有后掠角課程設(shè)計(jì)

1、一、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：2.5m客艙高度：2m任務(wù)剖面如下： 任務(wù)剖面圖降落下降爬升巡航 R3500km H=11000m M=0.65 起飛2、 總體布局。1.對于相當(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

2、油箱，這主要是因?yàn)樵缙趪姎馐桨l(fā)動機(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)動機(jī)的類型、數(shù)目和布置。 渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)、沖壓噴氣發(fā)動機(jī)。我們選擇渦輪噴氣發(fā)動機(jī)。數(shù)目2個。發(fā)動機(jī)安裝方式選用發(fā)動機(jī)短艙的形式，發(fā)動機(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.對于水平尾翼：安裝在垂直尾翼上,用T型翼； 對于

4、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. 氣動布局選用正常式布局。最終設(shè)計(jì)草圖如下圖所示：三、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：對于一般飛機(jī)，起飛總重可以表示為如下形式：WTO=Wcrew+WF+WPL+WE其中：WE飛機(jī)使用空重WF飛機(jī)任務(wù)油重WPL飛機(jī)有效裝載重量Wcrew 乘員重也可以寫為：式中：空機(jī)重量系數(shù)； 燃油重量系數(shù)第一步：確定任務(wù)裝載重量 WPL考慮商務(wù)旅行，每個人體重加行李取95kg，

5、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 =（75+20+5)10+80=1080kg.第二步：初步猜測一個起飛重量值 WTO guess =8000kg.第三步：確定任務(wù)油重。由下表可得到=0.30.第四步：確定 WOE 的試探值： WOE tent=WTo guess - WF - WPL第五步：求 WE 的試探值： WE tent=WOE tent Wcrew第六步：求WE 的許可值。由下表可求得=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

6、和 WTO guess的差值小于指定的誤差值。迭代過程如下：WTO/kgWE/kg WE tent/kg8000480045209000540052201000060005920110006600662010500630062701080064806480最終取得的結(jié)果為WTO=10800kg,WE=6480kg,WF=3240kg.(2).確定推重比推重比(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。1. 可以采用公式來求得，其中 =查表可得L/D=12.=3500km=1890海里，L/D=12,=0.7(由

7、上表可查得) 可得=0.871.=5.最終的=0.0830.8715=0.363.2.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)曲線圖，=0.400.飛機(jī)的推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175km/h. 由上表選取=1.8.取海平面標(biāo)準(zhǔn)值1.23kg/.由式子=266.9kg/.2.根據(jù)起飛距離確定翼載利用公式， 對于噴氣式飛機(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，=/1.21=1.5,T/W=0.4。代入數(shù)據(jù)得：W/S4.88*200*0.

8、71205*1.5*0.4=416.98kg/。3.根據(jù)航程確定翼載噴氣式飛機(jī)航時最大時的翼載：11000m高處 =1/20.364=8988pa.由草圖和經(jīng)驗(yàn)值確定浸潤面積比=6.展弦比A=7.5=0.00456=0.027，e奧斯瓦爾德系數(shù),典型的奧斯瓦爾德系數(shù)（e）在0.7 與0.85 之間,選取e=0.8.=5552.98N/=566.63kg/.4.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)曲線圖=193.73kg/.初步選取， =193.73kg/.4、 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，S（2） 展弦比，A（3） 后掠角，（4） 相對厚度，t/c（5） 翼型（6） 根梢比，（7） 安裝角,iw

9、 和扭轉(zhuǎn)角,t（8） 上反角，w在進(jìn)行總體布局時，我們已經(jīng)選擇好機(jī)翼采用下單翼，上反翼，后掠翼。第一步：選擇翼型。對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)翼型相對厚度隨飛機(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圖為NACA2415的具體含義?？傻萌缦聟?shù)翼根尺寸:t=0.12c=0.20翼根弦長C=1.

