飛機(jī)總體設(shè)計(jì)3

飛機(jī)總體設(shè)計(jì)的第一次近似飛機(jī)總體設(shè)計(jì)第三講飛機(jī)設(shè)計(jì)教研室第三講：飛機(jī)總體設(shè)計(jì)的第一次近似概念構(gòu)思與概念草圖飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)初步重量估計(jì)權(quán)衡研究推重比與翼載荷概念構(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)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(dòng)機(jī)了解相關(guān)領(lǐng)域的最新水平氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、飛控系統(tǒng)、隱身技術(shù)…“勿在浮砂筑高臺(tái)”—候俊杰《深入淺出MFC》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(lái)源飛機(jī)的技術(shù)說(shuō)明書(shū)簡(jiǎn)氏飛機(jī)年鑒

（Jane‘sAllTheWorld’sAircraft）飛機(jī)公司宣傳資料設(shè)計(jì)教科書(shū)期刊雜志互聯(lián)網(wǎng)概念構(gòu)思與概念草圖概念構(gòu)思的形成對(duì)各專業(yè)基本知識(shí)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（ConceptualSketch）概念構(gòu)思與概念草圖概念草圖畫(huà)出多個(gè)候選方案，不要指望一開(kāi)始就知道該怎么做在可能的情況下對(duì)多個(gè)方案都進(jìn)行分析和優(yōu)化概念構(gòu)思與概念草圖概念草圖來(lái)源：Kirschbaum’sAircraftDesignHandbook,AircraftDesignAidandLayoutGuide概念構(gòu)思與概念草圖草圖的作用確定你對(duì)要設(shè)計(jì)的方案的整體印象勾畫(huà)出氣動(dòng)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(dòng)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)飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方程分析重力推力阻力升力來(lái)源：IntroductiontoAeronautics:ADesignPerspective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(dòng)力裝置海平面凈推力

T(kg)機(jī)翼面積S(m2)組合參數(shù)推重比T/W0翼載荷W0/S(kg/m2)飛機(jī)的主要總體設(shè)計(jì)參數(shù)符號(hào)與單位說(shuō)明參數(shù)《飛機(jī)總體設(shè)計(jì)》AircraftDesign:AConceptualApproach(mks)重量

m(kg)W

(kg)推力F(N)T(kg)重力G(N)

推重比F0/G0T/W0翼載荷m0/S(kg/m2)W0/S(kg/m2)升阻比K=CL/CDL/D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)！本講介紹的簡(jiǎn)化方法，僅適合用于既不進(jìn)行格斗，也不作裝載放的飛行任務(wù)！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)重量初步重量估計(jì)空機(jī)重量估計(jì)對(duì)不同類型的飛機(jī)，可以統(tǒng)計(jì)出一定的趨勢(shì)初步重量估計(jì)空機(jī)重量估計(jì)We/W0=AW0CK

vsA{A-公制}C雙發(fā)渦輪螺槳飛機(jī)0.96{0.92}-0.05噴氣式教練機(jī)1.59{1.47}-0.10噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)2.34{2.11}-0.13軍用貨機(jī)／轟炸機(jī)0.93{0.88}-0.07噴氣式運(yùn)輸機(jī)1.02{0.97}-0.06Kvs=可變后掠常數(shù)=1.04對(duì)可變后掠機(jī)翼=1.00對(duì)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(chǔ)備燃油＋“死油”一級(jí)近似（First-orderdesign）：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(wú)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(shí)的重量除以該任務(wù)段開(kāi)始時(shí)的重量任意的第i段：

或初步重量估計(jì)燃油重量估計(jì)整個(gè)任務(wù)結(jié)束時(shí)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：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段任務(wù)段(Wi/Wi-1)暖機(jī)和起飛0.970爬升0.985著陸0.995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(shí)間公式V=速度(ft/s或m/s)R=航程(ft或m)E=續(xù)航時(shí)間或待機(jī)時(shí)間C=單位耗油率L/D=升阻比初步重量估計(jì)單位耗油率（SFC或C）單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生單位推力所消耗的燃油量對(duì)不同類型的發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的SFC:1/hr{mg/Ns}巡航待機(jī)純渦輪噴氣式0.9{25.5}0.8{22.7}低涵道比渦輪風(fēng)扇0.8{22.7}0.7{19.8}高涵道比渦輪風(fēng)扇0.5{14.1}0.4{11.3}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(dòng)效率的量度取決于兩個(gè)設(shè)計(jì)因素：機(jī)翼翼展＆浸潤(rùn)面積估算升阻比時(shí)常用的另一個(gè)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）初步重量估計(jì)升阻比Sjr/S（或Swet/Sref）等效展弦比

l2/S浸潤(rùn)展弦比

l2/Sjr概念草圖+初步重量估計(jì)升阻比最大升阻比！巡航待機(jī)噴氣式飛機(jī)0.866L/DmaxL/Dmax螺旋槳飛機(jī)L/Dmax0.866L/Dmax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(guò)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(chǔ)備和死油占6%初步重量估計(jì)一級(jí)近似法（First-orderdesignmethod）

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權(quán)衡研究（TradeStudies）方案研究中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是與用戶一道評(píng)審和仔細(xì)分析設(shè)計(jì)要求

通過(guò)對(duì)要求中的項(xiàng)目進(jìn)行變化，可以分析出該項(xiàng)目對(duì)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