A380 飞机设计特点分析飞机设计特点分析 情报组情报组 科技信息档案室科技信息档案室 2005.9.21 目目 录录 1. 引言.1 2. 项目进度.1 3. 设计特点.2 3.1 操纵面2 3.2 结构2 3.3 起落架2 3.4 动力装置3 3.5 座舱3 3.6 系统3 3.7 电子设备4 3.8 几何尺寸4 4. 先进的气动技术.5 4.1 选择最佳机身截面5 4.2 机体 CFD 优化设计5 4.3 精心的机翼设计6 5. 新材料的应用.7 5.1 先进新型金属材料仍占主导地位8 5.2 复合材料用于大型结构件的技术突破8 5.3 充分利用 GLARE 材料的性能优势.10 6 先进制造技术对 A380 的贡献10 6.1 先进复合材料制造技术10 6.2 激光焊接10 7 减轻结构重量的种种努力.11 7.1 中央翼盒11 7.2 巨型机腹整流罩11 7.3 客舱地板结构11 7.4 独特的机翼结构11 1 A380 飞机设计特点分析飞机设计特点分析 1. 引言引言 空中客车 A380 是迄今世界上正在生产之中的尺寸最大、客/货容量最高的 喷气客机到 2006 年它投入使用时，将会对 21 世纪大型民用喷气客机市场产生 一个不小的冲击波， 进而改变几十年来在大型客机市场一直被波音 747 垄断的局 面。
A380 飞机由法、德、英和西班牙等国飞机制造商共同研制其中法国制造 驾驶舱、中机身、发动机挂架并负责总装；德国提供前中机身、后机身、垂直安 定面和方向舵；英国制造机翼主壁板、前轮和刹车以及襟翼导轨梁；西班牙负责 生产机翼/机身整流罩、机腹整流罩和固定水平尾翼、水平尾翼前后缘和翼肋以 及机翼翼肋该机采用了大量的新技术，主要包括：计算机流体力学优化设计、 液压增压技术、双飞行控制系统以及双轴供气空调系统等等该机机身、尾翼和 机头采用先进的 Glare(玻璃纤维增强复合材料)复合材料层板，不仅有利于改进 疲劳性能，还可大大减少蜂窝结构用量据称 A380 的运营成本比波音 747 飞机 低 20% 2. 项目进度项目进度 1994.6 着手工程研究，取名 A3XX 1996.3 设立 A3XX 管理局（大飞机分公司） 1997 在巴黎展示机身剖面全尺寸模型 1999.12 空客工业管理局批准项目出台 2000.12 确认 A380 名称并接受必须的 50 架订货 2004.4 对原型机的主要分装配件（前、中和后机身，尾锥，尾翼和 机翼）进行总装 2005 年初 预定首飞 2006.3 取得适航合格证并交付使用 2 3. 设计特点设计特点 A380 飞机采用达索公司 CATIA 软件进行设计；结构、材料、系统、起落 架设计和气动特性都有新改进；驾驶舱与现役空客飞机保持一致，以使驾驶员转 型 A380 时具有相关认证资格。
机身垂直排列成椭圆形三舱布局：该设计可使主层舱容纳一排 10 座旅客、 上层舱一排 8 座旅客，使每位旅客比波音 747 有更大的空间；下层舱可设商店、 酒吧、餐厅和/或 38 个 LD3 集装箱或 13 个货盘和 18.4m3的散货 按用户要求可改装发动机、短舱和改变气动特性，以大大降低噪音水平 机翼的 1/4 弦线后掠角为 33°30’ 3.1 操纵面操纵面 单缝襟翼结合机翼前缘下垂以改善爬升性能机翼各侧有 2 块副翼和 2 个 作动筒，外加带单个作动筒的 8 块扰流板升降舵每侧有 2 块和 2 个作动筒，方 向舵也有 2 块和 2 个作动筒 3.2 结构结构 复合材料大量用于襟翼、扰流板、后承压框、中央翼翼盒、尾翼等部位 采用“glare”复合材料，明显减少了结构重量，防止疲劳/损坏激光束焊接可减 少成本和重量，用于连接长桁和下机身壁板机翼前缘由热塑性塑料制成外翼 金属是粘结的 A380-800 上部地板梁用复合材料制造， 整个结构使用重量较轻的 2524 铝合 金以代替传统使用的 2024 3.3 起落架起落架 Goodrich 主起落架，每个四轮翼下起落架重 2310kg，每个六轮机身下起落 架重 4080kg。
