第三講飛機(jī)總體設(shè)計(jì)的第一次近似

1、飛機(jī)總體設(shè)計(jì)的 第一次近似飛機(jī)總體設(shè)計(jì)第三講 0第三講 飛機(jī)總體設(shè)計(jì)的第一次近似3.1 概念構(gòu)思與概念草圖3.2 飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)3.3 初步重量估計(jì)3.4 權(quán)衡研究3.5 推重比與翼載荷13.1 概念構(gòu)思與概念草圖概念構(gòu)思的形成 熟知同類用途飛機(jī)的布局形式，了解不同布局的利弊和特點(diǎn)23.1 概念構(gòu)思與概念草圖概念構(gòu)思的形成 積累數(shù)據(jù)飛機(jī)的數(shù)據(jù)主要標(biāo)準(zhǔn)部件的形狀和重量座椅、炸彈、機(jī)炮、集裝箱可能的發(fā)動機(jī)了解相關(guān)領(lǐng)域的最新水平氣動、結(jié)構(gòu)、飛控系統(tǒng)、隱身技術(shù) “勿在浮砂筑高臺” 候俊杰 深入淺出MFC33.1 概念構(gòu)思與概念草圖概念構(gòu)思的形成 積累數(shù)據(jù)主要的數(shù)據(jù)來源飛機(jī)的技術(shù)說明書 簡氏飛機(jī)

2、年鑒 （Janes All The Worlds Aircraft）飛機(jī)公司宣傳資料設(shè)計(jì)教科書期刊雜志 互聯(lián)網(wǎng)43.1 概念構(gòu)思與概念草圖概念構(gòu)思的形成 對各專業(yè)基本知識的全面了解創(chuàng)新的思想美學(xué)觀點(diǎn)概念構(gòu)思的體現(xiàn) 概念草圖（Conceptual Sketch）53.1 概念構(gòu)思與概念草圖概念草圖畫出多個候選方案，不要指望一開始就知道該怎么做在可能的情況下對多個方案都進(jìn)行分析和優(yōu)化63.1 概念構(gòu)思與概念草圖概念草圖來源：KirschbaumsAircraft DesignHandbook, AircraftDesign Aid and LayoutGuide73.1 概念構(gòu)思與概念草圖概念草圖

3、T1 “潮汐獵人” （330501）T9（330504） 83.1 概念構(gòu)思與概念草圖草圖的作用確定你對要設(shè)計(jì)的方案的整體印象勾畫出氣動布局表示出在哪里布置機(jī)組、有效載荷、乘員、起落架、發(fā)動機(jī)、燃油和主要的子系統(tǒng)用于總體設(shè)計(jì)的第一次近似 估算初始的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)93.2 飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)飛機(jī)運(yùn)動方程分析重力推力阻力升力來源：Introduction to Aeronautics:A Design Perspective103.2 飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)起飛重量 W0 (kg)動力裝置海平面靜推力 T (kg)機(jī)翼面積 S (m2)組合參數(shù)推重比 T/W0 翼載

4、荷 W0 /S (kg/m2)113.2 飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù) 符號與單位說明123.2 飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)Sizing參數(shù)選擇；定參數(shù)133.3 初步重量估計(jì)起飛重量的構(gòu)成 乘員有效載荷燃油空機(jī)重量143.3 初步重量估計(jì)空機(jī)重量估計(jì)對不同類型的飛機(jī)，可以統(tǒng)計(jì)出一定的趨勢153.3 初步重量估計(jì)空機(jī)重量估計(jì) We /W0 =AW0C K vsAA-公制C雙發(fā)渦輪螺槳飛機(jī)0.960.92-0.05噴氣式教練機(jī)1.591.47-0.10噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)2.342.11-0.13軍用貨機(jī)轟炸機(jī)0.930.88-0.07噴氣式運(yùn)輸機(jī)1.020.97-0.06Kvs= 可變后掠常數(shù) = 1.04 對

