【正文】 41 物理本質(zhì) ........................................................................................................... 42 顫振分析 .......................................................................................................... 45 結(jié)構(gòu)模型 ........................................................................................................... 45 氣動(dòng)模型 ........................................................................................................... 46 求解分析 ........................................................................................................... 47 顫振速度分析 ................................................................................................... 48 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) .......................................................................................................................... 51 致謝 .......................................................................................................................................... 54 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 56 附錄 .......................................................................................................................................... 57 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 V頁(yè) 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 1 緒論 課題背景和目的 國(guó)內(nèi)商務(wù)機(jī)基本情況 公務(wù)機(jī)是在行政事務(wù)和商務(wù)活動(dòng)中使用的交通工具，亦稱(chēng)行政機(jī)或商務(wù)飛機(jī)。公務(wù)機(jī)一般為 9 噸以下的小型飛機(jī)，可乘 4 至 10 人 。但有的地方把總統(tǒng)、國(guó)王、皇室成員專(zhuān)用的要人專(zhuān)機(jī)也列入通用航空范圍，這時(shí)波音 747 這樣的大型飛機(jī)也可以列入公務(wù)機(jī)行列了 。 在一般人的概念中，公務(wù)機(jī)就是私人小飛機(jī)，但這樣理解并不全面，在國(guó)外的確有許多私人擁有飛機(jī)，但那多是單引擎活塞式螺旋槳小飛機(jī)，并不屬于公務(wù)機(jī)的范疇內(nèi)。通常意義上公務(wù)機(jī)是指 4 座以上，采用噴氣式或渦漿式為動(dòng)力的飛機(jī) 。 據(jù)空客公司客戶(hù)事務(wù)首席運(yùn)營(yíng)官雷義透露，空客公務(wù)機(jī)在內(nèi)地有三個(gè)細(xì)分市場(chǎng)：政府、企業(yè)包機(jī)和航空公司以及富裕人群。