中型公務(wù)機(jī)總體設(shè)計(jì)報(bào)告

1、飛機(jī)總體設(shè)計(jì)報(bào)告中型固定翼公務(wù)機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告 小組成員： 011110308 張 澤 011110313 徐 可 011110315 尹建浩 011110320 張 權(quán) 011110325 楊 根飛機(jī)設(shè)計(jì)要求課題：八座中型固定翼豪華公務(wù)機(jī)總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：安全、舒適有效載重：旅客8名，行李20kg/人。機(jī)組人員2名，共計(jì)承載950kg。飛行性能：巡航速度：0.75M最大航程：4000km起飛距離：1200m進(jìn)場(chǎng)速度：70m/s飛機(jī)總體布局1. 同級(jí)類似飛機(jī)部分參考資料飛機(jī)型號(hào)載荷（kg）起飛重量（kg)巡航速度（km/h)航程（km)飛鴻30091282078003346獎(jiǎng)狀XLS104391637

2、973441里爾40XR970952586032082. 確定飛機(jī)構(gòu)型1） 正常式 T型平尾，單垂尾正常式布局與鴨式布局對(duì)比優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)正常式布局1.技術(shù)成熟，所積累的經(jīng)驗(yàn)和資料豐富，設(shè)計(jì)容易成功 。2.保證飛機(jī)具有良好的亞、跨音速氣動(dòng)特性。1.機(jī)翼的下洗對(duì)尾翼的干擾往往不利，布置不當(dāng)配平阻力比較大。鴨式布局1.全機(jī)升力系數(shù)較大；2.L/D 可能較大；3.在相同的跑道距離上，鴨翼布局比常規(guī)布局滑跑距離更少1.鴨翼在大迎角時(shí)誘導(dǎo)阻力較大，其失速也早于機(jī)翼。2.而且鴨翼的渦流可能導(dǎo)致飛機(jī)縱向和橫側(cè)的不穩(wěn)定性增大。 T平尾的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)T平尾1.避免機(jī)翼下洗氣流和螺旋漿滑流的影響： a.減小尾翼振動(dòng)；

3、 b.減小尾翼結(jié)構(gòu)疲勞； c.避免發(fā)動(dòng)機(jī)功率突 然增加或減小引起的駕駛桿力變化2.利用端板效應(yīng)，氣動(dòng)效率增加，垂尾的面積可適當(dāng)減小3.“失速”警告（安全因素）4.外形美觀（市場(chǎng)因素）1.增加垂尾的結(jié)構(gòu)重量2.接近“失速”時(shí)平尾可能失效。2) 機(jī)翼：后掠翼，下單翼巡航速度為0.75M之間，處在跨音速之間，所以，我們采用小展弦比的后掠翼，后掠角大約在25左右，這樣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)波阻。3）兩臺(tái)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)尾吊考慮對(duì)飛機(jī)的駕駛比較容易，噪音小，符合易操縱性和舒適性的要求。4）起落架：前三點(diǎn)式，安裝在機(jī)身上飛機(jī)三視圖草圖展示： 主視圖 俯視圖 側(cè)視圖 機(jī)身外形的初步

4、設(shè)計(jì)客艙布置：頭等艙標(biāo)準(zhǔn)8座，添加4張辦公桌示例如下座椅排距：1.0m座椅寬度：0.59m過(guò)道寬度：0.5520m客艙布置如下客艙剖面如下飛機(jī)長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)：長(zhǎng)徑比低速M(fèi)0.7高亞音速M(fèi)1.26981310201.22.01.72.646233457噴氣式公務(wù)機(jī)一般設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)=79.5=2.55（deg)=611本次公務(wù)機(jī)客艙布置最終設(shè)計(jì)參數(shù)=1.5=3.0=7.1（deg)=8m總長(zhǎng)14.21m前機(jī)身3.02m中機(jī)身5.16m后機(jī)身6.03m上翹角6.25deg機(jī)身外形草圖：確定主要參數(shù)1 重量的預(yù)估1根據(jù)設(shè)計(jì)要求：航程:Range2800nm=5185.6km巡航速度:0.8M巡航高

