飛機(jī)總體設(shè)計(jì)大作業(yè)

1、飛機(jī)設(shè)計(jì)要求噴氣支線飛機(jī)有效載荷：70人，75kg/人，每人行李重20kg巡航速：0.7Ma最大飛行高度：10000m航程：2300km待機(jī)時(shí)間：45分鐘爬升率：010000m25分鐘起飛距離：1600m接地速度相近飛機(jī)資料收集:飛機(jī)型號(hào)載客量最大起飛重量(kg)巡航速度(M)航程(km)飛行圖度(m)ARJ-2178405000.82222511900CRJ-70070330000.78265611000ERJ82333412000:、飛機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì)正常式布局：技術(shù)成熟，所積累資料豐富T型尾翼：避開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴流的不利干擾，但重量較重機(jī)身尾部單垂尾后掠翼：巡航馬赫數(shù)0.7

2、，后掠翼能有效提高臨界馬赫數(shù)，延緩激波的產(chǎn)生，避免過(guò)早出現(xiàn)波下單翼：氣動(dòng)干擾經(jīng)整流后可明顯降低，結(jié)構(gòu)布置容易，避免由于機(jī)翼離地太高而出現(xiàn)的問(wèn)題-發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)目和安裝位置：雙發(fā)短艙式進(jìn)氣、尾吊布局，可以保持機(jī)翼外形的干凈，流過(guò)機(jī)翼的氣流免受干擾。-起落架的型式和收放位置：前三點(diǎn)可以顯著提高飛機(jī)的著陸速度，具有滑跑穩(wěn)定性，飛行員視界要求易于滿足，可以強(qiáng)烈剎車，有利于減小滑跑距離。安裝于機(jī)身三、確定主要參數(shù)重量的預(yù)估1 .根據(jù)設(shè)計(jì)要求：洲亢程:Range=2800nm=5185.6km隹航速度：0.8M隹航高度:35000ft=10675m；聲速:a=576.4kts=296.5m/s2 .預(yù)估數(shù)據(jù)（參

3、考統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）前油率C=0.6lb/hr/lb=0.0612kg/（hN）（涵道比為5）力阻比L/D=143 .根據(jù)Breguetl亢程方程:,WinitialRangeln(-n-)二Wf.,aLfinalIIMCD代入數(shù)據(jù)：Range=1242nma=581Knots巡航高度35000ft)C=0.5lb/hr/lb(涵道比為5)L/D=14M=0.7計(jì)算得：WfinalWfuelcruise二Wo一Wendofcruise二Wo-Wfinalfuelcruise0.103Wto4.燃油系數(shù)的計(jì)算飛行任務(wù)剖面圖WF1/Wto=0.001Wf2/Wto=0.001WF3/Wtou0.002Wf

4、4/Wto=0.016WF5/Wto=0.187WF6/Wto=0.000Wf7/Wto=0.003WF8/Wto=0.0491 EngineStartandWarmup2 Taxiout3 Takeoff4 Climb5 Cruise6 Descent7 LandingandTaxiin8 ReserveFuel總的燃油系數(shù):也坐叫叫膽膽也叫Wto-Wt0叫Wt0Wt0Wt0Wt0Wt0Wfuel一二0.0010.0010.0020.0160.1030.0000.0030.049=0.175Wt05 .根據(jù)同類飛機(jī)，假設(shè)3個(gè)最大起飛重量值Wt080000lbs100000lbs120000l

5、bsWfuel14000lbs17500lbs21000lbsWpayload14600lbs14600lbs14600lbsemptyavail51400lbs67900lbs84400lbs重量關(guān)系圖交點(diǎn)：(30723kg,18688kg)6 .所以最終求得的重量數(shù)據(jù):W-empty18688kg0.608WfM5376kg0.175Wpayload6650kg0.216Wto30723kg1推重比和翼載的初步確定界限線圖著陸距離進(jìn)近速度抗風(fēng)要求0.80.70.60.5-L，0.40.3巡航0.2巡航1平衡場(chǎng)長(zhǎng)比重推需二航mfLF帆，:時(shí)也知尤司仟君tg打附HJIO-Url-Ali吟陽(yáng)山6

