飞行器总体设计试题

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 。 2. 最重要的三个飞机总体设计参数是 、、 。

3. 飞机空机重量可分为3部分，分别是 、 ，飞机空机重量系数随起飞重量的增加而 。 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：、 和 (15) 。

6. 喷气式飞机在 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的方法。

8. 亚音速飞机的最大升阻比取决于 。 9. 进气道总压恢复系数是 与 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 大和 大。

2

CxCx0ACy

)。

7. 要缩短飞机起飞/着陆滑跑距离，可以采用 翼载荷

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. 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。 (+) (-)

17. 如飞机修形方案使结构重量增加1千克，阻力减小1千克，则该方案不可行。

(+) (-)

18. 飞机的燃油包括任务燃油(可用燃油)、备份油和死油三部分。 (+) (-) 19. (+) (-)

20. 高速飞机应该采用长细比较大的机身。 (+) (-)

战斗机的翼载荷比运输机的大。

三、计算题(20分，每题10分)

1. 已知某飞机有效载荷重量W载重3000千克，结构重量系数

K结构0.32

，动力装置重量系数K动力0.14，设备重量系数K设备0.09，

燃油重量系数K燃油0.28。

(1) 求有效载荷重量系数K载重和全机重量W0；

(2) 如果结构重量增加10%，即K结构/K结构10%，求全机重量变

(1)(1)

WW/W0； 00化量及全机重量变化的百分比

(3) 如果结构重量减小10%，即K结构/K结构10%，求全机重量

(2)(2)

W/W0； W00变化量及全机重量变化的百分比

(4) 从以上计算结果，你对结构重量对全机重量的影响可以得出什么结论？

2. 一个飞翼式飞机重为125吨，飞翼面积为208.3m，设计飞行速度为250m/s，设计飞行高度为11千米(该高度空气密度为

2

C0.015(1.56)，110.364kg/m3)；x0飞翼的零升阻力系数为诱

2

导阻力系数为

Cxi

2Cy

，式中为飞翼平均相对厚度，为飞翼展弦

比。请选择该飞翼的平均相对厚度和展弦比，使其具有最大升阻比，并计算出该最大升阻比的数值。

四、问答题(20分，第1题8分，第2题8分，第3题4分)

1. 气动特性对飞机几何外形的主要要求包括哪些方面？ 2. 选择飞机设计方案的翼载应考虑哪些因素?

3. 选择机身几何参数、确定机身外形时，应该考虑哪些方面的要求？

五、设计题(15分)

请提出一个第四代战斗机的总体设计方案，画出三面图和总体布置图，并说明你是如何对该设计方案进行考虑的(方案指飞机、发动机、机翼、机身、起落架等采用何种型式以及采用这些型式的优缺点)。要求该机具有超音速巡航能力、短距起落能力、隐身能力等。

飞 行 器 总 体 设 计 试 题 答

案

一、填空题(25分，每空1分)

1. (1)~(3) 方案设计、初步设计、详细设计；

2. (4)~(6) 正常起飞重量、动力装置海平面静推力、机翼面积 // 正常起飞重量、翼载荷、推重比；

3. (7)~(9) 结构重量、设备重量、动力装置重量，(10) 减小； 4. (11)~(12) 调整装载、移动机翼； 5. (13)~(15) 外压式、内压式、混合式；

6. (16) 0.866Kmax(Kmax为最大升阻比，下同)，(17) qCx0/3/A (q为速压，下同)，(18) Kmax，(19) qx0/A ； 7. (20) 减小； 8. (21) 浸湿展弦比；

9. (22)~(23) 进气道出口总压、进气道进口总压； 10. (24)~(25) 推重比、单位迎面推力。

二、选择题(20分，每题1分，正确的选择“+”，错误的选择“-”)

1 × 2√ 3√ 4√ 5× 6√ 7× 8√ 9√ 10×

11√ 12× 13√ 14√ 15√ 16× 17× 18√ 19× 20×

三、计算题(20分，每题10分)

1.

(1) K载重1K结构K动力K设备K燃油 10.320.140.090.280.17，

Kg。 W0W载重/K载重3000/0.1717647

(1)(1)

K载重1K结构K动力K设备K燃油

(2)

11.10.320.140.090.280.138，

(1)(1)WW/K3000/0.13821739Kg， 0载重载重

(1)(1)WWW021739176474092Kg， 00

(1)W/W04092/176470.231923.19%。 0

(3)

(2)(2)K载重1K结构K动力K设备K燃油

10.90.320.140.090.280.202，

(2)(2)WW/K3000/0.20214851Kg， 0载重载重

(2)(2)WWW014851176472796Kg， 00

(2)W/W02796/176470.158415.84%。 0

(4) 结论：飞机结构重量增加(减少)1公斤，导致飞机全机重量增加(减少)1公斤以上。

2.