實(shí)際上，內(nèi)地最早的公務(wù)機(jī)消費(fèi)群是來(lái)自世界500 強(qiáng)的在華企業(yè)， 1995 年左右，殼牌等海外石油巨頭因?yàn)橐絻?nèi)地偏遠(yuǎn)地區(qū)開(kāi)展業(yè)務(wù)，經(jīng)常會(huì)使用公務(wù)機(jī)，但海外公務(wù)機(jī)到內(nèi)地會(huì)遇上空中管制等諸多問(wèn)題難以起飛 ，他們不得不租用境內(nèi)的飛機(jī)。 海南航空 在當(dāng)時(shí)引進(jìn)兩架龐巴迪里爾公務(wù)機(jī)從事租賃業(yè)務(wù)，嚴(yán)格意義上說(shuō)，這是最早進(jìn)入內(nèi)地的公務(wù)機(jī)。 據(jù)民航局統(tǒng)計(jì)， 2021 年底，中國(guó)內(nèi)地公務(wù)機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)模為 109 架，比 2021 年增長(zhǎng)%。截至今年上半年，我國(guó)公務(wù)機(jī)數(shù)量已達(dá)到 120 架，半年內(nèi)增速達(dá) 11%。據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái) 10 年將是中國(guó)公務(wù)航空高速發(fā)展的主要階段 ，公務(wù)機(jī)數(shù)量有望達(dá)到 1000 架左右，然而，飛行員短缺瓶頸不破，公務(wù)機(jī)行業(yè)很難真正起飛。數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)的飛行學(xué)校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)每年培訓(xùn)的飛行員只有 1200 至 1300 人，只能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的一半，其中的通用航空飛行員不超過(guò) 50 人。按此估算，未來(lái) 5 年，中國(guó)通用航空飛行員的缺口約為 3000至 4000 人 。 雖說(shuō)前景光明，但目前公務(wù)機(jī)在中國(guó)內(nèi)地的數(shù)量還非常少。一位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家告訴記者，目前中國(guó)內(nèi)地對(duì)于公務(wù)機(jī)的定義略顯模糊。一般說(shuō)來(lái)，雙臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)由專(zhuān)業(yè)飛行員飛行的飛機(jī)就可以稱(chēng)做公務(wù)機(jī)，這些飛機(jī)用途廣泛，如果按這一定義算，中國(guó)內(nèi)地大約擁有 110北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 架公務(wù)機(jī)。不過(guò)也有人將上述定義中的用于客運(yùn)的飛機(jī)稱(chēng)為公務(wù)機(jī)，這樣算來(lái)中國(guó)僅有42 架。全球 3 萬(wàn)多架公務(wù)機(jī)，美國(guó)有 萬(wàn)架、巴西有 2021 多架。 在西方國(guó)家，私人擁有商務(wù)機(jī)并不是少見(jiàn)的，但在中國(guó)，擁有私人的商務(wù)飛機(jī)畢竟是少數(shù)，至今為止在中國(guó)只有十幾位企業(yè)家購(gòu)買(mǎi)了私人商務(wù)機(jī)。特別是對(duì)東 北遼沈地區(qū)的企業(yè)家來(lái)說(shuō)，是渴望而不可及的夢(mèng)想。中國(guó)地區(qū)具有巨大的潛在市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)能力。 一般的商務(wù)飛機(jī)都要幾千萬(wàn)元，購(gòu)機(jī)后，運(yùn)營(yíng)成本則會(huì)有幾十萬(wàn)元左右，再加上基本的起降費(fèi)、機(jī)務(wù)維護(hù)費(fèi)用、使用和維護(hù)成本包括更換零件、油料、空管費(fèi)、航路費(fèi)及駕駛員、清潔等服務(wù)工資費(fèi)用等，一架飛機(jī)一年下來(lái)要花大幾百萬(wàn)的人民幣。這使得不具備相當(dāng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的企業(yè)家根本不敢奢望擁有自己的私人飛機(jī)，購(gòu)買(mǎi)者得至少擁有過(guò)億的資產(chǎn)。 