飞机总体设计课程设计汇总

国产喷气式商务飞机的设计类别：学生编号：姓名：于茂林一、商用飞机的设计要求类型国内喷气式商务飞机。有效载荷乘客6-12人，行李20公斤/人。飞行性能：巡航速度：0.6-0.8米最大航程：3500-4500公里起飞场长度：小于1400-1600米着陆场长度：小于1200-1500米进入速度：小于230公里/小时根据世界知名商务飞机杂志BCA 2011 Purchase Planning Handbook，商务飞机根据价格、航程、客舱容积等数据可分为超轻、轻、中、大、超大。根据设计要求，我们可以确定我们设计的商务飞机是轻型商务飞机：价格为700-1800万美元，航程为3148-5741公里，客舱容积为8.5-19.8立方米。与其他商用飞机相比，轻型商用飞机主要依靠更低的价格、更低的运营成本和更高的效率在更短的飞行时间内获得竞争优势。因此，一些主流模型被选为参考。2、确定飞机的总体布局1.参考模型庞巴迪航空公司：里尔45xr，里尔60xr巴西航空公司：洪飞300，塞斯纳航空公司：推荐cj3模型座位数巡航速度m起飞场长度m着陆场长度m里程公里最大起飞重量公斤里尔45XR90.79153681136479752里尔60XR90.7916611042445410659洪飞30090.77110089033468207推荐CJ390.72969741312163002.可能的选项：普通类型前三个起落架t型平尾/高立平尾单竖尾尾部悬挂式双发动机涡轮喷气发动机/机翼悬挂式双发动机涡轮喷气发动机/尾部悬挂式双发动机涡轮喷气发动机小后掠角梯形机翼下单翼/小后掠角T形机翼中单翼/直机翼上单翼3.定稿和改进1)普通型、T型平尾和单竖尾(1)避免下洗流和螺旋桨滑流的影响：1)减少尾部振动；2、减少尾部结构疲劳；3.避免因发动机功率突然增大或减小而引起的转向杆力的变化。“失速”警告(安全系数)美观(市场因素)(4)由于飞机体积小，水平尾翼不需要太大，对垂直尾翼的结构重量影响很小。2)小后掠角梯形机翼(翼尖小翼)和下单翼(1)该商用飞机的巡航速度设计为0.6-0.8M，在跨音速范围内。因此，后掠角约为30的低展弦比后掠翼可以有效地增加临界M数，延迟激波的产生，并避免过早的波阻。(2)小翼的作用是在高速巡航飞行中抵抗小翼空气涡对飞机的阻力作用，提高机翼的高速巡航效率，达到节油的效果。(3)采用下单翼，起落架短，易于收放，结构重量轻；发动机和襟翼易于检查和维护。出于安全原因，机翼可以在迫降时起到缓冲作用。更重要的是，由于在飞机的下部没有货物仓库，机翼结构的重量减轻了。3)尾部悬挂双引擎涡轮喷气发动机，略微向上(1)主要考虑驾驶飞机相对容易，驾驶舱内噪声小，满足易操纵和舒适的要求。(2)机翼升力系数大(3)当停放在单个发动机中时，配平控制更容易，因为发动机靠近机身；(4)起落架较短，可以减轻起落架重量。(5)由于机翼略高于机舱地板，发动机布置得略高，以防止发动机进气受到影响。4)前三个起落架，主起落架安装在机翼上。(1)适用于着陆速度高的飞机，着陆时更容易控制和驾驶。(2)起飞和着陆时具有滑行稳定性。(3)驾驶舱视野的要求更容易满足。强制动可用于缩短行驶距离。4.三视图草图三。主要参数的确定1、估算巡航阶段的燃油系数在重量估算中，最重要的是估算巡航期间的燃油系数。根据设计要求：-距离=4000公里；-巡航速度：m=0.7-巡航高度：12000米；-声速：a=576.4kts千赫兹(296.5米/秒)；估计数据(参考统计):-燃料消耗率C=0.6(假设涵洞比率为6)-升阻比L/D=14.6燃料系数主要由任务剖面中的巡航阶段决定。其他阶段(巡航阶段除外)的燃油系数为：参考计算示例中各阶段的燃油系数。2.估计最大起飞重量(磅)每位乘客体重80公斤，携带20公斤行李世界贸易组织60，00035，00010000Wfuel12，99011，077.52，165Wpayload2，4252，4252，425韦普蒂44，58521，497.55，140最终获得的重量数据：重量磅比例世界贸易组织235001Wfuel5087.750.2165Wpayload24250.1032韦普蒂15987.250.68033.估算推重比和机翼载荷根据边界线图，选择以下技术指标：-机翼载荷：宽/宽=3400牛顿/平方米-推重比：To/Wto=0.35(10N/kg)已计算：-机翼面积：S=31.35m2-发动机推力：至=37307.78牛-单推力：T=18653.89N牛四.发动机选择根据飞行高度和飞行速度选择发动机类型。根据巡航马赫数M=0.7和飞行高度12000米，选择涡扇发动机。根据初始参数，找到了3个系列和5种类型的发动机。简介如下：(1) TFE731系列霍纳公司开发的双转子齿轮驱动涡扇发动机。这种发动机是根据喷气式商用飞机的主要要求(低噪音、性能好、经济、安全和可靠)制造的。其设计点为H=12200m米，M=0.8米。同时，发动机的可维护性、性能和质量被放在同样重要的位置。TFE 731-4(起飞推力1815daN)用于“品质证书”生产商用飞机。TFE 731-5(起飞推力1915daN)有一个更高的旁路比风扇，由一个新的低压涡轮驱动。用于霍克125-800。