有后掠角課程設(shè)計(jì)匯總

1、、主要設(shè)計(jì)要求有：巡航速度：800km/h巡航高度：11000m起飛距離：<1400m著陸距離：<1200m著陸速度：<270km/h(取 228km/h)最大航程：3500km最大載客數(shù)：8 人機(jī)組人員：2人行李重： 200kg行李艙容積： 2.5m3客艙高度：2m任務(wù)剖面如下：降落任務(wù)剖面圖、總體布局。1. 對(duì)于相當(dāng)?shù)湫偷母鞣N商用噴氣式飛機(jī)的布局形式有如下特點(diǎn)：（ 1） 這些飛機(jī)中多數(shù)是雙發(fā)，也有三發(fā)和四發(fā)的。（ 2） 絕大多數(shù)飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝在后機(jī)身的短艙內(nèi)。（ 3） 早期的商用噴氣式飛機(jī)存在機(jī)身容積不夠的問題。 很多飛機(jī)因此都帶有翼 梢油箱，這主要是因?yàn)樵缙趪姎馐桨l(fā)

2、動(dòng)機(jī)的耗油率太高。（ 4） 在商用噴氣式飛機(jī)上較早使用了翼尖小翼以減小誘導(dǎo)阻力。（ 5） 最新的幾種商用噴氣式飛機(jī)的設(shè)計(jì)師們選擇使用所謂的“超臨界機(jī)翼” 。（ 6） 所有商用噴氣式飛機(jī)的起落架均收入機(jī)翼或機(jī)身與機(jī)翼的結(jié)合部。（ 7） 絕大部分的商用噴氣式飛機(jī)都使用下單翼。（ 8） 有些商用噴氣式飛機(jī)采用了 T 型尾翼布局。（ 9） 所有商用噴氣式飛機(jī)的起落架都采用前三點(diǎn)式。2. 根據(jù)以上特點(diǎn)，概要論述如下布局。a. 總體布局 . 有如下可能的總體布局：常規(guī)型、飛翼式、鴨翼或串列式機(jī)翼、三 翼面、連接式機(jī)翼。我們選擇常規(guī)型。b. 機(jī)身布局 . 機(jī)身布局從廣義上可分為如下幾類： 常規(guī)布局、雙機(jī)身布

3、局、 雙 尾撐布局、 翼身布局。我們選擇常規(guī)布局。c. 發(fā)動(dòng)機(jī)的類型、數(shù)目和布置。 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng) 機(jī)、沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。我們選擇渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。數(shù)目 2個(gè)。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝方式選 用發(fā)動(dòng)機(jī)短艙的形式，發(fā)動(dòng)機(jī)能安放在機(jī)身上 .d. 機(jī)翼布局 . 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，目前采用下單翼，上反翼，后掠翼。小后掠角梯形翼， 本次公務(wù)機(jī)設(shè)計(jì)的巡航速度為 0.65 ，采用下單翼， 機(jī)翼平面與客艙地板平齊， 便 于安裝起落架， 且不擋住發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣。 更重要的是可以布置中央翼， 減輕機(jī)翼結(jié) 構(gòu)重量。便于安裝起落架， 且不擋住發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣。 更重要的是可以布置中央翼， 減輕機(jī)翼 結(jié)構(gòu)重量。e. 尾翼布局

4、. 對(duì)于水平尾翼：安裝在垂直尾翼上 , 用T型翼； 對(duì)于垂直尾翼：安裝在機(jī)身上。f. 起落架的類型和布置 . 起落架選用可收放式；根據(jù)其方案，起落架選用前三點(diǎn) 式。3. 氣動(dòng)布局選用正常式布局。 最終設(shè)計(jì)草圖如下圖所示：、主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算： 參數(shù)計(jì)算中可以采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法（統(tǒng)計(jì)法） ，即由已有飛機(jī)的工程經(jīng)驗(yàn)，從統(tǒng)計(jì) 中得到各參數(shù)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，據(jù)此確定飛機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。（1）.重量估算：對(duì)于一般飛機(jī)，起飛總重可以表示為如下形式：W TO =W crew +W F+W PL +W E其中：WE 飛機(jī)使用空重 W F飛機(jī)任務(wù)油重 WPL 飛機(jī)有效裝載重量 W crew 乘員重WE tent =W

5、OE tent Wcrew也可以寫為：WTOWcrew WPLWTO WTO燃油重量系數(shù)式中： WE 空機(jī)重量系數(shù)； WFWTOWTO第一步：確定任務(wù)裝載重量 WPL 考慮商務(wù)旅行，每個(gè)人體重加行李取 95kg，加上機(jī)組人員共 10 人，為了滿足意 外條件和特殊任務(wù)，每人的重量加 5kg 并增加一名 80kg 的空乘 則 Wcrew WPL =（ 75+20+5） ×10+80=1080kg.第二步：初步猜測一個(gè)起飛重量值 WTO guess =8000kg.第三步：確定任務(wù)油重 WF 。由下表可得到WFWTO=0.30.第四步：確定 WOE 的試探值：WOE tent =WTo g