不過(guò)，商務(wù)機(jī)的購(gòu)買(mǎi)對(duì)象并非僅限于企業(yè)家，隨著我國(guó)近兩年航空業(yè)的放開(kāi)，各地相繼成立了合資航空公司，對(duì)于這些主營(yíng)業(yè)務(wù)大多盯 住直線通用飛機(jī)，尤其是靠出租“空中的士”開(kāi)展業(yè)務(wù)的航空公司，購(gòu)買(mǎi)商務(wù)飛機(jī)的潛在可能巨大，但也還是有企業(yè)為展示雄厚實(shí)力，自購(gòu)商務(wù)飛機(jī)或直升機(jī)。遠(yuǎn)大空調(diào)、春蘭電器、海爾電子等企業(yè)均擁有私人飛機(jī)。從遠(yuǎn)大空調(diào)購(gòu)買(mǎi)飛機(jī)首開(kāi)先河引起轟動(dòng)至今，企業(yè)家購(gòu)買(mǎi)私人飛機(jī)已經(jīng)不再新鮮。有關(guān)部門(mén)預(yù)測(cè)，未來(lái) 600 米以下的空域?qū)嵭袊?yán)格限制，私人飛機(jī)若是跨地區(qū)飛行，飛行計(jì)劃申報(bào)涉及環(huán)節(jié)非常復(fù)雜，一般要提前一個(gè)星期申請(qǐng)航線。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，適當(dāng)開(kāi)放空域是必然趨勢(shì)。目前中國(guó)國(guó)家名航總局正在醞釀在東北地區(qū)以及珠江 三角洲底氣試點(diǎn)開(kāi)放對(duì) 3000 米以下低空的空中管制。一旦該政策出臺(tái)，那么將極大地刺激東北地區(qū)私人商務(wù)飛機(jī)的購(gòu)買(mǎi)需求。 中國(guó)的公務(wù)機(jī)是從 1995 年海南航空集團(tuán)開(kāi)始經(jīng)營(yíng)公務(wù)機(jī)包機(jī)開(kāi)始的。公務(wù)機(jī)對(duì)大多數(shù)中國(guó)人來(lái)說(shuō)還是一種比較新的概念，單獨(dú)與一些發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)使用公務(wù)機(jī)是他們?nèi)粘Ｉ钪胁豢煞指畹囊徊糠?。在“?cái)富”雜志評(píng)出的世界 500 強(qiáng)企業(yè)中，三分之二的公司擁有自己的公務(wù)機(jī)。在民航運(yùn)營(yíng)業(yè)發(fā)達(dá)的今天，公務(wù)機(jī)之所以受到青睞，尤其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 1 個(gè)人防護(hù) 公務(wù)機(jī)能夠完全控制航程安排，乘客名單，飛機(jī)的維護(hù)計(jì)劃以及指定飛行員，從 而避免了一些不可預(yù)見(jiàn)的潛在危險(xiǎn)；而航班飛機(jī)乘客情況遠(yuǎn)為復(fù)雜，一旦有突發(fā)事件發(fā)生，事態(tài)會(huì)超出控制之外。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 2 特有的稅收優(yōu)越性 根據(jù)相關(guān)資料顯示，中國(guó)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)新的 100 噸以下的小飛機(jī)，折舊率將以直線法按照 8 至 10 年的周期計(jì)算。那么，一家公務(wù)機(jī)每年的折舊額將高達(dá)幾十至幾百萬(wàn)美元，從而可以為盈利的企業(yè)節(jié)省幾十至幾百萬(wàn)元的所得稅。而實(shí)際上公務(wù)機(jī)的貶值卻很低，有時(shí)甚至還可以略微增值。這就是為什么購(gòu)買(mǎi)公務(wù)機(jī)可以幫企業(yè)“省錢(qián)”的道理。 3 高效省時(shí) 乘坐公務(wù)機(jī)的客戶(hù)可以指定起降時(shí)間、地點(diǎn)、乘坐手續(xù)簡(jiǎn)單，不用候機(jī)?？团搩?nèi)有先進(jìn)的衛(wèi)星電話，電腦網(wǎng)絡(luò)接口，傳真等完善的辦公設(shè)施，是真正的“空中辦公室”?？梢宰畲笙薅鹊赜煤霉咀钪匾呢?cái)富 —— 時(shí)間和人力資源。 