飛機總體設(shè)計方案報告

飛機總體設(shè)計任務(wù)二設(shè)計報告組號：第三組組內(nèi)成員：1月18日 摘要本小組在此文中對民用客機需求與發(fā)展作了簡要簡介，并通過記錄分析與計算完畢了任務(wù)所規(guī)定設(shè)計內(nèi)容。重要計算分析環(huán)節(jié)涉及：起飛重量計算，起飛推重比，翼載荷計算，翼型選取，外形幾何參數(shù)計算與選取，機身及艙室設(shè)計，飛機動力系統(tǒng)及燃油系統(tǒng)選取與計算，重量分析與重心計算，以及重要性能參數(shù)估算，飛機操穩(wěn)性分析和和飛行總體性能參數(shù)分析計算等。核心字：客機，寬體飛機，概念設(shè)計AbstractInthispaperourteamdescribetherequirementandthedevelopmentofcivilaircraftandcompletetheconceptualdesign，assignedbyprof，throughnumerousanalysesandcomputation.Themainstepsofanalysesandcalculationincludethecalculationoftakeoffgrossweight，thecalculationoftakeoffthrustweightratioandwingload，theselectionofairfoil’stype，thechoiceofcomponentsgeometryparameters，thedesignoffuselageandcabin，theselectionandcalculationofpropulsion&fuelsystem，theestimationofweightandthecheckofgravitycenter，wealsoanalyzethemainperformanceparameters，stabilitycontrolqualitiesandflightperformance.Atlast，wecheckaboutoverallperformanceoftheflight.Keyword：Airliner，Wide-bodyaircraft，Conceptualdesign目錄飛機總體設(shè)計 1任務(wù)二設(shè)計報告 1摘要 1Abstract 2第一章方案設(shè)計 51.設(shè)計背景 52.設(shè)計理念 63.設(shè)計要求 7第二章方案構(gòu)思與設(shè)計草圖 8第三章主要總體設(shè)計參數(shù) 91.估計升阻比 92.起飛重量W0的一階近似 93.推重比T/W的選取 104.翼載W/S的選取 105.機翼外形參數(shù)設(shè)計 116.尾翼外形參數(shù)設(shè)計 137.機身及艙室設(shè)計 147.1幾何參數(shù)估計 147.2客艙設(shè)計與布置 168.動力系統(tǒng)選擇 198.1發(fā)動機類型與選擇 198.2發(fā)動機布置 228.3進排氣系統(tǒng)設(shè)計 229燃油系統(tǒng)設(shè)計 239.1油箱類型選擇 239.2油箱的容積 249.3油箱的安全與防火 2410.起落架布置 2511.飛機三面圖 2612.三維建模 2813.重量分析 2914.配平及穩(wěn)定性分析 3315.主要設(shè)計參數(shù)匯總 33第四章主要性能參數(shù)估算 341.升力系數(shù)計算 341.1機翼 341.2機身 361.3平尾 361.4全機的升力系數(shù)計算 372.阻力系數(shù)計算 372.1機翼 372.2機身 382.3全機的阻力系數(shù)計算 392.4極曲線 393.全機焦點和重心后限位置計算 404.飛行性能估算 41參考文獻 42小組成員分工 42結(jié)束語 43致謝 47附錄1：小組成員設(shè)計需求分析一覽表 48附錄2：國內(nèi)在飛的大型客機基本介紹 49

