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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-2S 280

9.5.2 格劳勃（Grob）的Strato 2C 281

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 1 282

9.5.5 Stemme S10VC 282

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

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