4 優(yōu)異的生產(chǎn)力和效率 調(diào)差顯示，公務(wù)人員乘公務(wù)機(jī)時(shí)的效率比他們?cè)谵k公室工作時(shí)還要高出許多。乘坐公務(wù)機(jī)的員工之間積極有效的合作比乘坐民航機(jī)時(shí)高出近 8 倍之多。并且，員工在乘坐民航機(jī)時(shí)休息或者閱讀與工作無(wú)關(guān)材料的幾率比在公務(wù)機(jī)上高出三倍。 5 旅行的靈活性 公務(wù)機(jī)不收定期航班時(shí)間和航線的限制，客戶(hù)甚至可以在飛行 途中改變目的地。 6 安全可靠 無(wú)論從飛機(jī)本身的質(zhì)量，維護(hù)水平，還是飛行安全記錄來(lái)看，公務(wù)機(jī)是目前世界上最安全的一種交通工具。全世界公務(wù)航空的權(quán)威組織，美國(guó)公務(wù)航空協(xié)會(huì)（ NBAA）的同級(jí)數(shù)字表明， 19952021 年公務(wù)機(jī)的平均事故率是每 10 萬(wàn)飛行小時(shí) 次，同期的航班飛行事故率為每 10 萬(wàn)飛行小時(shí) 次。 7 舒適性 中央酒吧，高級(jí)洗手間，真皮全方位可調(diào)座椅以及高保真音響， DVD 等高幾娛樂(lè)設(shè)施。乘坐這樣的公務(wù)機(jī)旅行是工作，也是休息，更是享受。 8 秘密性 保護(hù)商業(yè)機(jī)密和各人隱私。公務(wù)航空減少了旅 行的可視性，減少了非期望或非必要的談話，可以確保公務(wù)機(jī)人員本身以及隨身攜帶的敏感信息的安全，免去被竊聽(tīng)的煩惱。 中國(guó)公務(wù)機(jī)發(fā)展的制約因素 中國(guó)公務(wù)機(jī)市場(chǎng)還有諸多制約因素和壁壘，包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行的規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)體北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 系，以及空域和飛行員資源緊缺等問(wèn)題，如中國(guó)內(nèi)地目前能專(zhuān)門(mén)提供公務(wù)機(jī)地面服務(wù)的機(jī)場(chǎng)只有北京首都機(jī)場(chǎng)、上海虹橋機(jī)場(chǎng)和深圳機(jī)場(chǎng)三個(gè)，基礎(chǔ)設(shè)施也才剛剛起步。 此外，中國(guó)內(nèi)地公務(wù)機(jī)的管理還在沿用傳統(tǒng)的民航管理手段，缺乏真正的通航特性化管理，管制還比較嚴(yán)，航線和飛行申請(qǐng)比較煩瑣，這些都還是中國(guó)公務(wù)機(jī)市場(chǎng) 發(fā)展的制約因素。 中國(guó)公務(wù)機(jī)用戶(hù)的消費(fèi)理念也還很不成熟，遠(yuǎn)未形成正確和高效的消費(fèi)觀念。在中國(guó)，很多人把公務(wù)機(jī)等同私人飛機(jī)，又把私人飛機(jī)視同為奢侈品。 對(duì)此，波音公務(wù)機(jī)銷(xiāo)售總監(jiān)李兵則有不同的看法，“其實(shí)，公務(wù)機(jī)本質(zhì)上是交通工具，跟民航相比，它的優(yōu)勢(shì)在於靈活性、便捷性、私密性和高效率，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)公務(wù)機(jī)市場(chǎng)迅猛發(fā)展的趨勢(shì)是毫無(wú)疑問(wèn)的?！? 擁有一架公務(wù)機(jī)，可不像擁有一輛私家車(chē)一樣簡(jiǎn)單。天高任鳥(niǎo)飛，公務(wù)機(jī)在中國(guó)卻不是想飛就能飛的。 首先是中國(guó)的機(jī)場(chǎng)數(shù)量。與美國(guó) 19000 多個(gè)大大小小的機(jī)場(chǎng)相比，中國(guó)至今只有數(shù)百個(gè)機(jī)場(chǎng)，每年雖然有 45 個(gè)新建機(jī)場(chǎng)，但速度和數(shù)量仍然跟不上快速膨脹的公務(wù)機(jī)市場(chǎng)需求。以美國(guó)洛杉磯的八個(gè)國(guó)際機(jī)場(chǎng)為例，其中只有一個(gè)是供定期航班使用的，其他七個(gè)均為公務(wù)機(jī)機(jī)場(chǎng)。