第一章方案設(shè)計1.設(shè)計背景 隨著航空科學技術(shù)發(fā)展以及社會進步，地面交通已很難滿足人們出行需要，自飛機誕生以來，由于飛機迅速性、舒服性等長處，航空運送已成為蓬勃發(fā)展支柱型產(chǎn)業(yè)。在亞太地區(qū)，人們對于中型客機需求越來越大。波音在市場預(yù)測中預(yù)言從至2032年亞太地區(qū)將會增長12,820架新飛機，據(jù)所有地區(qū)之首。（如圖1所示）圖SEQ圖\*ARABIC1（ｋｍ）北京上海香港廣州東京首爾吉隆坡莫爾茲比港北京————————————————上海１０８０——————————————香港３０３３２０１１————————————廣州２４３４１６１３１２０——————————東京２４６０１７６１２９００２９００————————首爾９６０８７０２０９０２２２２１１６７——————吉隆坡４３５３３７５３２５２８２５５１５３２７４６１９————莫爾茲比港６３４７５２９７５０６１５１８０５０８９５６４５５２３８——表SEQ表\*ARABIC1表１為亞太地區(qū)重要都市距離，另查得數(shù)據(jù)（ｇｏｏｇｌｅｅａｒｔｈ）有亞太地區(qū)距離北京最遠都市是新西蘭，相距１０７６５．９３ｋｍ。此外亞太地區(qū)國家和地區(qū)有文萊、柬埔寨、印度尼西亞、日本、朝鮮、韓國、老撾、馬來西亞、馬紹爾群島、密克羅尼西亞聯(lián)邦、瑙魯、新西蘭、帕勞、巴布亞新幾內(nèi)亞、菲律賓、薩摩亞、新加坡、所羅門群島、泰國、東帝汶、湯加、圖瓦盧、瓦努阿圖、越南、中華人民共和國、臺灣地區(qū)、蒙古。在距離北京６０００ｋｍ范疇內(nèi)，除新西蘭之外所有國家首都所有在內(nèi)。見圖２。圖SEQ圖\*ARABIC2亞太地區(qū)2.設(shè)計理念在設(shè)計背景中咱們初步得出結(jié)論航程為６０００ｋｍ左右中型客機比較適合亞太地區(qū)?？紤]Ｎ＋３環(huán)保目的（見圖３），該機還應(yīng)具備較低燃油消耗率，污染物排放，以及噪聲，同步具備較好場地適應(yīng)性。即起飛距離較短，相相應(yīng)空管水平規(guī)定不高。圖SEQ圖\*ARABIC3ＮＡＳＡＮ＋３環(huán)保目的考慮到200座左右中型客機種類最多，數(shù)量最多，因而零部件通用性更強，便于設(shè)計裝配以及維修，客機載客數(shù)定為２３０人。3.設(shè)計規(guī)定重要設(shè)計規(guī)定：巡航速度０．８０Ｍａ巡航高度１１０００ｍ～１２０００ｍ起飛距離3000m著陸距離2500m航程６０００ｋｍ最大載客數(shù)２３０機構(gòu)成員２人行李總重

２３０爬升率389m/min任務(wù)剖面：圖SEQ圖\*ARABIC4任務(wù)剖面第二章方案構(gòu)思與設(shè)計草圖由于咱們設(shè)計客機，根據(jù)市場已有比較成熟既有機型，并受到諸多與安全性、經(jīng)濟性有關(guān)因素影響，其實概念草圖很容易畫出，并且并無過多選取余地。故采用正常式布局，后掠下單翼，翼吊發(fā)動機。如圖5所示。圖SEQ圖\*ARABIC5概念設(shè)計草圖第三章重要總體設(shè)計參數(shù)1.預(yù)計升阻比由概念草圖和經(jīng)驗值擬定浸潤面積比Swet/Sref≈6.3，展弦比初定為A=10，浸潤展弦比Awet=1.59，由經(jīng)驗曲線（書圖2.17）預(yù)計最大升阻比2.起飛重量W0一階近似依照任務(wù)剖面，不同任務(wù)區(qū)段重量比計算如下：暖機和起飛：依照經(jīng)驗，W1爬升：依照經(jīng)驗，W2巡航：航程R=6000km，發(fā)動機巡航時SFC=0.51/hr，巡航速度V=0.8M×295=849.6km/h，升阻比盤旋：盤旋時間E約為20分鐘，發(fā)動機盤旋時SFCC=0.41/hr，盤旋時升阻比為L/Dmax=20。降落：依照經(jīng)驗，W5W5燃油重量與起飛重量比：Wf空機重量與起飛重量比：采用復(fù)合材料，近似以為We商載：每個人體重加行李取180kg，2名機構(gòu)成員每人100kg，空乘14人每人70kg，為了滿足意外條件，每人重量加5kg并增長3名空乘。