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1.0~1.5，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?net?
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/s
着陆距离
利用喷气客机统计图估算着陆距离
Vstall?2894.44m
22
/s
2
?104.6knots
22
?10936.7knots
2
由着陆距离与失速速度的统计关系可查得着陆距离：2825ft?2850*0.3048?
868.7m
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