5、可變后掠機(jī)翼 = 1.00 對固定后掠機(jī)翼復(fù)合材料的應(yīng)用： 近似為We /W0 統(tǒng)計(jì)值的0.95倍163.3 初步重量估計(jì)燃油重量估計(jì)機(jī)上燃油“任務(wù)燃油”儲備燃油“死油”一級近似（First-order design） ： 假設(shè)任務(wù)所需燃油與飛機(jī)的重量成正比，則Wf /W0 近似地與飛機(jī)重量無關(guān)根據(jù)任務(wù)段重量比計(jì)算任務(wù)段重量比：飛機(jī)在某一任務(wù)段結(jié)束時的重量除以該任務(wù)段開始時的重量任意的第i段： 或173.3 初步重量估計(jì)燃油重量估計(jì)整個任務(wù)結(jié)束時的飛機(jī)重量Wx與初始重量W0之比等于各段重量比的乘積例如：183.3 初步重量估計(jì)燃油重量估計(jì)各種任務(wù)段的重量比估算方法暖機(jī)、起飛、爬升和著陸忽略下降

6、段任務(wù)段(Wi/Wi-1)暖機(jī)和起飛0.970爬升0.985著陸0.995193.3 初步重量估計(jì)燃油重量估計(jì)各種任務(wù)段的重量比估算方法巡航根據(jù)勃列蓋（Breguet）航程公式待機(jī)(Loiter) 根據(jù)續(xù)航時間公式V = 速度 (ft/s 或 m/s)R = 航程 (ft或m) E = 續(xù)航時間或待機(jī)時間C = 單位耗油率 L/D = 升阻比203.3 初步重量估計(jì)單位耗油率（SFC或C）單位時間內(nèi)產(chǎn)生單位推力所消耗的燃油量對不同類型的發(fā)動機(jī)可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)擬和注意單位！典型噴氣式發(fā)動機(jī)的 SFC: 1/hrmg/Ns巡航待機(jī)純渦輪噴氣式0.925.50.822.7低涵道比渦輪風(fēng)扇0.822.70

7、.719.8高涵道比渦輪風(fēng)扇0.514.10.411.3213.3 初步重量估計(jì)升阻比K （或L/D）是設(shè)計(jì)方案總體氣動效率的量度取決于兩個設(shè)計(jì)因素：機(jī)翼翼展 浸潤面積估算升阻比時常用的另一個機(jī)翼設(shè)計(jì)參數(shù)： 展弦比=翼展的平方機(jī)翼參考面積等效展弦比=aMacmaxaC噴氣教練機(jī)4.737-0.979噴氣戰(zhàn)斗機(jī)（格斗） 5.416-0.622噴氣戰(zhàn)斗機(jī)（其它） 4.110-0.622軍用運(yùn)輸/轟炸機(jī)5.570-1.075噴氣運(yùn)輸機(jī)7.500等效展弦比=翼展的平方/（機(jī)翼和鴨翼面積） 223.3 初步重量估計(jì)升阻比Sjr/S （或Swet/Sref）等效展弦比 l2/S浸潤展弦比 l2/Sjr概念

8、草圖+233.3 初步重量估計(jì)升阻比最大升阻比！243.3 初步重量估計(jì) 燃油重量估計(jì)在不考慮有效載荷投放的情況下，任務(wù)過程中的總重減少，必然是燃油消耗所致任務(wù)中消耗的燃油一般情況下，可假定余油儲備和死油占6%253.3 初步重量估計(jì) 存在投放有效載荷段的剖面分析方法例：設(shè)總共14段，第7段投放有效載荷W7dropped，則重量比其中263.3 初步重量估計(jì)存在投放有效載荷段的剖面分析方法（續(xù)）著陸重量：任務(wù)中消耗燃油：總的燃油重量：273.3 初步重量估計(jì)一級近似法 （First-order design method）! 任務(wù)段中不得進(jìn)行有效載荷的投放 迭代通常只須幾次就可以收斂283.4 權(quán)衡研究（Trade Studies） 方案研究中的一個重要環(huán)節(jié)是與用戶一道評審和仔細(xì)分析設(shè)計(jì)要求 通過對要求中的項(xiàng)目進(jìn)行變化，可以分析出該項(xiàng)目對起飛總重的影響，進(jìn)而更合理地確定要求的取值 還可以反映出新技術(shù)（如采用某種復(fù)合材料）對設(shè)計(jì)的影響293.4 權(quán)衡研究（Tr