5、度:35000 ft=10675m；聲速:a=576.4kts=296.5m/s 2預(yù)估數(shù)據(jù)（參考統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）耗油率C0.6lb/hr/lb=0.0612kg/(hN)（涵道比為6）升阻比L/D 17.63根據(jù)Breguet航程方程： 代入數(shù)據(jù)：Range = 2800 nm；a = 576.4 Knots (巡航高度35000ft)C = 0.6 lb/hr/lb (涵道比為6)L/D = 17.6M = 0.8計(jì)算得： 4燃油系數(shù)的計(jì)算飛行任務(wù)剖面圖1Engine Start and Warmup2Taxi out3Take off4Climb5Cruise6Descent7Landing

6、and Taxi in8Reserve Fuel總的燃油系數(shù)：5根據(jù)同類飛機(jī)，假設(shè)3個(gè)最大起飛重量值10,000 lbs15,000 lbs20,000 lbs2290lbs3435 lbs4580lbs2109 lbs2109 lbs2109 lbs5601 lbs9456 lbs13311 lbs重量關(guān)系圖交點(diǎn)：(13923,8626)6所以最終求得的重量數(shù)據(jù)：8626 lbs 3886kg3188 lbs1436kg2109 lbs950kg13923 lbs6272kg2、 推重比和翼載的初步確定取翼載荷W/S=350kg/,推重比T/W=3.5N/kg發(fā)動(dòng)機(jī)選擇根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，取W/S

7、=400/m， T/=3.5N/kg， =6272kg，綜上，發(fā)動(dòng)機(jī)推力=10.76km=2416lb根據(jù)飛行高度和速度確定發(fā)動(dòng)機(jī)類型由設(shè)計(jì)巡航速度M=0.75，巡航高度=35000ft，故選擇渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，此類發(fā)動(dòng)機(jī)亞音速時(shí)不加力的耗油率較低，加力比較大，能適應(yīng)各種類型的飛機(jī)。參考發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：指標(biāo)型號(hào)Thrust(lb)SFCDLegthWeightTFE73135000.5140”50”734JT15D30000.5528”61”630PW50030000.4427”75”765FJ44-223000.45621”40”445考慮到設(shè)計(jì)飛機(jī)的推力，及發(fā)動(dòng)機(jī)本身質(zhì)量、尺寸、耗油率、經(jīng)濟(jì)性等

8、因素，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)JT15D-5,具體參數(shù)如下： 起飛推力1290daN最大連續(xù)推力1290daN推重比4.264.69直徑686mm起飛耗油率 0.562kg/(daNh)空氣流量37.8kg/s涵道比2.0長(zhǎng)度1600mm總壓比12.6渦輪進(jìn)口濕度1013C質(zhì)量291.5kg機(jī)翼外形初步設(shè)計(jì)1 翼型： 后掠翼，超臨界翼型W=L=qSCL-得CL=(W/S)*(1/q)近似認(rèn)為翼型的Cl等于三維機(jī)翼的CLCl=350*9.80.5*0.388*(296.5*0.75) 2=0.36亞音速飛機(jī)的相對(duì)厚度多在10%至14%，選取10%超臨界翼型NASA SC(2)-0410超臨界翼型 二機(jī)翼平

