 869

B.3 重量分析 869

B.4 动力装置 871

B.5 机翼平面形状 872

B.6 尾翼 872

B.7 升力和阻力 872

B.8 螺旋桨 872

B.9 大气参数 873

B.10 空速 873

B.11 起飞 873

B.12 爬升、巡航和机动飞行 874

B.13 航程和航时 875

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