則Wcrew可得：W0=W迭代如下表：初始WWW0500000.481159931800000.4681525001000000.4621492751300000.4551457041400000.4531447361443000.452144346初步選用W0=144300kg，此時We3.推重比T/W選用a.依照公式((TW)依照普通渦扇發(fā)動機性能，TtakeoffTWb.依照經(jīng)驗曲線，TW初步選用其中較小者，T4.翼載W/S選用對于不同飛行階段和飛行條件擬定不同翼載并在其中取合理最小值。失速速度假設(shè)使用雙縫后退開縫襟翼，四分之一弦長后掠角為25°，由經(jīng)驗值知CLmax?2.5，失速速度VstallWS起飛距離起飛距離4000m，由經(jīng)驗公式知起飛指數(shù)TOP25=220CLtakeoffW爬升率假設(shè)爬升率為400m/min=6.7m/s，則爬升速度VC=1.25Vstall=80m/s，3500m海拔下q=12ρV2WS巡航11000m處qcruiseWS初步選用，W/S=540kg/m5.機翼外形參數(shù)設(shè)計依照翼載WS=540kg/m2和W0=144300kg機翼某些：機翼展長bw=選用1/4弦線后掠角X（1/4）=32°，巡航速度高亞音速，前緣后掠角X（0）大小為37.30度。綜合考慮下單翼及后掠角，上反角Γ為4度；機翼材料：翼梁與機身接頭某些采用高強度構(gòu)造鋼。機翼蒙皮分別采用抗壓性能好超硬鋁及抗拉和疲勞性能好硬鋁。為了減輕重量，機翼先后緣采用玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）或鋁蜂窩夾層（芯）構(gòu)造。尾翼構(gòu)造材料采用超硬鋁。并借鑒近年來機翼制造，如A350，上表面爭取某些使用輕型碳纖維增強材料扭轉(zhuǎn)角：3度根梢比2~6之間，初估四分之一弦線后略角17度，選取根梢比η為4，根部10m，尖部考慮翼尖小翼待定客機對機動性沒有過高規(guī)定，不采用邊條，外側(cè)低速副翼，內(nèi)側(cè)高速副翼，三縫后緣襟翼，每側(cè)機翼上表面有鋁制蜂窩構(gòu)造擾流片安裝角定為兩度機翼前緣半頂角：52.7度平均氣動弦長Cw翼型某些：考慮巡航速度達到0.8M，選用超臨界翼型。本機最大起飛重量較重，宜選用最大升阻比大翼型采用超臨界翼型NYU/GRUMMANK-1。圖8、圖9、圖10是NYU/GRUMMANK-1外形及升力特性曲線。圖SEQ圖\*ARABIC6NYU/GRUMMANK-1AIRFOIL圖SEQ圖\*ARABIC7氣動特性曲線圖SEQ圖\*ARABIC8氣動特性曲線（2）Reynoldsnumber：100,000MaxCl/Cd：39.81atα=4.25°Description：Mach=0Ncrit=9在雷諾數(shù)為100，000臨界密度為9時，該機翼最大升阻比為39.81，失速迎角4.25°。機翼翼尖有翼梢小翼以增大有效展弦比，減小誘導(dǎo)阻力。翼型為NACA0012。6.尾翼外形參數(shù)設(shè)計在保證足夠穩(wěn)定性和操縱性前提下考慮減輕重量因素，采用常規(guī)型尾翼。依照經(jīng)驗取平尾尾容量CHT=SHTLHTSWCW=1.0，尾臂長LHT=24m，平尾參照面積S依照經(jīng)驗取垂尾尾容量CVT=SVTLVTSWbW=0.09，尾臂長LVT7.機身及艙室設(shè)計7.1幾何參數(shù)預(yù)計依照機身長度與W0圖SEQ圖\*ARABIC9Lf=AW0c=0.366A擬定最大當量直徑Def=DWS+2CSW+2T幾點闡明：該截面尺寸比同級別飛機要大，必然會帶來成本上升，然而咱們以為這樣做是有必要并符合將來趨勢，理由如下：1.這里0.525系數(shù)項不為2而是8因素是座艙采用242布局，共八個座位。考慮到舒服性因素，座椅寬度選取要比同類型飛機略大，尚有一某些因素是有研究預(yù)測表白中華人民共和國人口肥胖率在將來10-類會有迅猛增長。