Messier-Dowty 双轮前起落架 米其林 AIR X NZG 轮胎： A380-800 主起落架为 1400×530R23（40 层）轮胎；前起落架为 1270×455R（32 层）轮胎 机身下起落架设置在翼下起落架稍后的位置 所有主轮均装有碳刹车 能在 45m 宽的跑道和 23m 宽的滑行道上进行机动利用差动刹车或不对称推力可在 60m 3 宽的跑道上进行 U 转弯 3.4 动力装置动力装置 A380 选用联盟（GE/PW）GP7200 或 R-RTrent900 系Trent 于 2004 年晚 期首飞， 原定 2005 年取得适航合格证， 据称已推迟到 2006 年第一季度 Trent970 最初额定推力 311kN，后降为 302kN但最终定为 374kN联盟 GP7200 使用与 波音 747X 和远程 767 动力装置相同的核心机设计工作始于 2001 年 8 月，后 推迟到 2003 年初，2004 年 4 月首次运转，2005 年 7 月获取适航合格证，额定推 力 363kN，拟于 2006 年初首飞 两型动力装置标准燃油 310，000L；远程型飞机在机翼中央翼盒内，安装额 外的燃油箱。
3.5 座舱座舱 两人制驾驶舱，设有机组人员休息区；机身各侧有 5 个主层舱应急出口和 3 个上层舱应急出口三级布局标准载客 555 人（主层舱一级 22 人，经济级 334 人； 上层舱商务级 96 人， 经济级 103 人） ， 座舱排距为一级 173cm； 商务级 122cm； 经济级 81 或 84cm短程高密度布局 840 人双通道登机梯允许四过道登机和通 过主层舱离机用于上层舱的救生滑梯藏入机体而不是在舱门内 3.6 系统系统 装有由Thales公司和Diel公司的航电系统组成的综合模块航电系统 （IMA） ， Rockwell Collins 公司的传输速率达 100 兆位/秒的具有全双工连网的以太网装 有变频交流发电系统为便于滑行，垂直安定面顶部和机身下部配有照相机安 装了燃油管理系统 两个 241×10 5帕的液压系统（黄色和绿色）和两个电器系统（红色和橙色） 用于飞行操纵， 后者每个采用至少两个不同的系统以防其中任何一个万一发生故 障；每个系统都是完全独立的液压系统所用的导管系统较其早期空客飞机所用 的要轻且结构紧凑机翼下起落架由绿色系统供压；机身下主起落架由黄色系统 供压。
发电系统采用 180 千伏安发电机采用 Eaton 公司的 8 个发动机驱动液压 泵和 4 个电动液压泵，工作压力 345×105帕 4 3.7 电子设备电子设备 装有带 Thales/Diel 显示器的 Honeywell 公司飞行管理系统 Rockwell Collins 公司通讯/导航标准（包括 VHF-920 和 HF-900 数据无线电通讯、多模接收机、 VOR-900 全向指向接收机、DME-900 和 ADF-900） 双套 Thales 平视显示器任 选驾驶舱布置方案可与其它空客飞机兼容8 台新一代 15cm×20cm 的液晶显 示器取代了传统的 11 台 15cm×15cm 的显示器装有机上信息系统（OIS）和机 上维护系统（OMS）以及 Honeywell 地形导航和地面导航系统 3.8 几何尺寸几何尺寸 外部尺寸外部尺寸 翼展 79.80m 弦根 16.60m 展弦比 7.5 机长 72.75m 机身最大宽度 7.14m 机高 24.08m 尾翼翼展 30.38m 主轮轮距 14.33m 前后轮距 30.40m 内部尺寸内部尺寸 客舱长度 50.68m 主舱最大宽度 6.58m 上舱最大宽度 5.92m 主舱地板宽度 6.20m 上舱地板宽度 5.33m 货舱总容积 171.0m3 面积面积 机翼总面积 845.0m2 重量和载荷重量和载荷 使用空重 277,000kg 最大商载 84,000kg 最大起飞重量 560,000kg 最大停机重量 562,000kg 最大着陆重量 386,000kg 最大零油重量 361,000kg 最大机翼载荷 662.7kg/m2 性能（估计，性能（估计，Trent 发动机）发动机） 最大使用速度 M0.89 实用升限 13,100m 航程 14,816km 5 4. 