6、uess - WF - WPL第五步：求 WE 的試探值：第六步：求 WE 的許可值。由下表可求得WEW第七步：比較 WE tent 和第五、第六步得來的的值，然后改變 WTO guess 的值，重 復(fù)36 步，一直迭代下去，直到 WE tent 和 WTO guess 的差值小于指定的誤差值。 迭代過程如下：WTO/kgWE/kgWE tent/kg8000480045209000540052201000060005920110006600662010500630062701080064806480最終取得的結(jié)果為 WTO=10800kg,WE=6480kg, WF=3240kg.(2).確

7、定推重比推重比 (T/W) 和翼載(W/S)是影響飛機(jī)飛行性能的兩個(gè)最重要的參數(shù)， 這些參數(shù)的 優(yōu)化是初始設(shè)計(jì)布局完成后所要進(jìn)行的主要分析、設(shè)計(jì)工作。其中TW 巡航1. 可以采用公式來求得，TTW巡航T巡航W 起飛W 巡航W起飛T起飛1L /D ) 查表可得 L/D=12. L /D )巡航R cu =3500km=1890 海里， L/D=12, Cj =0.7（由上表可查得 ）可得W巡航W起飛=0.871.T巡航T起飛=5.最終的 T =0.083×0.871 ×5=0.363.W 起飛2. 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)曲線圖，T= 0.3374M 0.401 0.400.W 起飛飛機(jī)的推

8、重比取其中的最大值為 0.400.(3).確定翼載荷( W/S)1.飛機(jī)的進(jìn)場速度為失速速度的 1.3 倍，則可知 Vstall 175km/h.由上表選取 CLmax =1.8. 取海平面標(biāo)準(zhǔn)值 1.23kg/ m3.由式子2 Vstall CLmax9.8=266.9kg/ m 2.2. 根據(jù)起飛距離確定翼載利用公式， 對(duì)于噴氣式飛機(jī) W/S（ TOP） C L起飛 （T/W） 。表示密 度比，即空氣在起飛高度的密度除以海平面的空氣密度。其中 Top=200, 密度比 =0.71205， CL起飛 =CLmax /1.21=1.5,T/W=0.4 。代入數(shù)據(jù)得： W/S4.88*200*0

9、.71205*1.5*0.4=416.98kg/ m2 。3. 根據(jù)航程確定翼載 噴氣式飛機(jī)航時(shí)最大時(shí)的翼載： 11000m高處800 2 qcruise =1/2 ×0.364 ×（ 3.6 ）=8988pa. 由草圖和經(jīng)驗(yàn)值確定浸潤面積比 Swet /Sref =6.展弦比 A=7.5S浸濕CD0 Cfe=0.0045 ×6=0.027 ，e奧斯瓦爾德系數(shù) ,典型的奧斯瓦爾德S參考系數(shù)（ e）在 0.7 與 0.85 之間, 選取 e=0.8.W1 V 2AeCD0S2 V 3=5552.98N/ m2=566.63kg/ m2 .4. 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)曲線圖W 49

10、6.58MS=193.73kg/ m 2.2.185初步選取，W =193.73kg/ m2.四、機(jī)翼設(shè)計(jì)。表征機(jī)翼平面特征的參數(shù)由：1)機(jī)翼面積，S2)展弦比， A3)后掠角， 4)相對(duì)厚度，t/c5)翼型6)根梢比，7)安裝角 ,iw和扭轉(zhuǎn)角,8)上反角， wt在進(jìn)行總體布局時(shí)，我們已經(jīng)選擇好機(jī)翼采用下單翼，上反翼，后掠第一步：選擇翼型。對(duì)于低速和亞聲速飛機(jī)來說， 阻力大多數(shù)來自于摩擦阻力， 因此常選擇層流翼型或最小彎度翼型來減小阻力。其中亞聲速飛機(jī)可在相對(duì)厚度為10%-18%之間選 擇。可以參考已有飛機(jī)選取翼型的基本思路，尤其參考如圖 NACA標(biāo) 準(zhǔn)化翼型。如圖是現(xiàn)代飛機(jī)翼型相對(duì)厚度隨飛