Cx0

0.015(640)0

(1) ，

(2) 6/400.1515%， (3)

Cy

mg1250009.8

0.517

0.5v2S0.50.3642502208.3，

2

C0.015(1.560.15200.15)0.01575， x0 (4)

(5)

CxiCx0

2

Cy



0.05175

，

0.5172

5.405

0.015750.01575 (6) ，

2

Cy

(7)

Kmax

Cy2Cx0



0.517

16.413

20.01575。

四、问答题(20分，第1题8分，第2题8分，第3题4分)

1. 气动特性对飞机几何外形的主要要求包括：

(1) 飞机在巡航状态飞行时，应具有最大的升阻比，最低的油耗；同时飞机的阻力应该最小。在布局阶段，尤其应该注意减小飞机的配平阻力。

(2) 在保证具有足够安全裕度的情况下，飞机在起飞着陆状态应具有最大的可用升力系数，以改善飞机的低速性能，缩短起飞着陆滑跑距离，并改善机动性。

(3) 飞机几何外形应尽量减小其零升阻力系数，保证在高速飞行时阻力最小，以满足高速飞行的需要。尤其是下一代具有超音速巡航能力的战斗机，这一点更为重要。

(4) 应保证在所有的飞行状态下，飞机都具有合乎规定的稳定性和操纵性。

(5) 应保证动力装置具有最佳的工作环境和条件，最大限度地减小发动机的进、排气损失，等等。

2. 主要考虑：(1) 失速速度要求； (2) 起飞距离要求； (3) 着陆距离要求； (4) 最优巡航性能要求； (5) 瞬时转弯(瞬时过载)性能要求； (6) 持续转弯(持续过载) 性能要求； (7) 爬升与下滑性能要求； (8) 最大升限要求。

3. 主要考虑： (1) 机身应具有足够的内部容积，保证满足内部装载的使用要求； (2) 应使机身的气动阻力最小； (3) 要有利于进

行结构布置，具有足够的结构高度，便于连接和安装机翼、尾翼等其他部件，等等。

五、设计题(15分)

应从 (1) 飞机形式、(2)发动机类型、数量、安装方式、(3)机翼形状、(4)机身形状、(5)平尾形状、(6)垂尾形状、(7)起降方式、(8)飞机设备、(9)部件之间相互位置关系 等方面说明，并给出飞机三面图和总体部位安排图。

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 。 2. 最重要的三个飞机总体设计参数是 、、 。

3. 飞机空机重量可分为3部分，分别是 、 ，飞机空机重量系数随起飞重量的增加而 。 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：、 和 (15) 。

6. 喷气式飞机在 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的方法。

8. 亚音速飞机的最大升阻比取决于 。 9. 进气道总压恢复系数是 与 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 大和 大。

2

CxCx0ACy

)。

7. 要缩短飞机起飞/着陆滑跑距离，可以采用 翼载荷

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. 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。 (+) (-)

17. 如飞机修形方案使结构重量增加1千克，阻力减小1千克，则该方案不可行。

(+) (-)

18. 飞机的燃油包括任务燃油(可用燃油)、备份油和死油三部分。 (+) (-) 19. (+) (-)

20. 高速飞机应该采用长细比较大的机身。 (+) (-)

战斗机的翼载荷比运输机的大。

三、计算题(20分，每题10分)

1. 已知某飞机有效载荷重量W载重3000千克，结构重量系数

K结构0.32

，动力装置重量系数K动力0.14，设备重量系数K设备0.09，

燃油重量系数K燃油0.28。

(1) 求有效载荷重量系数K载重和全机重量W0；

(2) 如果结构重量增加10%，即K结构/K结构10%，求全机重量变

(1)(1)

WW/W0； 00化量及全机重量变化的百分比

(3) 如果结构重量减小10%，即K结构/K结构10%，求全机重量

(2)(2)

W/W0； W00变化量及全机重量变化的百分比

(4) 从以上计算结果，你对结构重量对全机重量的影响可以得出什么结论？

2. 一个飞翼式飞机重为125吨，飞翼面积为208.3m，设计飞行速度为250m/s，设计飞行高度为11千米(该高度空气密度为

2

C0.015(1.56)，110.364kg/m3)；x0飞翼的零升阻力系数为诱

2

导阻力系数为

Cxi

2Cy

，式中为飞翼平均相对厚度，为飞翼展弦

比。请选择该飞翼的平均相对厚度和展弦比，使其具有最大升阻比，并计算出该最大升阻比的数值。

四、问答题(20分，第1题8分，第2题8分，第3题4分)

1. 气动特性对飞机几何外形的主要要求包括哪些方面？ 2. 选择飞机设计方案的翼载应考虑哪些因素?

