2020年飞行器总体设计报告

飞行器总体设计报告 飞机总体设计报告 目录 一、重量估算. 2 机身重量. 2 机翼质量. 2 尾翼重量. 3 起落架重量 . 4 动力装置重量. 4 系统和设备重量 . 4 使用项目重量. 4 有效载荷. 5 最大起飞重量. 5 二、性能评估. 5 气动特性分析. 5 飞行性能分析. 5 商载航程特性. 5 起飞速度的计算 . 6 起飞滑跑距离计算. 6 爬升距离. 6 起飞场长. 7 进场速度. 7 着陆距离. 7 一、重量估算 机身重量 M FUS ?C2p(9.75?5.84Bf)?2LfBf?Hf)?1.5?(Bf?Hf)? 2 0.79*0.58*(9.75?5.84*3.64)*2*37.4/(3.64?3.8)?1.5*(3.64?3.8)2?6727(Kg) Lf机身长度（m） Bf机身最大宽度（m） Hf机身最大高度（m） C2增压机身系数，客机取0.79 P 客舱内外压差，单位是巴（bar），典型值0.58 FUS 将C518客机数据代入得：M ? 机翼质量 按理想的基本结构重量、修正系数、机身影响系数三部分分别计算。 a. 理想的基本结构重量M IPS MIPSM0 ?mc?mr?0.033?0.064?0.097 mc?1920A 1920*90.033 1.5 1.5 S 0.5 Nr(1?)sec?sec?fa? *3.3*0.53*（1?4）* sec?25?*sec?25?0.12*1.678*10 9 *139.87 0.5 ? mr? 3S 1.25 ? 0.5 M0A 0.25 ?S0.522?(1?0.34?0.44?)?2.2?()(1?0.72?)? A? 0.5 3*139.87 0.5 *0.12 0.25 70132*9?139.87? ? 9? 0.5 *(1?0.34*4?0.44*4 2 ?2.2*0.12* *(1?4?0.72*4)?0.064 1 2 式中，M0为全机重量；A是机翼展弦比；S是机翼面积；?是机翼有效后掠角，一般近似认为是弦 4 线处后掠角；?近似看做等于?；?是梯形比；N为最大使用过载系数的1.65倍；VD为最大俯冲速度（ms）；?是机翼根部相对厚度；fa为机翼材料的工作需用应力，其计算公式为： fa ?NrA?M02.5 ?1.12?0.751.5(1?)sec?sec? S? 1.75 0.5 ?10 5 ? 1.12*10 5 3.3*0.53*9.0 139.87 9 0.75 1.75 *70132 1.5 *1.12 2 *(1?4) 2.5 *sec?25?*sec?25? 0.5 * ?1.678*10(N/m) r为考虑惯性影响的因子，计算公式为： r?1?0.2?(1?MZWM0)?1?0.2?(1? 5138670132 ，式中MZW为零燃油重量。 )?0.53 b. 修正系数 由于发动机采用尾吊，机翼结构重量减小5%。 c. 机身对机翼影响 考虑到机翼结构穿过机身结构，当机身变宽时机翼重量会加重，系数Cy Cy?1.13(1?5?)?0.0027(1?43?)? 1.13*(1?5*0.103)?0.0027*(1?43*0.103)*4)?1.004 2 ? 2 ? 其中，?为机身最大宽度和机翼展长的比值：?Bf?3.64/35.48?0.103 d. 机翼总重 Mwing?Cy(mC?mr?Cx)M0?1.004*(0.034?0.067?0.057)*70132?11125.2(Kg) 尾翼重量 水平尾翼的重量：M ?0.047VDSH 1.24 H ?0.047*200*38.045 1.24 ?856(Kg) 垂直尾翼的重量：MV?0.065k12VDSV 1.25 ?0.065*1.0*200*18.74 1.15 ?378(Kg) VD-设计俯冲速度；SH-平尾面积；SV-垂尾面积；K12-尾翼布局系数，范围为1.01.5，根据平尾的 安装位置来选择。由于平尾安装在机身尾端，K12选择为1.0。 