先进的气动技术先进的气动技术 空客公司在 A380 飞机的设计过程中不仅解决了巨型结构尺寸所带来的一 系列工程技术问题，而且在气动力设计技术方面也有所创新。
4.1 选择最佳机身截面选择最佳机身截面 作为目前世界上最大的民用客机，A380 既要充分满足用户获得最大机身容 量的要求，又要满足适航机构提出的飞机外型尺寸不得超出 80 米见方的空间限 制的机场停放要求为此，空客为 A380 选择了竖卵形机身横截面形状，这是目 前业内公认的，舱内容积截面最大，同时又能满足限定的条件 A380 机体上下两部分均采用宽体飞机机体结构组成之所以选用这样的结 构，是因为如果采用宽体飞机下机身与窄体上机身的组合形式，其机舱内部空间 会受到较大的限制；如果采用进一步增加机身宽度的方式，虽然能满足乘客的登 离机要求，但却降低了飞行经济性 4.2 机体机体 CFD 优化设计优化设计 A380 是空客有史以来首次先对机体采用先进计算流体动力学(CFD)方法进 行结构设计和优化的产品尽管从飞机整体设计角度来看，机翼对飞机的总气动 性能影响最大，但空客用 CFD 技术先对 A380 机身进行结构设计和优化后，飞 机的总体阻力减少了 2％以上 在对 A380 机身进行 CFD 优化设计中，机头部位的优化设计工作是最为关 键的这其中有两个重要的考虑因素，一是因为 A380 作为第一种全机身长度都 采用双层机身布局的飞机， 其机头设计必须要满足双层客舱布局飞机钝形机头的 设计特点；二是 A380 在整个设计过程中必须要满足 FAA 提出的 80 米见方的机 场停放空间的限制。
另外，飞机在总体设计中还需要综合考虑阻力、机身宽度、 舱内声学特性等各种气动的、结构的和环境的要求 最终机头设计结果使全部流经机头上部的亚音速气流流速控制在大约 M0.85，并能够在速度高达 M0.89 时也不会产生激波 前机身段相对机身其他部位而言利用价值更高，因此设计人员针对驾驶舱 6 门窗周围的气流作了大量细致深入的 CFD 优化设计工作仅为确定驾驶舱位置 前后就花了 4 年时间， 作了多次修改 目前 A380 的驾驶舱位于飞机机头的中部， 机头的外形曲率也改得稍稍平缓了些， 因为飞机头部曲率较小有利于增加抬头力 矩和飞机配平 包括驾驶舱和前部地板下货舱在内，A380 的前机身段共分为四个独立的舱 室，其余两个舱室为前起落架舱和雷达舱一块带有曲度的密封增压隔板通过激 光束焊接技术与驾驶舱门和前机身下部焊接到一起， 将驾驶舱密封舱与前起落架 和气象雷达舱分隔开来 4.3 精心的机翼设计精心的机翼设计 A380 巨大的机翼从翼根到翼尖足足有 36.6 米长，根部弦长为 17.7 米，比 A320 一侧机翼的翼展还要长 面对这样的巨型升力面， 设计人员在机翼设计过程中， 除了要考虑上述 FAA 提出的 80 米见方的机场空间限制之外，在机翼尺寸和外形设计中还要考虑很多 其他限制条件造成的影响。
例如，机翼的根梢比要受到机翼面积和翼根弦长两方面的约束限制而后 者本身又需要满足 FAA 提出的飞机两个舱门之间的最大间距不得超过 18.3 米的 规定这样一来，A380 的应急出口需设在上层舱的前门，应急逃离滑梯必须位 于机翼前、后缘的上面 在这些限制条件下，机翼最终的面积为 845 平方米，比目前的波音 747 的 524 平方米大了很多 A380 机翼的尺寸主。