飛行器總體設(shè)計(jì)報(bào)告
飛機(jī)總體設(shè)計(jì)報(bào)告
目錄
一、重量估算....................................................................................................................................................... 2
機(jī)身重量....................................................................................................................................................... 2 機(jī)翼質(zhì)量....................................................................................................................................................... 2 尾翼重量....................................................................................................................................................... 3 起落架重量 ................................................................................................................................................... 4 動(dòng)力裝置重量................................................................................................................................................ 4 系統(tǒng)和設(shè)備重量 ............................................................................................................................................ 4 使用項(xiàng)目重量................................................................................................................................................ 4 有效載荷....................................................................................................................................................... 5 最大起飛重量................................................................................................................................................ 5 二、性能評(píng)估....................................................................................................................................................... 5
氣動(dòng)特性分析................................................................................................................................................ 5 飛行性能分析................................................................................................................................................ 5 商載航程特性................................................................................................................................................ 5 起飛速度的計(jì)算 ............................................................................................................................................ 6 起飛滑跑距離計(jì)算......................................................................................................................................... 6 爬升距離....................................................................................................................................................... 6 起飛場(chǎng)長(zhǎng)....................................................................................................................................................... 7 進(jìn)場(chǎng)速度....................................................................................................................................................... 7 著陸距離....................................................................................................................................................... 7
一、重量估算
機(jī)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機(jī)身長(zhǎng)度（m） Bf機(jī)身最大寬度（m）
Hf機(jī)身最大高度（m）
C2增壓機(jī)身系數(shù)，客機(jī)取0.79
P
客艙內(nèi)外壓差，單位是巴（bar），典型值0.58
FUS
將C518客機(jī)數(shù)據(jù)代入得：M
?
機(jī)翼質(zhì)量
按理想的基本結(jié)構(gòu)重量、修正系數(shù)、機(jī)身影響系數(shù)三部分分別計(jì)算。 a. 理想的基本結(jié)構(gòu)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為全機(jī)重量；A是機(jī)翼展弦比；S是機(jī)翼面積；?是機(jī)翼有效后掠角，一般近似認(rèn)為是弦
4
線處后掠角；?近似看做等于?；?是梯形比；N為最大使用過載系數(shù)的1.65倍；VD為最大俯沖速度（ms）；?是機(jī)翼根部相對(duì)厚度；fa為機(jī)翼材料的工作需用應(yīng)力，其計(jì)算公式為：
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為考慮慣性影響的因子，計(jì)算公式為：
r?1???0.2?(1?MZWM0)???1?[0.2?(1?
5138670132
，式中MZW為零燃油重量。
)]?0.53
b. 修正系數(shù)
由于發(fā)動(dòng)機(jī)采用尾吊，機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量減小5%。 c. 機(jī)身對(duì)機(jī)翼影響
考慮到機(jī)翼結(jié)構(gòu)穿過機(jī)身結(jié)構(gòu)，當(dāng)機(jī)身變寬時(shí)機(jī)翼重量會(huì)加重，系數(shù)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，?為機(jī)身最大寬度和機(jī)翼展長(zhǎng)的`比值：??Bf?3.64/35.48?0.103 d. 機(jī)翼總重
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-設(shè)計(jì)俯沖速度；SH-平尾面積；SV-垂尾面積；K12-尾翼布局系數(shù)，范圍為1.0~1.5，根據(jù)平尾的
安裝位置來選擇。由于平尾安裝在機(jī)身尾端，K12選擇為1.0。
起落架重量
Mlg?ClgM0?0.045*70132?3156(Kg)
Clg-客機(jī)取4.5%。
所以飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量為：
M機(jī)體結(jié)構(gòu)?MFUS?Mwing?MH?MV?Mlg?
6727?11125.2?856?378?3156?22242.2(Kg)
動(dòng)力裝置重量
M
pow
?nC3M
eng
?2*1.56*7500*0.4536?10614.24(Kg)
n-為吊掛的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量。
C3-推進(jìn)系統(tǒng)安裝系數(shù)，取1.56。 M
eng
?1.43?8.7?(1.14?BPR)?T0，BPR為函道比，T0為發(fā)動(dòng)機(jī)推力。
系統(tǒng)和設(shè)備重量
各種系統(tǒng)（不含起落裝置）和設(shè)備重量之和為： MSYS?C4M0?0.11*70132?7714.5(Kg)
C4-由飛機(jī)類型確定：短程客機(jī)取0.14，中程客機(jī)取0.11，遠(yuǎn)程客機(jī)取0.08.
使用項(xiàng)目重量
包括機(jī)組人員重量（含機(jī)組人員需要的相關(guān)物品）、安全設(shè)備（應(yīng)急氧氣和救生艇）、裝貨設(shè)備、水、食品等。
85nC?FOPP?85*(2?4)?12*150?2310(Kg) P-乘客人數(shù)
nC-機(jī)組人員人數(shù)
FOP-取決于航程的系數(shù)，取12
有效載荷
M
payload
?95P?M
freight
?95*150?95*(2?4)?14820(Kg)
95-乘客平均體重（約75kg）與平均重量（約20kg）之和； P-飛機(jī)載客人數(shù)； M
freight
-不含旅客和行李的貨運(yùn)重量。
最大起飛重量
M0?M機(jī)身?M商載?M使用項(xiàng)目?M機(jī)翼?M尾翼?M動(dòng)力?M起落架?M系統(tǒng)和固定設(shè)備?M燃油?
22242.2?10614.24?7714.5?14820?34606*0.4536?71115.2(Kg)
二、性能評(píng)估
氣動(dòng)特性分析
1） 全機(jī)升力線斜率
CL??CL_W
其中CL_W
?
??
?AR?
??2???A?2??5.14
?R?
2
d?Sdh??
???1??h?net?
bS2CS??grossL?_Wgross
飛行性能分析 商載航程特性
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
起飛速度的計(jì)算
飛機(jī)離地速度（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 帶入數(shù)據(jù)得：Vld?69.5(m/s) 1） 起飛滑跑距離計(jì)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?
摩擦系數(shù)f??0.03?0.05,濕水泥跑道
?0.07?0.10,干硬土草地?
計(jì)算得：d1?700m
爬升距離
d2?
W
2
?VH2?Vld?
?H?580m ????2g??
??T?av
其中：VH為上升至15m（或25m）安全高度上飛機(jī)的瞬時(shí)速度; 對(duì)于噴氣式飛機(jī)，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
代數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算得：d2?580m
所以飛機(jī)的起飛距離為D?d1?d2?700?580?1280m
起飛場(chǎng)長(zhǎng)
Dto?D*1.15?1472m
進(jìn)場(chǎng)速度
Va?1.3Vstall?1.3*52.2?
69.9m/s，
Vstall?
?
?53.8m/s
Vstall?為飛機(jī)著陸時(shí)的失速速度，
ML?為飛機(jī)著陸質(zhì)量， ??為機(jī)場(chǎng)空氣密度，
CL.max?為飛機(jī)著陸狀態(tài)時(shí)最大升力系數(shù)。 Vstall?53.8m/s，Va?69.9m/s
著陸距離
利用噴氣客機(jī)統(tǒng)計(jì)圖估算著陸距離
Vstall?2894.44m
22
/s
2
?104.6knots
22
?10936.7knots
2
由著陸距離與失速速度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系可查得著陸距離：2825ft?2850*0.3048?
868.7m
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