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飞机总体设计-5第五讲_主要参数选择_大飞机


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5.1.2 飞机设计参数选择要点
推重比的物理意义是:为了实现飞机的某种性能,单位飞 机重量所需的推力。 翼载的物理意义是:为了实现飞机的某种性能,单位机翼 面积所需承载的飞机重量。
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5.1.2 飞机设计参数选择要点
飞机设计参数估算的任务——为了达到设计要求 (有用载荷、飞行性能参数以及所用设计规范规 定的各种要求),去寻求那些能够很好地满足设 计要求的设计参数值。
1 T W cr L D cr
T T Wcr W W TO W cr TO
Tcr TTO
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5.1.3 推重比
巡航状态的推重比换算到起飞状态的推重比 一般有
• 对于螺旋桨飞机 (L/D)cr=(L/D)max 。 • 对于喷气飞机 (L/D)cr=0.866(L/D)max 。
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5.1.4 翼载
3. 按着陆要求选参数 飞机的着陆距离取决于如下因素:
1、着陆重量WL 2、着陆速度VA 3、接地后的减速方法 4、飞机的飞行品质 5、飞行员的技术
对于喷气式旅客机,飞机最大着陆重量WL应近于起飞重量, 平均着陆重量应为WTO的0.84倍。 对军用机,应以起飞重量减去50%的燃油重量做为着陆重量。
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5.1.4 翼载
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5.1.4 翼载
例如,对螺旋桨式飞机规定: VStall ≯93KM/h(襟翼全放下) VStall ﹤111KM/h(收起襟翼)
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5.1.4 翼载
W 1 2 Vstall CL max S 2 1.225kg / m3 0.125kg s 2 / m 4 W 0.5 0.125kg s 2 / m 4 25.832 m 2 / s 2 2.0 S 2 83.4kg / m W 2 2 0.5 0.125 30.83 1.6 95.1kg / m S
喷气飞机:
S TO 2.875 W TO LTO m W T CL max TO 2.339 S TO W TO
Байду номын сангаасkg / m
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5.1.4 翼载
例如:某喷气客机,设计要求中规定: 1)LTO<1524M; 2) H=2500M (标准大气),σ=0.786
5.1.1 飞机设计参数
为了满足上述要求,这里给出快速初估下列设计 参数的方法:
起飞重量WTO(Take-off gross weight,也即W0) 机翼面积S(Wing area) 起飞推力TTO(Take-off Thrust,也即T)或起飞功率 PTO(Take-off power)
飞机总体设计 第五讲
主要参数选择
航空科学与工程学院
飞机系
第五讲 主要参数选择
5.1 推重比和翼载荷的确定方法
5.2 起飞重量估算
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5.1 推重比和翼载荷的确定方法
一般飞机设计要求中除了有载荷要求外,还有航 程、续航时间及巡航速度。有时还会规定下述要 求:
a. b. c. d. e. f. 失速速度; 起飞场长; 着陆场长; 巡航速度(或最大速度); 爬升率,分为全发工作状态(AEO)及单发停车状态 (OEI); 爬升到指定高度所需时间。
• • • • • 按失速速度要求 按起飞距离要求 按着陆要求 按巡航速度要求 按爬升和下降要求
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5.1.4 翼载
1. 按失速速度要求
失速速度直接由翼载和最大升力系数确定,是影响飞 行安全的主要因素。在飞机设计要求中,为了确保飞 行的安全,都规定了飞机的失速速度。 平飞时处于失速速度(VStall)和最大升力系数(CLmax )状态,飞机的重量与升力平衡 。
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5.1.4 翼载
着陆距离[飞机设计手册5—民用飞机总体设计]
飞机以着陆速度触地、滑跑到完全停止时的距离,称为着陆滑跑 距离SLG(landing ground roll)。 FAR23规定:以进场速度VA(Approach speed )滑翔,越过 15.24M(50英尺)高度,以着陆速度触地、滑跑、停止,飞机越 过的机场长度与着陆滑跑距离之和称为着陆距离SL。 一般着陆速度为Vstall的1.15倍。 进场速度VA规定如下: 对民机VA=1.3Vstall 对军机VA=1.2Vstall
1 2 W L Vstall SCL max 2 W 1 2 Vstall CL max S 2
5.1.4 翼载
适航标准第23部要求:单发飞机的失速速度 在最大起飞重量下不得大于61kn(浬/小时 ,合113km/h);多发飞机在起飞重量小于 2700kg时,除非满足一定的梯度要求,也 不得大于61kn。 25部的飞机没有这类最小失速速度的要求。
