噴氣式公務(wù)機(jī)設(shè)計(jì)

1、噴氣式公務(wù)機(jī)設(shè)計(jì)一、擬定飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求有效載荷：48人，75kg人行李20 kg人飛行性能要求：最大巡航速度：Vmax=800km/h最大航程： Lmax=3500km起飛距離： 小于1400m著陸速度： 小于270km/h二、方案設(shè)計(jì)思想圍繞安全、舒適的主題，在保證性能指標(biāo)的條件下，我們選擇常規(guī)布局，下單翼，超臨界翼型，雙發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)。選用超臨界翼型的好處是有利于防止出現(xiàn)激波和減小附面層分離的程度，進(jìn)而提高臨界馬赫數(shù)，還有利于減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，同時(shí)改善低速飛行的性能。在座艙布置方面，我們適當(dāng)增大了座艙的容積，使得座與座的距離增大，給乘客以舒適、寬敞的感覺。三、選定方案（1）具體方案布局形式：常

2、規(guī)布局發(fā)動(dòng)機(jī)形式：渦扇雙發(fā)（法國透博梅卡公司研制的阿斯泰方2發(fā)動(dòng)機(jī)）機(jī)翼布局：下單翼、后掠起落架的形式：前三點(diǎn)式尾翼布局：T形平翼、單垂尾（2）方案選擇的原因發(fā)動(dòng)機(jī)形式選擇的原因：主要考慮對飛機(jī)的駕駛比較容易，噪聲小，符合易操縱性和舒適性的要求；機(jī)翼布局選擇的原因：我們的最大巡航速度是800km/h，大約是0.65馬赫數(shù)，處在跨音速之間，所以，我們采用后掠翼，后掠角，超臨界翼型，這樣有利于提高臨界馬赫數(shù)，延緩激波的產(chǎn)生，避免過早出現(xiàn)波阻。下單翼便于安裝起落架，且不擋住發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣；起落架的選擇：與后三點(diǎn)式相比，前三點(diǎn)式起落架在起飛滑跑、著陸和著陸滑跑時(shí)駕駛技術(shù)比較簡單且飛行員座艙的視界較好；尾

3、翼選擇的原因：常規(guī)式，T形平尾，單垂尾能避免發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴氣流達(dá)到平尾上，避免機(jī)翼下洗氣流和螺旋槳滑流的影響，且外形美觀。四、主要設(shè)計(jì)參數(shù)表1 飛機(jī)總體參數(shù)起飛重量（kg）5979.6使用空重（kg）4088.6空重（kg）3878.7裝載重量（kg）475 機(jī)組人員重量（kg）180最大升力系數(shù)1.6零升阻力系數(shù)0.015推重比0.24翼載（9.8）420.26表2 機(jī)翼參數(shù)機(jī)翼面積，S（）11.7展長（m）8展弦比，A5.4后掠角，（）12相對厚度，12%翼型超臨界翼型根梢比，0.5安裝角，（）3扭轉(zhuǎn)角（負(fù)），（）5上反角，（）3表3 機(jī)身參數(shù)長度，（m）21直徑，（m）3最大橫截面積，（）7

4、.1機(jī)身長細(xì)比，7頭部長細(xì)比， 1.5 尾部長細(xì)比，2飛機(jī)總體參數(shù)設(shè)計(jì)各成員報(bào)告一、起飛重量的估算 （任曉雪負(fù)責(zé)）（1）確定任務(wù)裝載重量選定乘員5人、駕駛員1人、乘務(wù)人員1人 飛機(jī)裝載重量 機(jī)組人員重量（2）初估起飛重量 起始重量設(shè)為72000N（3）確定任務(wù)燃油重量我們?nèi)〉母魅蝿?wù)段耗油比例為：開車、暖機(jī)滑行起飛爬升巡航下降著陸、滑行、關(guān)車0.9900.9950.9950.9800.8630.9900.992則任務(wù)燃油系數(shù)為：任務(wù)余油按起飛重量的5%，任務(wù)中使用的燃油為：任務(wù)燃油重量最終為（4）確定的試探值：（5）求得試探值： （其中大約是的0.5%或更多，這里取0.5%）（6）按 進(jìn)行迭代其

5、中，空機(jī)重量系數(shù)，參考民機(jī)手冊，我們按計(jì)算空機(jī)重量系數(shù)。噴氣公務(wù)機(jī)的A=0.2678，B=0.9979經(jīng)過六次迭代，當(dāng)時(shí)，誤差為，所以起飛重量為58600N。二、推重比、翼載的計(jì)算 （吳國軍負(fù)責(zé)）（1）查課本表2.2 最大升力系數(shù)典型值，公務(wù)機(jī)的最大升力系數(shù)在1.41.8，這里取1.6，零升阻力系數(shù)取0.015。（2）計(jì)算推重比根據(jù)課本的表2.7 推重比與最大馬赫數(shù)的關(guān)系 取a=0.267，c=0.363，計(jì)算得推重比為0.24（3）確定翼載 a)根據(jù)失速速度確定翼載 其中， 計(jì)算得 ，即是 b)根據(jù)航程確定翼載 其中，計(jì)算得 ，即是翼載取兩者中的最大值，故 。三、機(jī)翼設(shè)計(jì) （楊玖月、朱金義負(fù)