而相比之下，上海的兩個(gè)國(guó)際機(jī)場(chǎng)中，只有虹橋開(kāi)放了部分區(qū)域，供公務(wù)機(jī)使用。 另一個(gè)制約公務(wù)機(jī)發(fā)展的因素，是中國(guó)大陸的公務(wù)機(jī)候機(jī)樓。“在香港，從到達(dá)機(jī)場(chǎng)，到關(guān)上機(jī)艙，只需要 5 分鐘。而在大陸，雖然比定期航班便捷許多，但仍然需要提前半小時(shí)到達(dá)機(jī)場(chǎng)?！毕愀凵虅?wù)航空（ Hongkong Jet）的行政總裁林烈風(fēng)（ Chris Buchholz）表示：“關(guān)鍵是候機(jī)樓缺乏盈利渠道。” 公務(wù)機(jī)服務(wù)中心是候機(jī)樓的核心，為公務(wù)機(jī)飛行提供相關(guān)服務(wù)，包括燃油、維修、地面代理等。在香港、澳門(mén)以及國(guó)外機(jī)場(chǎng)中，服務(wù)中心主要靠提供燃油賺錢(qián)，而中國(guó)的飛機(jī)燃油，主要由中石油、中石化等企業(yè)壟斷，服務(wù)中心沒(méi)有權(quán)利向公務(wù)機(jī)提供燃油，因此也無(wú)利可圖。如今北京、上海、深圳擁有屈指可數(shù)的三個(gè)公務(wù)機(jī)候機(jī)樓，事實(shí)上并不能夠提供公務(wù)機(jī)飛行所需的全部服務(wù)，同時(shí)為了保持收支平衡，服務(wù)中心不得不收取高額的地面代理費(fèi)用。 然而，公務(wù)機(jī)發(fā)展最大的障礙，在于空域管制。中國(guó) 的空域由軍方掌握，因此每一次起飛、降落及飛行經(jīng)過(guò)的空域都需要向軍方申請(qǐng)飛行計(jì)劃許可，國(guó)內(nèi)主要航線的申請(qǐng)北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 周期，大多為 13 天，相比從前的 78 天已大幅縮短。國(guó)際航線根據(jù)飛行目的地的不同，變化較大。香港、東南亞的申請(qǐng)手續(xù)相對(duì)便捷， 24 小時(shí)內(nèi)可完成。而在美國(guó)，由于空域大部分屬于民用，公務(wù)機(jī)飛行只需提前二十分鐘電話通知即可。相比之下，中國(guó)的民航總局只能得到個(gè)別空域的飛行權(quán)利，總體上仍需要配合軍方調(diào)控。 在定期航班上經(jīng)常聽(tīng)到的“流量控制”、“航空管制”也是源于此。飛機(jī)在飛行中必須遵循固定的“航路”，其形狀猶如一根管道 ，管道外的區(qū)域由軍方控制，不能隨意飛行。這一切看上去非常矛盾，一方面中國(guó)的公務(wù)機(jī)需求持續(xù)上升，而另一方面航空管制依舊嚴(yán)格。 氣動(dòng)分析 1 飛行器的外載荷和設(shè)計(jì)情況 在使用和運(yùn)輸過(guò)程中。飛行器的外載荷是指飛行器在空中和地面運(yùn)行、起飛、著陸以及運(yùn)輸和裝卸工程中，機(jī)體結(jié)構(gòu)所承受外力的總稱(chēng)。外載荷的大小和性質(zhì)取決于飛行器類(lèi)別、飛行性能、外形的氣動(dòng)特性、飛行器質(zhì)量、起落特性和使用情況等。飛行器結(jié)構(gòu)在使用和運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)能承受作用在機(jī)體上的外載荷。為了是飛行器結(jié)構(gòu)在整個(gè)使用過(guò)程中，既能安全可靠地工作，又使結(jié)構(gòu)質(zhì) 量最輕，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前必須正確的確定外載荷。因此，飛行器的外載荷機(jī)翼相關(guān)的前度規(guī)范是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 2 氣動(dòng)彈性 氣動(dòng)彈性問(wèn)題一直是飛行器設(shè)計(jì)中備受關(guān)注的重要問(wèn)題，在未來(lái)飛行器設(shè)計(jì)中仍占有重要的地位?，F(xiàn)代飛行器設(shè)計(jì)日益追求高速度、高機(jī)動(dòng)性，使得飛行器越來(lái)越呈現(xiàn)出輕結(jié)構(gòu)和大柔性的特點(diǎn)，相應(yīng)的氣動(dòng)彈性問(wèn)題也越來(lái)越突出，特別是結(jié)構(gòu)的