10、6m翼梢弦長C=0.8m第二步：選擇平面形狀。a.確定機(jī)翼面積S。根據(jù)翼載193.73kg/,且10800kg.可得機(jī)翼面積 55.75.（梢根比）b.展弦比A，對于亞音速飛機(jī)宜采用較大的 ，一般在68 左右，最大甚至超過10.在開始設(shè)計(jì)草圖時，已經(jīng)初步選擇展弦比A=7.5.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：綜合確定各個參數(shù)。已經(jīng)求得S=55.75，展弦比A=7.5，梢根比=0.51. 展長L=20.45m.2. 弦長3.64m.3. 弦長.4. 翼根厚度尺寸:t=0.12c=0.4

11、4m.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2.83m7. 安裝角，機(jī)翼根弦與機(jī)身軸線之間的夾角，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取0.5；8. 對于扭轉(zhuǎn)角，公務(wù)機(jī)選取5；9. 對于上反角，對于“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，相對弦長=0.3，相對展長,襟翼離翼根均為30cm.最大偏轉(zhuǎn)角為45。11. 副翼。副翼面積占機(jī)翼面積的比為0.05，面積為1.4m,副翼相對弦長為0.2，相對展長為0.3，采用差動式副翼偏轉(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、直徑、最大橫截面積，以及無因次的長

12、細(xì)比，包括 機(jī)身長細(xì)比，頭部長細(xì)比， 尾部長細(xì)比。1.取=9，則機(jī)身長度=21m;2.由得2.33，則最大橫截面積=4.26，3.表面積=122.94，4.機(jī)身容積71.535.座艙風(fēng)擋玻璃應(yīng)盡量地傾斜，對于亞音速飛機(jī)， 值5055，這里我們?nèi)?50。6.座艙蓋的框架的長寬比 46，由表取=2， 得機(jī)頭長度4.665m。7. 機(jī)身尾部取，由表取，得。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)，處理文件，有效利用空中飛行時間進(jìn)行辦公。因此具有“空中辦公室”美譽(yù)之稱。對機(jī)上閱讀品和餐飲的選擇上，將充分

13、尊重你的個性化需求，我們將為您配置符合您個人口味的食品、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,每個座位旁邊有一個廚房1個，客艙前端右側(cè)，3.5m x 1.5m x 2m衛(wèi)生間1個，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)員存放私人物品的地方過道寬60cm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)動機(jī)在機(jī)身后，為避免滑流采用T型尾

14、翼。2.確定尾翼位置，即確定尾力臂，可得平尾力臂 10.5m；垂尾力臂 3.確定尾翼尺寸。采用尾容量系數(shù)法 其中機(jī)翼平均氣動弦長2.83m ,S為機(jī)翼面積，S=55.75，L為機(jī)翼展長L=20.45m。.由式可得水平尾翼面積S=12.02 ；垂直尾翼面積S=9.60。 4.確定尾翼的翼型和平面參數(shù)。a.翼型：大多采用對稱翼型或反彎翼型（正常式），對于低速飛機(jī)，相對厚度一般選10-15%，選取12%。對大多數(shù)平尾和垂尾，選擇NACA 對稱翼型,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

15、比為0.5.平尾后掠角選為35。展長L=6.93m.弦長2.2m.弦長.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=3.1m.弦長4.0m.弦長.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尺寸概念設(shè)計(jì)階段，主要參考同類飛機(jī)的數(shù)據(jù)；的，7、 發(fā)動機(jī)的選擇。根據(jù)初始推重比 ，W=10800kg,，推力大小至少為 T=43.2KN.采用兩臺發(fā)動機(jī)

16、，單臺海平面安裝推力至少為 21.6KN,約為46656磅。我們在世界航空發(fā)動機(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)動機(jī)制造商之一）。選擇的發(fā)動機(jī)參數(shù)如下表：發(fā)動機(jī)型號及圖片 PW305B 海平面最大推力23.24kN 巡航推力（12200m，M0.8）5.03kN起飛耗油率kg/(danh)0.414巡航耗油率kg/(danh)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)437.68、 起落架的設(shè)計(jì)。1. 起落架型式的選擇。起落架是一

17、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)動滑行。這時，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，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)重心的垂線與前輪軸線之間的距離）；主輪伸出角 ；防倒立角 （機(jī)身尾部或尾橇與跑道平面的