6、000翼載荷(N/m2)階段爬于飛距離地毯圖4x10地毯圖5.5of18,285-20,000Power-to-weightratio5.6:153:15.2:1Overallpressureratioatmaxrpower21:128:1-28.5:129:1Bypassratio6215:15:1五、機(jī)身外形的初步設(shè)計(jì)1 .客艙布置單級(jí)：全經(jīng)濟(jì)艙14排每排5人共70人座椅寬度：20in過(guò)道寬度：19in座椅排距：32in客艙剖面圖:1加12 .機(jī)身外形尺寸當(dāng)量直徑：3.4m前機(jī)身長(zhǎng)度4.32m中機(jī)身長(zhǎng)度：13.97m后機(jī)身長(zhǎng)度7.62m機(jī)身總長(zhǎng)：25.9m上翹角：14deg長(zhǎng)徑比九=7.6

7、（M較低時(shí)，選用較小長(zhǎng)徑比）六.機(jī)翼外形設(shè)計(jì)CL=(W/S)/(0.5pV2S)=0.496選擇超臨界翼型，由升力系數(shù)C50.496(翼載荷為4500N/m2),選擇型號(hào)為NASASC(2)-0404NASASC(2)-0404。加一-ClICOttierOtherSimiiljii-Ainloib(USA,史魯Q503i口eg：JErCxnMj1MiiT二怕Sf*期rlASASC(2,J!O4-Di3NACA16-0Q6irpnjHTOflHT05歸wmlGDE443ClckplatforjpMtkigc河ml日厘前wiailaNeUlilGicWM：40%MaifCL；口495Camtac

8、:0.5蛛MaKCLangln:6QjTii-u.ilingedgeaibgle:8&aManIUD:1141lsw佃加日期：728%MsihUDjungIb:如L4)Cl520L電MngedgerjMfluB：。盹0713lallangk*:05Zero-liftangtei-151 .展弦比AR=82 .梯度比入=0.4,原因：升力分布接近橢圓形，誘導(dǎo)阻力較小，有利于減輕機(jī)翼重量和起落架布置。圖如下：85.02_51.661.251.03.后掠角：A=25后掠角不能太多太小，變化如下圖:0.03(UP0.01044.機(jī)翼厚度分布：平均厚度取0.10變化如圖：阻力發(fā)散M大約是0.810.8。

9、5.機(jī)翼參數(shù)如下:面積S=66.64m2展長(zhǎng)L=23.08m弦長(zhǎng)=25/Z(l+2)=4.12m氣動(dòng)弦長(zhǎng)：=3.06m前緣后掠角：=J./_=1.54平均氣動(dòng)弦長(zhǎng)到翼根距離為4.02m機(jī)翼平面圖如下：6 .機(jī)翼安裝角：翼型迎角2時(shí)CL=0.4818可取，iw=2扭轉(zhuǎn)角采用負(fù)扭轉(zhuǎn)：可以延緩翼梢氣流失速。7 .米用上反角：增加側(cè)向穩(wěn)定性和荷蘭滾穩(wěn)定性。并且可以增加外掛和地面距離據(jù)統(tǒng)計(jì)值，中平尾取上反角4。8 .翼梢形狀：采用翼梢小翼結(jié)構(gòu)，可以減少翼梢外氣流漩渦效應(yīng)，對(duì)漩渦進(jìn)行遮擋，并且翼梢渦在翼梢小翼上產(chǎn)生升力，方向向前，減少阻力。9 .內(nèi)翼后緣擴(kuò)展：可以增加根部弦長(zhǎng)，便于起落架布置，降低根部弦剖

10、面升力系數(shù)，便于氣動(dòng)設(shè)計(jì)10 .增開(kāi)裝置選擇：(ACL)(ACL)?D=0.85cosA1/4=1.2血力噓飛-1*07(C1m施飛，皿工)=1.8可以選擇三縫襟翼和前緣縫翼結(jié)合。襟翼相又t弦長(zhǎng)C襟/C=0.35襟翼展長(zhǎng)L襟=8m11 .副翼選擇：根據(jù)統(tǒng)計(jì)，可取如下數(shù)據(jù)：S副/S=0.0625c副/c=0.25L副/L=0.25偏角=3012 .擾流片布置在后緣襟翼前面13 .燃油容積計(jì)算，根據(jù)公式:420必的小0.89%+049)/幺犬=5833kg5376kg符合要求。14 .機(jī)翼到機(jī)身前頭距離X.25m.a.c=46%xLs=11.6815.機(jī)翼外形如圖:尾翼1 .平尾外形參數(shù):縱向機(jī)身