11、機(jī)飛行 M 數(shù)變化的示意圖。根據(jù)馬赫數(shù) M=0.65可選相對(duì)厚度為 0.12 ，綜合選擇 NACA2412.根據(jù)已有的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值，可選翼根厚度 t=0.2m可得如下參數(shù)圖為 NACA2415的具體含義。翼根尺寸 :t=0.12c=0.20翼根弦長 C=1.6m翼梢弦長 C=0.8m第二步：選擇平面形狀（梢根比 ）a. 確定機(jī)翼面積 S。根據(jù)翼載 W 193.73kg/ m 2,S且 W0 10800kg. 可得機(jī)翼面積S WW0 55.75 m2.Sb. 展弦比 A，對(duì)于亞音速飛機(jī) 宜采用較大的 ，一般在 6 8 左右，最大甚至超過 10. 在 開始設(shè)計(jì)草圖時(shí)，已經(jīng)初步選 擇展弦比 A=7.5

12、.c. 根梢比 ，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和 相關(guān)數(shù)據(jù)，可先確定根梢比為 0.5.d. 后掠角 的確定。對(duì)于亞聲速飛機(jī)： =0或< 15° （ 用于調(diào)整重 心），我們選擇 5°。第四步：綜合確定各個(gè)參數(shù)。已經(jīng)求得 S=55.75 m 2，展弦比 A=7.5，梢 根比 =0.51. 展長 L= A S =20.45m.C 2S2. 弦長C根 l(1 ) 3.64m.3. 弦長 C尖C根 1.82m.4.翼根厚度尺寸 :t=0.12c=0.44m.5.翼尖厚度尺寸 :t=0.12c=0.22m.6.平均幾何弦長 . 由圖中所示的式子 可求得為 2.83m 7. 安裝角，機(jī)翼根弦與機(jī)身

13、軸線之 間的夾角，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取 0.5 ° 8. 對(duì)于扭轉(zhuǎn)角，公務(wù)機(jī)選取 5°； 9. 對(duì)于上反角，對(duì)于“ T”平尾和 下單翼布局，上反角為 3 左右。 10.襟翼采用簡單襟翼，相對(duì)弦長 l襟翼 /l機(jī)翼b襟翼 /b機(jī)翼 =0.3 ，相對(duì)展長0.25, 襟翼離翼根均為30cm.最大偏轉(zhuǎn)角為 4511. 副翼。副翼面積占機(jī)翼面積的比為 0.05 ，面積為 1.4m,副翼相對(duì)弦長為 0.2 ，相對(duì)展長為 0.3 ，采用差動(dòng)式副翼偏轉(zhuǎn)：向上 -25 °，向下 +15°。五、機(jī)身設(shè)計(jì)機(jī)身的尺寸可以作為它的參數(shù)，它們是：長度 l f 、直徑 df 、最大橫截面積

14、 sM f ，以及無因次的長細(xì)比，包括 kf lf / df 機(jī)身長細(xì) 比， k f h 取kf =9，則機(jī)身長度 l f 0.25 0.30 kfb/ A =21m; f h / d f 頭部長細(xì)比， k f t l f t / d f 尾部長細(xì)比。6. 座艙蓋的框架的長寬比 klw 4 6，由表取 kf h=2，得機(jī)頭長度 l f h 4.66 5m。7. 機(jī)身尾部取 f t 4 ，由表取 kf t 2.5，得 l f t 5.825m 6m。8. 內(nèi)部艙室設(shè)計(jì)公務(wù)機(jī)要求乘坐舒適。 公務(wù)機(jī)的客艙設(shè)計(jì)充分考慮到公務(wù)需求， 不僅 有完善的服務(wù)設(shè)施，更有極佳的辦公環(huán)境。 旅客能在旅途中商討公務(wù)，

15、 處理文件， 有效利用空中飛行時(shí)間進(jìn)行辦公。 因此具有“空中辦公室” 美譽(yù)之稱。 對(duì)機(jī)上閱讀品和餐飲的選擇上， 將充分尊重你的個(gè)性化需 求，我們將為您配置符合您個(gè)人口味的食品、飲料。艙室內(nèi)具體配置 和特征如下表所示：艙室類型I 級(jí)豪華型頭等艙艙門下翻式固定階梯艙門，位于客艙前端左側(cè)；尺寸： 1.8m x 1m地板鋪設(shè)高性能熱塑性復(fù)合材料及紫羅蘭色地毯座椅具有平躺功能的頭等艙配置座椅舷窗圓形，直徑 40cm,每個(gè)座位旁邊有一個(gè)廚房1 個(gè)，客艙前端右側(cè)， 3.5m x 1.5m x 2m衛(wèi)生間1 個(gè)，位于機(jī)艙尾部， 2m x 1.2m x2m行李艙容積 3 平方米，機(jī)身后端翼根附近乘務(wù)員室乘務(wù)員存