6、責(zé)）（1）機(jī)翼布局我們采用后掠翼，后掠角，下單翼，便于安裝起落架，且不擋住發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣；（2）機(jī)翼面積的計(jì)算利用翼載=W/S可以求得，機(jī)翼面積S=11.7平方米（3）選擇翼型我們設(shè)計(jì)的噴氣式公務(wù)機(jī)考慮經(jīng)濟(jì)性，以加強(qiáng)市場競爭中的優(yōu)勢，選擇特定的超臨界翼型。這樣有利于提高臨界馬赫數(shù)，延緩激波的產(chǎn)生，避免過早出現(xiàn)波阻。（4）確定展弦比A機(jī)翼的幾何展弦比是無量綱量，由下式確定： 其中，b是機(jī)翼的翼展，b=8m，計(jì)算得A=5.4 （5）確定機(jī)翼相對厚度機(jī)翼相對厚度 10%-15%，我們?nèi)?2%（6）確定根梢比 （7）確定后掠角、安裝角、上反角 后掠角 安裝角 扭轉(zhuǎn)角（負(fù)）上反角 （8）后緣襟翼和前緣襟翼

7、一般都是和翼型配套使用，因此，在選定翼型后我們可以直接選擇相應(yīng)的后緣襟翼和前緣襟翼。四、機(jī)身設(shè)計(jì) (劉先林、劉明敏負(fù)責(zé))（1）機(jī)身橫截面的形狀 我們選擇圓形橫截面，它能在截面積一定時(shí)保證最小周長，或者在容積一定時(shí)保證面積最小，因而摩擦阻力也是最小。圓形截面對于承受密封載荷也是有利的，從而保證了最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量。（2）機(jī)身參數(shù)的確定查表3.2（課本92頁）得：kf=7、kfh=1.5、kft=2選的機(jī)身橫截面為圓形，假設(shè)直徑df=3m，由kf=lf/df得：lf=21m, 最大橫截面積，機(jī)身容積機(jī)身表面積Sf=2.85lf=159.5m3飛機(jī)頭部長度lfh=kfhdf=4.5m飛機(jī)尾部長度lft=k

8、ftdf=6m飛機(jī)座艙長度lz=lf-lfh-lft=10.5m座位示意圖如下：艙位級別：I級豪華級座椅寬度a=700mm、過道寬度b=500mm、扶手與側(cè)壁間距,取值Csw=75mm客艙裝飾層厚度Ttp,取值35mm兩排座椅縱向間距1080mm飛機(jī)壁厚：HfW85mm飛機(jī)座艙凈高度h=2.35m擦地角=25o五、尾翼設(shè)計(jì) （原斌、張杰負(fù)責(zé)）（1）尾翼布局尾翼選擇的是常規(guī)式，T形平尾，單垂尾，這樣能避免發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴氣流達(dá)到平尾上，避免機(jī)翼下洗氣流和螺旋槳滑流的影響，且外形美觀。（2）確定幾何參數(shù) 1.尾翼力臂約為機(jī)身長度的45%50%，2.尾翼面積 其中，對于T形尾翼，立尾容量系數(shù)由于板端效率可

9、減少5%，平尾由于無擾動(dòng)氣流可減小5%，故 代入計(jì)算得：，3.確定平尾參數(shù) 展弦比：平尾0.5，垂尾0.8尖削比：平尾0.4，垂尾0.8后掠角：平尾75，垂尾50六、起落架設(shè)計(jì) （魏旭杰、楊帥負(fù)責(zé)）（1）起落架的布置 選擇前三點(diǎn)式起落架，與后三點(diǎn)式相比，前三點(diǎn)式起落架在起飛滑跑、著陸和著陸滑跑時(shí)駕駛技術(shù)比較簡單且飛行員座艙的視界較好。主起落架安裝在機(jī)翼后梁下面，收向機(jī)身，前起落架向后收入機(jī)身部分。（2）起落架的機(jī)輪數(shù)目選取主起落架各為一個(gè)主輪，前起落架為一個(gè)前輪1.縱向輪距：2.前輪伸出量： 3.主輪伸出量：4.輪距B： 5.防倒立角的選取標(biāo)準(zhǔn)：（1）不能過小，否則會(huì)發(fā)生尾部倒立事件；（2）不

10、能過大，使前輪伸出量減小，造成前輪載荷過大，起飛時(shí)前輪抬起困難，使起飛滑跑距離過大，我們選取15度。6.主輪伸出角選取大小一般比防倒立角大12度，我們選取16度7.停機(jī)角衛(wèi)視起飛距離盡可能短，我們選取2度起落架相關(guān)尺寸圖如下：七、推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （楚帥領(lǐng)負(fù)責(zé)）（1）設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)具體參數(shù)總質(zhì)量5979.6kg最大升力系數(shù)1.6展弦比5.4機(jī)翼面積11.7巡航速度800km/h（2）飛機(jī)在飛行速度大于0.6Ma時(shí)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的效率要高于渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。題目中給出的巡航速度為800km/h0.65Ma，所以綜合經(jīng)濟(jì)效益與安全性的要求擬采用渦扇雙發(fā)。（3）根據(jù)推重比的統(tǒng)計(jì)值 =0.24，W=58600N得 T=W14650N因?yàn)槭遣捎秒p發(fā)結(jié)構(gòu)，故只需每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)提供T/2的推力，7.325KN比對現(xiàn)有各國民用小型我扇發(fā)動(dòng)機(jī)，選定由法國透博梅卡公司研制的阿斯泰方2發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)如下：直徑625mm推重比3.92長度1900mm總壓比8.5起飛推力765kg質(zhì)量195起飛推力7.5KN涵道比7起飛油耗0.38kg