课程教学大纲

课程编号

 

开课学院

一院

开课系

011

课程名称

飞行器结构设计

课程类别

专业课

Aircraft Structural Design

课程学时

总学时

理论教学

实验教学

  

 

课程设计

64

52

12

 

 

1.Ö   2.

课程简介:

简要描述课程的性质及专业地位,培养目标(理论、能力和技能)

 

飞行器结构设计是一门理论和实践紧密结合的课程。它是飞行器设计与工程专业最重要的三门专业课(飞机总体设计、结构设计、系统设计)之一,学生在飞机总体设计课程的基础之上开始学习飞机结构设计。

本课程主要介绍各类典型的飞机结构,讲授飞机结构设计的基本理论和基本方法,了解机翼、机身、尾翼、操纵面、起落架等飞机主要部件的结构设计原理与方法。要求学生重点掌握结构传力分析方法。

本课程的培养目标是:(1) 掌握飞机结构设计的基本知识,主要包括:飞机结构设计的一般过程、飞机结构的载荷计算、飞机结构设计的一般理论与方法、结构分析的传力路线方法、飞机典型结构的设计等;(2) 提高学生实践能力和综合分析能力,主要包括:了解各种类型的飞机结构型式、分析实际的飞机结构、实际飞机结构的设计等;(3) 培养学生的创新设计能力,主要包括:讲授创新设计的思想、介绍创新结构设计的实例、进行创新设计的实践活动。

 

前修课程、能力和知识结构要求:

明确学生学习本门课程的先修课程,主要能力和知识结构。

前修课程:高等数学、大学物理、机械制图、材料力学、结构力学、理论力学、空气动力学、飞行力学、力学实验等。

主要能力和知识结构:学生通过前修课程的学习,能读懂工程图纸;了解航空材料的种类及其材料特性;了解基本结构受力元件杆、梁、框架等的受力特性,会用强度理论校核强度;掌握薄壁结构受力承力特性的分析方法;了解飞机的飞行原理;了解力学实验的基本过程和方法。

 

课程结构说明:

     对课程的组织结构进行简要说明,即明确课程所述内容由几个大的部分构成,每个部分的教学由哪几个环节或单元组成(如:理论授课、实验教学,上机实习,课外作业,随堂考试,讨论会,总结报告等)

本课程由三部分内容所组成:飞机结构设计的基本理论和方法、飞机结构的外载荷、飞机结构分析与设计。

飞机结构设计的基本理论与方法:飞机结构设计的过程、结构设计的方法、传力分析、结构的简化、结构设计的原则、准则和定理、结构材料及其选用原则等。主要教学环节有:理论授课、现场课1次、课外作业2次、讨论1次。

飞机结构的外载荷:飞机的过载及其计算、飞机强度规范要点等。主要教学环节:理论授课、课外作业2次。

飞机结构分析与设计:飞机翼面类结构的分析与设计、机身结构的分析与设计、起落架结构的分析与设计、结构的刚度设计问题。主要教学环节有:理论授课、现场课5次、虚拟试验课4次、课外作业12次、讨论5次。

课程知识结构说明:

明确课程涉及的学科知识领域、知识单元,每个知识单元由哪些知识点构成以及每个知识单元的学习目标,明确核心知识点(用“*”标示)和扩展性知识点(用“Δ”标示)、必讲要求和选讲自学要求。课程学时分布(按知识单元说明,并对核心知识点与较大的知识点进行必要的学时标注)。课程如包含实验或实践性等环节,还需要说明该部分的学时要求以及内容、方案和作用。

 

知识单元一:飞机结构设计的基本理论和方法

飞机结构设计的过程

结构设计的方法

* 传力分析 (2学时)

结构的简化 (现场课1)

* 结构设计的原则、准则和定理 (6学时)

结构材料及其选用原则

知识单元二:飞机结构的外载荷

* 飞机的过载及其计算 (6学时)

飞机强度规范要点

飞机构件的载荷

知识单元三:飞机结构分析与设计

* 机翼结构分析 (现场课2次,讨论1次,虚拟试验1)

尾翼结构分析

舵面结构分析 (现场课1)

* 机翼的结构型式 (讨论1)

△ 机翼典型构件的设计 (虚拟试验1次)

力扩散件的设计

△ 机身的结构分析

* 机身结构的型式 (现场课1次,讨论1)

机身的结构设计

△ 起落架结构的分析 (现场课1次,讨论1次,虚拟试验1)

起落架结构的设计

飞机的刚度设计与气动弹性问题 (虚拟试验1)

课程考核形式与要求:

  明确课程考核成绩由几个部分构成,考核的侧重点,相对于知识单元(或课程的各个构成部分)大致的分数分配。考核形式(如开卷考试、闭卷考试、面试、停课考试、随堂考试、总结报告等)。

 

闭卷考试(70%):考核理论与方法

现场面试(30%):传力分析、典型构件设计

 

 

课程教授方法说明:

   指出课程教学中的难点、建议的应对策略、方法以及教学手段。

 

教学难点1:本课程是一种工程设计方面的教学,以定性分析为主,很多情况下没有唯一正确的答案。这与学生以往学过的课程有很大的不同,很多学生一时难于适应。建议教师讲授时,结合现场课和讨论课,将前修课程的理论融合到本课程的教学中,使学生能够理解理论和实践的关系。

教学难点2:传力分析。传力分析是结构分析和设计的基本工具,但是学生一般不知道具体的飞机结构,如何进行简化。建议教师讲授时,结合现场课和虚拟试验,让学生进行传力分析,然后教师指出学生的错误或不够全面的地方,讲授结构简化的定性与定量方法,使学生能够理解力在结构中的传递路线。

 

课程能力培养说明:

    明确以知识为载体进行能力训练和素质培养的观点,对课程教学中所传授的学科(课程所属学科)所特有的思维方法、研究手段进行说明,要能够说明课程教学中如何通过知识单元或若干个知识点的传授过程来达到何种素质的培养和何种能力的训练

综合能力的培养:通过飞机结构的分析与设计,使学生认识到一个性能优越的结构设计需要纵观全局,兼顾多方面的要求,平衡各种关系。

实践能力的培养:通过现场课、讨论课和虚拟试验等方式,在结构传力分析和典型结构设计的过程中让学生认识到实践的重要性,并提高其实践能力。

创新能力的培养:在整个课程的讲授中贯彻创新设计的理念,结构设计没有唯一正确的答案,不同的设计可以完成相同的功能,但是有优劣。通过很多实例贯彻创新设计的思想,激发学生的创新设计意识。

 

先修主要课程

机械制图、材料力学、结构力学、空气动力学、飞行力学

使用教材

飞机结构设计

参考书目与文献

 

课程相关主要网站

 

主要教学方式

 

 

主要适用专业

飞行器设计与工程