16、放私人物品的地方過道寬60cmIWi六、尾翼設(shè)計(jì)1. 采用常規(guī)式布局，即垂直尾翼和 水平尾翼均置于飛機(jī)尾部。由于發(fā) 動(dòng)機(jī)在機(jī)身后，為避免滑流采用 T 型尾翼。2. 確定尾翼位置，即確定尾力臂，可得平尾力臂 L平尾 50% L機(jī)身 錯(cuò)誤！未找到引用源。 10.5m ； 垂尾力臂 L垂尾 45% L機(jī)身 9.5m 錯(cuò)誤！未找到引用源。3. 確定尾翼尺寸。采用尾容量系數(shù)法S垂尾 A垂尾 L S/ L垂尾S平尾 A平尾 cA S/L平尾其中錯(cuò)誤！未找到引用源。 機(jī)翼平均氣動(dòng)弦長 2.83m ,S 為機(jī)翼面積，S=55.75錯(cuò)誤！未找到引用源。 ，L為機(jī)翼展長 L=20.45m。由下表取 A 平尾 0.

17、8，A 垂尾 0.08.2由式可得水平尾翼面積S=12.02 m2錯(cuò)誤！未找到引用源。 ；垂直尾翼面積 S=9.60 m2 。錯(cuò)誤！未找到引用源。4. 確定尾翼的翼型和平面參數(shù)。a. 翼型：大多采用對(duì)稱翼型或反彎翼型（正常式），對(duì)于低速飛機(jī)，型（正常式），對(duì)于低速飛機(jī)，相對(duì)厚度一般選 10-15%，選取 12%。對(duì)大多數(shù)平尾和垂尾， 選擇 NACA對(duì)稱翼型 , 選取 . b.平尾的平面參數(shù)，為保證平尾不能比機(jī)翼先失速 ,平尾較小, 對(duì)于大 展弦比飛機(jī) ,展弦比一般為 3-5 ，我們選取 4.根梢比,一般為 2-3.5 ， 選取 2, 即梢根比為 0.5. 平尾后掠角選為 35°。展長

18、 L= A S=6.93m.2S弦長 C根 l（1 ） 2.2m.弦長 C尖C根 1.1m.翼根厚度尺寸 :t=0.12c=0.26m.翼尖厚度尺寸 :t=0.12c=0.13m.c. 垂尾的平面參數(shù)，一般情況，展弦比為 0.8-1.5 ，選取 1。根梢比 為 2-3.5 ，選取 2，即梢根比 0.5 ，垂尾的后掠角一般為 35°-60 °， 選取 45°。展長 L= A S=3.1m.2S弦長 C根4.0m.l(1 ) 弦長 C尖 C根 2.0m . 翼根厚度尺寸 :t=0.12c=0.48m. 翼尖厚度尺寸 :t=0.12c=0.24m. 確定升降舵和方向舵的

19、尺寸 概念設(shè)計(jì)階段，主要參考同類飛機(jī)的數(shù)據(jù)；S升降舵 /S平尾 0.25S升降舵 / S垂尾 0.20的 S升降舵 m2 ， S升降舵 m2七、發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇。根據(jù)初始推重比 T 0.4 ，W=10800kg,，推力大小至少為 T=43.2KN. W采用兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)海平面安裝推力至少為 21.6KN, 約為 46656 磅。我們?cè)谑澜绾娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)主流廠商中選擇，最后選擇了普拉特·惠 特尼集團(tuán)公司（創(chuàng)建于 1925 年，是美國最大的兩家航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司之一，也是世界主要的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)制造商之一)選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)如下表：PW305B海平面最大推力23.24kN巡航推力( 1220

20、0m， M0.8)5.03kN起飛耗油率 kg/(dan ·h)0.414巡航耗油率 kg/(dan ·h)0.689推重比5.27涵道比5.1總增壓比24.1最大直徑 (mm)871長度(mm)1851質(zhì)量(kg)437.6八、起落架的設(shè)計(jì)1. 起落架型式的選擇。 起落架是一種起飛著陸裝置，它保證飛機(jī)滑跑、起飛、著陸、著陸后 滑跑以及在機(jī)場上機(jī)動(dòng)滑行。 這時(shí)，起落架承受作用于飛機(jī)上的各種 載荷，并在著陸滑跑中將其大部分動(dòng)能散逸掉。 前三點(diǎn)式起落架的飛 機(jī)可以大大提高著陸速度，不只是軍用飛機(jī)。就連在混凝土跑道 上使用的旅客機(jī)，其著陸速度也能達(dá)到 240280 公里/ 小時(shí)，甚至 更大。所以采用前三點(diǎn)式的起落架。2. 前三點(diǎn)式起落架的主要幾何參數(shù)有：縱向輪距 b（在側(cè)視圖中前輪與主輪軸線之間的距離） ； 主輪距 B（在前視圖中兩主輪接地點(diǎn)之間的距離） ； 主輪伸出量 e（在側(cè)視圖中通過飛機(jī)重心的垂線與主輪軸線之間的距 離）；前輪伸出量 a（在側(cè)視圖中通過飛機(jī)重心的垂線與前輪