TFE 731-40-200 g(起飞推力1890daN)采用TFE 731-5风扇，采用新型高压压缩机、高压涡轮和齿轮箱。用于湾流100。(2) PW500系列加拿大普惠公司开发的大旁通比涡轮风扇发动机。它继承了JT15D发动机的优点，具有更好的可靠性和使用寿命。PW545B(起飞推力1775daN)这一系列中的最新发动机用于塞斯纳的XLS飞机的“品质证书”。(3) PW300系列由Putt公司开发的具有中等旁通比的双转子涡轮风扇发动机。它的发展主要是针对高速、低成本和跨大陆的商用飞机。PW305A(起飞推力2081daN)用于庞巴迪的“李尔喷气式”60飞机。模型推重比单位迎面推力(单位丹/平方米)燃料消耗涵洞比率b巡航油耗(danh)可靠的可维护性和寿命价格($)TFE731-4(1815daN)4.974504甲：2.80英镑乙：0.786性能安全可靠，使用寿命长120 130万TFE731-5(1915daN)5.054284答：3.84乙：0.792在同一系列中，性能得到了提高。147.5万TFE731-40-200G(1890年)4.764690答：2.9乙：0.748在同一系列中，性能得到了提高。145 150万PW545B(1775daN)4.73420答：4.1维护简单，改造时间长，使用寿命长98万PW305A(2081daN)5.252816答：4.3乙：0.694低成本和高可靠性145万根据上表的分析，这五种发动机在推重比和可靠的维修性方面都很好。对于PW305A来说，尽管它在推重比和燃油消耗方面具有优越的特性，但它的迎面推力仍然相对较低，无法进入优选范围。PW545B的静推力小，所以当推力需要大的调整时，选择上述两台发动机。TFE 731-40-200 g的推重比略低于三者，但它有很好的静推力和油耗，这也是我们非常需要的。因此，四氟乙烯731-40-200克是首选目标。因此，选择TFE 731-40-200 g作为优选对象，另外两个可以作为合适的调节方案。在未来的设计过程中，更多合适的发动机将被装配到飞机上。技术数据最大起飞推力(daN)TFE7314 1815TFE7315 1915TFE73140200G 1890巡航推力(H=12200m米，M=0.8，daN)TFE7314 413TFE7315 425TFE73140200G 449起飞燃料消耗(千克/(单位小时)TFE7315 0.494TFE 73140200克0.481巡航燃油消耗(千克/(单位小时)TFE7314 0.786TFE7315 0.792TFE 73140200克0.748推重比TFE7314 4.97TFE7315 5.05四氟乙烯731-40-200克约4.76空气流量(海平面，静态，千克/秒)TFE7315 64.86TFE73140200G 65.77涵洞比率TFE7315 3.48TFE73140200G 2.90总压力比TFE7315 17.5TFE73140200G 22涡轮入口温度(最大起飞状态，)TFE7315 952TFE73140200G 1022入口直径(毫米)TFE7314 716TFE7315 754TFE73140200G 716宽度(mm)TFE7314 869TFE7315 858TFE73140200G 847长度(mm)TFE7314 1464TFE7315 1652TFE73140200G 1547干质量(千克)TFE7314 373TFE7315 387TFE73140200G 406V.体型设计1.中型机身设计飞机典型座位宽度座位宽度：23英寸典型过道宽度：19英寸座位和客舱边缘：10英寸在完成客舱布置的基础上，客舱内壁向外增加100-140毫米商务飞机地板下没有货运集装箱。座位排距：38英寸(9人5排)厨房卫生间(机舱后部)考虑到座位、厨房和浴室，增加4英寸的间距。考虑到商务飞机的舒适性，在第一排的前面布置了一张桌子，而左边的空间用于布置乘客登机门，该登机门位于机身的左侧，桌子的长度为20英寸。因此，中间机身的总长度：2.前机身设计参照类似飞机前机身的纵横比，该飞机前机身的纵横比确定为1.9。前机身长度：3.后机身设计参照类似飞机后机身的纵横比，该飞机后机身的纵横比确定为3后机身长度：尾部向上角度：11机身总长度：L=702英寸长径比：=7.4六.机翼形状设计1.翼型选择设计升力系数：在初步设计中，大致认为Cl翼型升力系数-机翼载荷：WTo/S=3400牛顿/平方米；-机翼面积：S=31.35m2-巡航速度：m=0.7-巡航高度：12000米；获得了升力系数根据设计的升力系数使用NACA6翼型，参考翼型数据网站。从随后的10-16%的相对厚度范围选择原则：1.翼型在其设计升力系数附近具有最有利的压力分布，具有最小的阻力系数和相对较大的升阻比。2.设计升力系数附近的阻力越小越好。3.更好的失速特性：最大升力系数更高，失速过程更温和。4.俯仰力矩系数应该低或中等，以防止过大的配平阻力。5.翼型的结构高度尽可能大，以减少结构重量和内部布置；总之，选择了NACA 65(1)-4122.机翼的平面形状设计纵横比机翼的展弦比AR=l2/S在诱导阻力系数、零升力阻力系数和升力线斜率方面对机翼的气动特性有影响。一般来说，亚音速飞机适合使用较大的展弦比，商