9、面形狀的設(shè)計(jì)，計(jì)算平均氣動(dòng)弦的位置和長(zhǎng)度：1.展弦比：公務(wù)機(jī)展弦比5.08.8， 參考翼載荷及其他同類飛機(jī)，取AR=7。 根據(jù)翼載荷求得機(jī)翼面積S=17.92 ，則=11.20m2.后掠角：25影響如下圖所示：3.梯形比：0.60.4，根據(jù)Prandtl 機(jī)翼理論，當(dāng)升力分布為橢圓形時(shí)，誘導(dǎo)阻力最小，當(dāng) =0.4 時(shí) ，升力分布接近橢圓形，故許多低速飛機(jī)為0.4 左右，所以取=0.44.機(jī)翼平均厚度：公務(wù)機(jī)平均相對(duì)厚度一般在10%12%之間，取10%。后掠角與相對(duì)厚度對(duì)阻力發(fā)散馬赫數(shù)的影響：5.機(jī)翼參數(shù)如下：面積S=17.92m2 展長(zhǎng)=11.2m弦長(zhǎng) =2.28m =0.91m氣動(dòng)弦長(zhǎng)：=1

10、.69m前緣后掠角與四分之一弦線后掠角的關(guān)系：，27.81平均氣動(dòng)弦長(zhǎng)到翼根距離=2.40m6.機(jī)翼安裝角：翼型迎角2時(shí)CL= 0.4818可取，iw=27.機(jī)翼扭轉(zhuǎn)角：扭轉(zhuǎn)角采用負(fù)扭轉(zhuǎn)，公務(wù)機(jī)、噴氣運(yùn)輸機(jī)負(fù)扭轉(zhuǎn)角：07，取58. 機(jī)翼上反角的確定： 對(duì)于 “T” 平尾和下單翼布局，上反角為3 左右。亞音速后掠翼，下單翼，上反角為37。由于采用“T” 平尾和下單翼布局，后掠翼，所以取上反角為3 。9.翼梢形狀的選擇：采用UPSWEPT翼梢小翼。對(duì)翼梢處的旋渦進(jìn)行遮擋，翼梢小翼設(shè)計(jì)成有彎度，翼梢渦在小翼產(chǎn)生升力， 這個(gè)升力方向向前，可減小總阻力 。10. 內(nèi)翼后緣擴(kuò)展：無(wú)內(nèi)翼后緣擴(kuò)展。11. 增

11、升裝置的選擇： 選取后緣雙縫富勒襟翼。12. 副翼外形的選擇： 相對(duì)面積 S副 /S = 0.06相對(duì)弦長(zhǎng) c副 /c = 0.25相對(duì)展長(zhǎng) L副 /L = 0.30偏角 d 副= 28 位置位于半展長(zhǎng)的70%13.擾流板位置：擾流板位于后緣襟翼的前面。3 尾翼1.確定平尾容量和垂尾容量計(jì)算縱向/航向機(jī)身容量參數(shù)，查圖得平尾和垂尾容量縱向機(jī)身容量參數(shù)：（）*（）/=1.73平尾容量：0.864航向機(jī)身容量參數(shù)：()*()/=0.315垂尾容量：0.0932.預(yù)估尾力臂的長(zhǎng)度平尾尾力臂=50%X機(jī)身長(zhǎng)度=7.1m垂尾尾力臂=90%X(tanX1/4)X0.5X機(jī)身長(zhǎng)度=2.24m3. 根據(jù)尾容量和尾力臂長(zhǎng)度，計(jì)算平尾和垂尾的面積4. 確定平尾和垂尾的外形數(shù)據(jù)平尾：展弦比 4.0 梯形比 0.40 升降舵弦長(zhǎng) 0.35 相對(duì)厚度 0.07 后掠角 30垂尾： 展弦比 1.2 梯形比 0.70 升降舵弦長(zhǎng) 0.30 相對(duì)厚度 0.07/=0.30 =1.107/=0.15 =1.2495發(fā)動(dòng)機(jī)短艙初步布置發(fā)動(dòng)機(jī)短艙初步設(shè)計(jì)由于所選發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，因此選用混合式短艙結(jié)構(gòu)。進(jìn)氣道唇口直徑DIH37.8kg/s83.92lb/sDIH主整流罩最大高度，取主整流罩長(zhǎng)度L