起落架重量 Mlg?ClgM0?0.045*70132?3156(Kg) Clg-客机取4.5%。 所以飞机结构重量为： M机体结构?MFUS?Mwing?MH?MV?Mlg? 6727?11125.2?856?378?3156?22242.2(Kg) 动力装置重量 M pow ?nC3M eng ?2*1.56*7500*0.4536?10614.24(Kg) n-为吊挂的发动机数量。 C3-推进系统安装系数，取1.56。 M eng ?1.43?8.7?(1.14?BPR)?T0，BPR为函道比，T0为发动机推力。 系统和设备重量 各种系统（不含起落装置）和设备重量之和为： MSYS?C4M0?0.11*70132?7714.5(Kg) C4-由飞机类型确定：短程客机取0.14，中程客机取0.11，远程客机取0.08. 使用项目重量 包括机组人员重量（含机组人员需要的相关物品）、安全设备（应急氧气和救生艇）、装货设备、水、食品等。 85nC?FOPP?85*(2?4)?12*150?2310(Kg) P-乘客人数 nC-机组人员人数 FOP-取决于航程的系数，取12 有效载荷 M payload ?95P?M freight ?95*150?95*(2?4)?14820(Kg) 95-乘客平均体重（约75kg）与平均重量（约20kg）之和； P-飞机载客人数； M freight -不含旅客和行李的货运重量。 最大起飞重量 M0?M机身?M商载?M使用项目?M机翼?M尾翼?M动力?M起落架?M系统和固定设备?M燃油? 22242.2?10614.24?7714.5?14820?34606*0.4536?71115.2(Kg) 二、性能评估 气动特性分析 1） 全机升力线斜率 CL?CL_W 其中CL_W ? ? ?AR? ?2?A?2?5.14 ?R? 2 d?Sdh? ?1?h? bS2CS?grossL?_Wgross 飞行性能分析 商载航程特性 Rang(N,Mi)? Winitial?V?L?470.570132 ln=*18.6*ln?2848.4Km ? Wfinal0.54358770?C?D? V?470.5knots(0.82,242m/s,871.4km/h) C?0.543L D ?17.6 Winitial?70132KgWfinal?58770Kg Rang(N,Mi)?2848.4Km 起飞速度的计算 飞机离地速度（海平面） Vld? ? ?69.5(m/s) 其中：Wto?70132kg*9.8N/kg，?1.225kg/m3，S?139.87m2，Cl.max?1.66 带入数据得：Vld?69.5(m/s) 1） 起飞滑跑距离计算： d1? 12g ? Vld dVTaW 2 ? 1 VldW ?f 2 ?f 2gTa1 ? 169.570132 2 2*9.826810 ?700m ?0.03 其中T/W?0.4，f?0.03，Vld?68(m/s) ?0.02?0.04,干水泥跑道? 摩擦系数f?0.03?0.05,湿水泥跑道 ?0.07?0.10,干硬土草地? 计算得：d1?700m 爬升距离 d2? W 2 ?VH2?Vld? ?H?580m ?2g? ?T?av 其中：VH为上升至15m（或25m）安全高度上飞机的瞬时速度; 对于喷气式飞机，可取VH?1.3Vld?1.3*69.5?90.4m/s Ta?26810Kg?T?Ta?D?Tav?26810?3770.5?23039.5Kg， D?(L?W)/18.6(升阻比)?70132?3770.5Kg 代数数据计算得：d2?580m 所以飞机的起飞距离为D?d1?d2?700?580?1280m 起飞场长 Dto?D*1.15?1472m 进场速度 Va?1.3Vstall?1.3*52.2? 69.9m/s， Vstall? ? ?53.8m/s Vstall?为飞机着陆时的失速速度， ML?为飞机着陆质量， ?为机场空气密度， CL.max?为飞机着陆状态时最大升力系数。 Vstall?53.8m/s，Va?69.9m/