11、容量參數(shù)：一）一，=1.47其中:n;u,最大機(jī)身寬度上海機(jī)身長(zhǎng)度.又v機(jī)翼參考面積gv機(jī)翼平均氣動(dòng)弦長(zhǎng)由縱向機(jī)身容量參數(shù)與平尾容量的關(guān)系:縱向機(jī)身容量參數(shù)與平尾容量的關(guān)系可以得到：平尾容量Vh=4.352*32%=1.39其中：32%是重心變化范圍取尾力臂LH=50%lFus=12.95m,AR=4.0,入=0.4,z=30由公式:其中：機(jī)翼面積S=66.64M2,機(jī)翼平均MAC=3.06M可得：平尾面積SH=21.88m2,展長(zhǎng)l=9.36m,c根=3.3m,c尖=1.32m,平尾MAC=2.34m由統(tǒng)計(jì)值：升降舵弦長(zhǎng)取Ce/C=0.32平尾相對(duì)厚度t/c=0.06其中：C為平尾弦長(zhǎng)，t為

12、厚度翼型選擇：NACA0006平尾形狀如圖:2 .垂尾尾外形參數(shù):航向機(jī)身容量參數(shù):=0.195其中：日如最大機(jī)身高度上舊機(jī)身長(zhǎng)度人機(jī)翼參考面積公機(jī)翼展長(zhǎng)由航向機(jī)身容量參數(shù)與垂尾容量的關(guān)系:航向機(jī)身容量參數(shù)與垂尾容量的關(guān)系可以得到：垂尾容量Vv=0.098取尾力臂Lv=50%LFUS=12.95mAR=1.5,入=0.8,x=30由公式:廠SyS4r其中：機(jī)翼面積S=66.64Mf,機(jī)翼展長(zhǎng)bw=23.08m可得：S/S=17.4%垂尾面積S/=11.64m2,展長(zhǎng)l=4.2m,c根=3.07m,c尖=2.46m,垂尾MAC=2.77m由統(tǒng)計(jì)值：方向舵弦長(zhǎng)取Ce/C=0.30垂尾相對(duì)厚度t/c

13、=0.09其中：c為垂尾弦長(zhǎng)，t為厚度垂直尾翼翼型：NACA0008垂尾形狀如圖：七、發(fā)動(dòng)機(jī)短艙初步布置已知：DF=49in涵道比仙=5總壓比28最大使用馬赫數(shù)0.8總空氣流量Wa=666.6lb/s進(jìn)氣道唇口直徑DIHDIH=0.037Wa+32.2在無(wú)風(fēng)海平面和ISAF起飛額定推力的總空氣流量Wa=666.6lb/sDIH=0.037*666+32.2=56.84in=1.44m主整流罩最大高度MhMh=1.21DF風(fēng)扇直徑DF=49in=1.22mMh=1.21*1.22m=1.48m主鎮(zhèn)流罩長(zhǎng)度LCLC=2.36EF-0.01(DFMmo)2最大出用馬赫數(shù)Mmo=0.8LC=2.36*

14、1.22-0.01*(1.22*0.8)2m=2.87m風(fēng)扇出口處主整流罩直徑DFODFO=(0.00036Wa-5.84)2=49.56n=1.26mDMG_I2DMG=(0.000475JWa4.5)=37in=0.94m核心發(fā)動(dòng)機(jī)氣流出口處整流罩直徑DJ2.2DJ=(18-55*k)0.5WhereK-則重心在平均氣動(dòng)弦長(zhǎng)的位置/口13.14-10.92,/得Xg=X100%=72.55%3.062 .飛機(jī)重心位置的調(diào)整(1)調(diào)整機(jī)翼A_1$=得X機(jī)翼=1.32可知機(jī)翼需向前移動(dòng)1.32m即X機(jī)翼=12.17-1.32=10.85m(2)調(diào)整裝載、設(shè)備得X裝載=-5.4m得X裝載=11.