3. 选择机身几何参数、确定机身外形时，应该考虑哪些方面的要求？

五、设计题(15分)

请提出一个第四代战斗机的总体设计方案，画出三面图和总体布置图，并说明你是如何对该设计方案进行考虑的(方案指飞机、发动机、机翼、机身、起落架等采用何种型式以及采用这些型式的优缺点)。要求该机具有超音速巡航能力、短距起落能力、隐身能力等。

飞 行 器 总 体 设 计 试 题 答

案

一、填空题(25分，每空1分)

1. (1)~(3) 方案设计、初步设计、详细设计；

2. (4)~(6) 正常起飞重量、动力装置海平面静推力、机翼面积 // 正常起飞重量、翼载荷、推重比；

3. (7)~(9) 结构重量、设备重量、动力装置重量，(10) 减小； 4. (11)~(12) 调整装载、移动机翼； 5. (13)~(15) 外压式、内压式、混合式；

6. (16) 0.866Kmax(Kmax为最大升阻比，下同)，(17) qCx0/3/A (q为速压，下同)，(18) Kmax，(19) qx0/A ； 7. (20) 减小； 8. (21) 浸湿展弦比；

9. (22)~(23) 进气道出口总压、进气道进口总压； 10. (24)~(25) 推重比、单位迎面推力。

二、选择题(20分，每题1分，正确的选择“+”，错误的选择“-”)

1 × 2√ 3√ 4√ 5× 6√ 7× 8√ 9√ 10×

11√ 12× 13√ 14√ 15√ 16× 17× 18√ 19× 20×

三、计算题(20分，每题10分)

1.

(1) K载重1K结构K动力K设备K燃油 10.320.140.090.280.17，

Kg。 W0W载重/K载重3000/0.1717647

(1)(1)

K载重1K结构K动力K设备K燃油

(2)

11.10.320.140.090.280.138，

(1)(1)WW/K3000/0.13821739Kg， 0载重载重

(1)(1)WWW021739176474092Kg， 00

(1)W/W04092/176470.231923.19%。 0

(3)

(2)(2)K载重1K结构K动力K设备K燃油

10.90.320.140.090.280.202，

(2)(2)WW/K3000/0.20214851Kg， 0载重载重

(2)(2)WWW014851176472796Kg， 00

(2)W/W02796/176470.158415.84%。 0

(4) 结论：飞机结构重量增加(减少)1公斤，导致飞机全机重量增加(减少)1公斤以上。

2.

Cx0

0.015(640)0

(1) ，

(2) 6/400.1515%， (3)

Cy

mg1250009.8

0.517

0.5v2S0.50.3642502208.3，

2

C0.015(1.560.15200.15)0.01575， x0 (4)

(5)

CxiCx0

2

Cy



0.05175

，

0.5172

5.405

0.015750.01575 (6) ，

2

Cy

(7)

Kmax

Cy2Cx0



0.517

16.413

20.01575。

四、问答题(20分，第1题8分，第2题8分，第3题4分)

1. 气动特性对飞机几何外形的主要要求包括：

(1) 飞机在巡航状态飞行时，应具有最大的升阻比，最低的油耗；同时飞机的阻力应该最小。在布局阶段，尤其应该注意减小飞机的配平阻力。

(2) 在保证具有足够安全裕度的情况下，飞机在起飞着陆状态应具有最大的可用升力系数，以改善飞机的低速性能，缩短起飞着陆滑跑距离，并改善机动性。

(3) 飞机几何外形应尽量减小其零升阻力系数，保证在高速飞行时阻力最小，以满足高速飞行的需要。尤其是下一代具有超音速巡航能力的战斗机，这一点更为重要。

(4) 应保证在所有的飞行状态下，飞机都具有合乎规定的稳定性和操纵性。

(5) 应保证动力装置具有最佳的工作环境和条件，最大限度地减小发动机的进、排气损失，等等。

2. 主要考虑：(1) 失速速度要求； (2) 起飞距离要求； (3) 着陆距离要求； (4) 最优巡航性能要求； (5) 瞬时转弯(瞬时过载)性能要求； (6) 持续转弯(持续过载) 性能要求； (7) 爬升与下滑性能要求； (8) 最大升限要求。

3. 主要考虑： (1) 机身应具有足够的内部容积，保证满足内部装载的使用要求； (2) 应使机身的气动阻力最小； (3) 要有利于进

行结构布置，具有足够的结构高度，便于连接和安装机翼、尾翼等其他部件，等等。

五、设计题(15分)

应从 (1) 飞机形式、(2)发动机类型、数量、安装方式、(3)机翼形状、(4)机身形状、(5)平尾形状、(6)垂尾形状、(7)起降方式、(8)飞机设备、(9)部件之间相互位置关系 等方面说明，并给出飞机三面图和总体部位安排图。