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5.1.3 推重比
推重比的估计 在设计的初期,可以根据一些不同类型飞机 的统计数据进行选择,作为初次近似之用
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5.1.3 推重比
用曲线拟合
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5.1.3 推重比
推重比的估算 (推力匹配) 对推重比的选择,也可利用飞机性能计算中的一些 计算表达式进行估算(此时需对某些原始数据选用一 些统计数据)。例如,某些对巡航(Cruise)效率要求 较高的飞机,可按下式估算推重比
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5.1.3 推重比
对于装高涵道比涡轮风扇发动机的旅客机
T T Wcr W TO W cr WTO 1 T Tcr T 0.975 3.9 TTO 0.25 W cr W cr T 0.25 ~ 0.4 W TO
一般飞机开始巡航时的重量 Wcr/WTO=0.975 。 一般飞机巡航时
• • • • • 装有轮喷气发动机飞机 Tcr/TTO=0.40~0.70 。 涡轮螺桨飞机 Tcr/TTO=0.60~0.80 。 高内外涵道比涡轮风扇发动机Tcr/TTO=0.20~0.25 。 低内外涵道比涡轮风扇发动机 Tcr/TTO=0.40~0.70 。 活塞式发动机飞机 Pcr/PTO=0.75 。
机翼载荷(W/S)TO/(kg/m 2 )
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5.1.4 翼载
1.6
1.4
起飞场长LTO=1500m,H=3500m
CLmaxTO
1.2
起飞推重比(T/W)TO
1.2 1 0.8
1.6 2
2.4
0.6
0.4 0.2 0 0 200 400 600 800 1000
机翼载荷(W/S)TO/(kg/m 2 )
1 3.9 L 10 ~ 16 0.25 ~ 0.4 D cr T W cr
5.1.4 翼载
翼载指的是起飞的翼载,机翼面积是参考面积(不是 外露面积) 翼载影响失速速度,爬升率,起降性能,盘旋性能, 决定设计升力系数,通过浸润面积和翼展的影响而影 响阻力。对飞机总重有很大的影响。 估算翼载方法:根据满足某一些性能要求的条件,推 导得出翼载和推重比的函数关系,由此确定满足与不 满足某些性能的界限线,用来选择设计参数。
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5.1.4 翼载
明确几点
• 进场速度=k ·失速速度 (k:民用飞机1.3, 军用 飞机1.2,舰载 1.15) • 失速速度在设计要求或设计规范中有明确规定,例 如:FAR 23要求飞机(总重低于5670kg)失速速 度满足 VStall ≤113KM/h 。 • 有些情况下,设计要求中给定进场速度,进而计算 失速速度 • 最大升力系数取决于机翼参数,增升装置的配置, 在设计之初可选用统计数据。一般情况下,对大多 数飞机约为 CLmax=1.2~3.0(约为翼型CLmax的 90%)。 • 起飞状态的最大升力系数约为着陆状态的80%。
0.8
0.7
着陆场长LL=1500m,H=0m
CLmaxTO
1.7
起飞推重比(T/W)TO
0.6 0.5 0.4
2.5
可用
不可用
3.4
0.3
0.2 0.1 0 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0
机翼载荷(W/S)TO/(kg/m 2 )
5.1.4 翼载
0.8
5.1.4 翼载
对于螺旋桨式(涡桨或桨扇式),需要将起飞所要求的 T/W换成W/P。统计数字显示的经验换算关系如下,式中TTO为 起飞推力,lb,PTO为起飞马力,hp。
TTO 2.875 P TO
因此确定机翼载荷与起飞场长和推(功)重比的关系式为
螺旋桨飞机: W LTO CL max TO P
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5.1.4 翼载
进场速度Vapp规定为失速速度VSL的1.3倍,此处失速速 度为着陆形态:着陆襟翼、起落架放下、无动力。 着陆距离与进场速度之间的统计关系的拟合式为
2 LL 0.3455 Vapp
式中,LL以m计,Vapp以m/s计。 根据进场速度与失速速度的关系,得到
2 LL 0.5839 VSL
0.7
着陆场长LL=1500m,H=3500m
CLmaxTO
1.7
起飞推重比(T/W)TO
0.6 0.5 0.4
2.5
3.4
0.3
0.2 0.1 0 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0
机翼载荷(W/S)TO/(kg/m 2 )
本方法将得出可以满足某种性能要求的机翼载荷、 推重比或功重比的范围。
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5.1.1 飞机设计参数
选择许用范围内的最高的机翼载荷以及最低的推 重比的数值,便能在满足性能要求的前提下得到 最轻的重量和最低的成本的飞机方案。 因此这里所讨论的飞机设计参数,对飞机设计要 求起主导作用,而且在飞机概念设计阶段必须慎 重选择。 相对参数 起飞推重比 (Take-off Thrust-weight Ratio) 起飞翼载 (Take-off wing loading)
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