15、98-5.4=6.58m則得最終機(jī)翼重心為XG=11.976m11.975-10.92即XG=X100%=34.48%3.06十、氣動(dòng)特性分析1 .全機(jī)升力線斜率:為因子：=1.29機(jī)翼的升力線斜率：仃工口it=2乃4厘/（/冗+2）=5.02=6.48全機(jī)的升力線斜率：其中：歲為校正常數(shù)，通常取值為3Z應(yīng)為飛機(jī)機(jī)身的最大寬度；匕為機(jī)翼的展長(zhǎng)；工,為外露機(jī)翼的平面面積:9”卬為全部機(jī)翼平面面積4dh=3.4m,b=23.08m,Set=56m2,Sgross=66.6m2,Ar=8最大升力系數(shù)：J=14*（1+0.064%）%=1.682 .后緣襟翼產(chǎn)生的升力增量：_2+%如+5。助（/_1V

16、ac3ALjiap-TE勺四口加呼一）C0$,%懈右皿是常數(shù)，對(duì)后緣襟翼取值為2.1X3用如為襟翼的偏轉(zhuǎn)角；/年機(jī)翼帶襟垂段的展長(zhǎng)（含穿過(guò)機(jī)身的部分）與全機(jī)翼展長(zhǎng)的比例因子;冊(cè)學(xué)二勺歷；A.為機(jī)翼1/4弦線后掠角，單位是南度（說(shuō)g）.當(dāng)起飛時(shí)Bflap=20,當(dāng)著陸時(shí)Bflap=45,bf/b=0.7,Aochd=25采用三縫襟翼可以計(jì)算的：起飛時(shí)升力增量為0.6著陸時(shí)升力增量為1.33 .前緣襟翼產(chǎn)生的升力增量:CgeoflapCOSQchd=0.33其中：bflap=1.0fiSeo取值變?yōu)?.0470；竹須為前緣襟翼段屣長(zhǎng)與全機(jī)翼展長(zhǎng)的比例，定義同后緣襟翼一4.升致阻力因子：巡航構(gòu)型的升

17、致阻力因子為：=0.049起飛時(shí)升致阻力因子為：日翁卜仁詈WOQO7=0.05著陸時(shí)升致阻力因子為：K二與二10”.”-0.000487+0,007=0.03775 .部件的濕潤(rùn)面積計(jì)算：機(jī)翼：5.1. =S外露【L977+52(t/c)=56x(1.977+0.52x0.10=113.6m2平尾：S,x=S外露1L977+0.52(t/c)=21.88x(1.977+0.52x0.06)=43.9m2垂尾：=Sffil77+0.52(t/c)=11.64x(1.977+0.52x0.08=23.5m2機(jī)身:.511-K=3,14=276.8其中：其中：K=7T(對(duì)于楠圓截面)N俯-俯視圖面積

18、/側(cè)-俯視圖面積短艙：皿=.(4俯+/制)/2=13.3m26 .巡航下的極曲線：.摩擦阻力系數(shù)：.4Cf-nnbU(log1)(1+cA/2)其中：工b.c,，楠乳取值分用為人0453任2幫，d=0.53;，州詢妻琳歌為；馬版.湍流與層流混合情況下的摩擦阻力系數(shù)：f1才朋呼白了rurbkb)其中：Xmf=0.74,XT/Lb=0.1對(duì)機(jī)翼：Nr=1.81x10A7Cf=2.812x10A-3對(duì)平尾：Nr=1.38x10A7Cf=2.54x10A-3對(duì)垂尾：Nr=1.64x10A7Cf=2.47x10A-3對(duì)機(jī)身：Nr=2.01x10A7Cf=2.40x10A-3對(duì)短艙:Nr=0.83x10A

19、7G=2.76x10A-3.形阻因子：機(jī)翼形阻因子：=1.02平尾形阻因子：*產(chǎn)1+01(I-0E93蒜)2+4(+240(c)；=1.124垂尾形阻因子：%*=。.52十4(6m+240(“。)：=1.188其中：己ht=0.5WL為算面的平物相對(duì)厚度；彘為平尾安裝位置因子，計(jì)算公式為乙=為以,4為機(jī)身的最大商度：為為平尾安裝位置的更對(duì)值,當(dāng)平尾要裝在機(jī)身上比4粟苴為平尾平面到機(jī)身豺面的柜高；當(dāng)平尾嫖在垂尾上時(shí)，4邛值為平尾平面到垂尾瓶的距離。機(jī)身形阻因子：。市、r白丫如位=1+0.0025竽+60尸1)I)=1.154其中：lfuse=25.93m,dv=3.4m短艙形阻因子：中:1171

20、+0一IX.nac)_=1.37其中：dnac=1.4mLanc=2.87m(3).零升阻力：TJmH一f=1DO1J甲=1.30566.64=0.0196其中：“是第i部件的形阻因子；當(dāng)是第田部件的摩擦系數(shù)；5、是第7部件的濕潤(rùn)面積.Sr是機(jī)翼參考面積.巡航下極曲線圖：Cd=Cd0+Qi=0.0196+0.049C2圖形如下：7.起飛著陸時(shí)時(shí)的極曲線:.起飛時(shí)：.摩擦阻力系數(shù)：ACf-bT79(log，)(1+cM-)其中：A.b,c,，牖題取值分別為”055,片2,58,”0441rf=0,58;此是當(dāng)前詢觸的就教3山川孫M仙行弱上湍流與層流混合情況下的摩擦阻力系數(shù)：CF1frurtlb)

21、其中：Xmf=0.74,Xr7Lb=0.1,M=0.167對(duì)機(jī)翼：Nr=0.49x10A7Cf=3.11x10A-3對(duì)平尾：Nr=0.37x10A7Cf=3.27x10A-3對(duì)垂尾：Nr=0.44x10A7Cf=3.18x10A-3對(duì)機(jī)身：Nr=0.55x10A7Cf=3.06x10A-3對(duì)短艙：(Xi/Lb=0.2)Nr=2.3x10A6Cf=3.56x10A-3.零升阻力：/f的設(shè)i=ls0FT.起落架放下引起的阻力增量：AC.j,c=(2.85x10-5JT+0.294)ZJjLCjt,1Ztz/=0.0176襟翼放下引起的阻力增量為：1de(c器皿圾亡卜&=2.7x10A-5(5).起

22、飛總阻力：Cb=Cb0+Cbi+Cb-L(+CD0-fiop=0.022+0.050C2+0.0176+0.0000272=0.0396+0.050C2(6).起飛時(shí)極曲線圖：.著陸時(shí)：(1).摩擦阻力系數(shù):J-0.58;0.294)A.Ttarb(logNr/(1+cAf2)其中：工及c.d為常羯取值分嬲M二(U534=2.58,c=0144,“是輔族魁的宵酬“二(p/勾孫財(cái)力飛行騎士湍流與層流混合情況下的摩擦阻力系數(shù):其中：Xmf=0.74,XT/Lb=0.1,M=0.206對(duì)機(jī)翼：Nr=0.53x10A7Cf=3.07x10A-3對(duì)平尾：Nff0.40x10A7Cf=3.22x10A-3

23、對(duì)垂尾：Nrf0.48x10A7Cf=3.13x10A-3對(duì)機(jī)身：Nrf0.59x10A7Cf=3.02x10A-3對(duì)短艙：Nrf0.24x10A7Cf=3.53x10A-3(Xr/Lb=0.15).零升阻力：一:二1J廳=0.022.起落架放下引起的阻力增量：G.第=:(2.85xIO-耳篙+,印.襟翼放下引起的阻力增量為：I(c(e尤可卯068x107%-0,00533%+0.041617T-西明國(guó)-)Jap=1.4x10A-4.著陸時(shí)總阻力：Cb=Cb0+Cbi+Cb-L(+Cb0-fiop=0.022+0.0377C2+0.0176+0.00014=0.0396+0.0377C2.著陸時(shí)極曲線圖：8.第二階段爬升單發(fā)停車時(shí)極曲線：.Cb0=0.022.襟翼放(起飛