據(jù)《信息時報》，歐洲空中客車公司宣布將在客機上設(shè)立尺寸更寬座位以滿足體胖乘客需求；薩摩亞航空已開始“論斤賣票”，將按乘客體重收費；尚有報道指出美國男女發(fā)胖已使飛機座位不合原則，美國聯(lián)邦政府規(guī)定飛機座椅強度原則以乘客體重170磅為準則。但是現(xiàn)時美國男子平均體重近194磅，女性平均體重為165磅，存在不安全因素。因此咱們不但要考慮座椅外形尺寸與否適當，其強度也需注意。2.同樣地，出于舒服以及空間需求，走廊過道長度也略取大某些，這也是一種機型將來趨勢，例如空客A350其截面長度已達到5.58m！它在《aviationweek》就將其寬闊過道作為主打點做過廣告。有趣是B777針對此專門也做廣告聲明其寬度比A350還大，可見截面重要性。綜上所述，犧牲一某些經(jīng)濟型來增進舒服性是可行，它所帶來潛在利益也許更大。圖SEQ圖\*ARABIC10如上圖，A350XWB內(nèi)部布置寬闊B．選定長徑比參照同類型飛機，并依照經(jīng)驗數(shù)據(jù)圖SEQ圖\*ARABIC11選取θfc=13°；lfd注：lfdf取值略微超過圖表，是由于參看同級型和比較新飛機其lfcdf7.2客艙設(shè)計與布置客艙設(shè)計中考慮因素繁多，故以列表形式闡明艙內(nèi)布置與特性項目闡明備注(選取理由與優(yōu)勢)剖面圓形減少成本，受力性好艙位級別與座椅布置頭等艙222布局/3列頭等艙相對削減數(shù)量商務(wù)艙242布局/5列越來越多乘客樂意選取商務(wù)艙，恰當提高比例可使利潤越高超級經(jīng)濟艙(PremiumEconomyClass)242布局/1至3列將經(jīng)濟艙再一次分級細化，簡樸來說可以考慮將經(jīng)濟艙最靠前一排設(shè)為超級經(jīng)濟艙，因其前面沒座位，空間更大?；?qū)ＴO(shè)一區(qū)段，提供更優(yōu)質(zhì)服務(wù)，如優(yōu)先登機，等等經(jīng)濟艙242布局/23列隨著技術(shù)進步選取乘飛機價格會繼續(xù)下降，越來越普通，承載量也會增大?？梢钥紤]增設(shè)全經(jīng)濟艙機型過道數(shù)目與寬度2過道每個寬482mm恰當增長過道寬度，增長回轉(zhuǎn)空間座椅規(guī)格頭等艙座椅有效當量寬度0.600m商務(wù)艙，經(jīng)濟艙座椅有效當量寬度0.525m當量寬度包括了座椅扶手空間及相對寬度扶手與側(cè)壁間距30mm機身框構(gòu)造高度85mm機身框裝飾層厚度20mm地板構(gòu)造高度225mm依照當量直徑與高度關(guān)系圖排距頭等艙1080mm商務(wù)艙870mm經(jīng)濟艙805mm該機型機身長度相對較長，可以滿足更長排距規(guī)定行李架中間兩列剖面為類半圓形+方形等效體積65外側(cè)兩列為扇形等效體積58擬專門為當前流行滾軸式旅行箱設(shè)計更寬敞頭頂行李艙，可作為賣點之一地板下貨艙形式LD1或LD2集裝箱見貨倉布置圖廚房914×762mm×4個均取原則布置衛(wèi)生間914×914mm×6個艙門1.84×0.88m×6個舷窗40×28cm為了更好飛行體驗，增大了舷窗，但是沒有超過普通太多，否則會影響構(gòu)造強度與安全各構(gòu)件位置詳見座艙草圖圖SEQ圖\*ARABIC12機身外形草圖圖SEQ圖\*ARABIC13貨艙布置圖SEQ圖\*ARABIC15座艙布置草圖圖SEQ圖\*ARABIC14剖面示意圖8.動力系統(tǒng)選取8.1發(fā)動機類型與選取依照TW0=0.276以及W0=144300kg，則所需推力至少為T=144300×0.276×9.8=390.302kN，飛機采用雙發(fā)布置，則單臺海平面安裝推力至少為195.151kN。在這一推力段發(fā)動機中，選取面非常大，諸如普惠公司pw4000系列中pw4052和pw4056，以及JT9D7R4?；蛘逩E公司CF6-80C,或CFM國際公司所生產(chǎn)CFM56系列，羅羅trent500等等。值得注意是，在飛機設(shè)計項目初期階段，曾考慮使用中華人民共和國自研發(fā)動機，例如CJ1000-A，其推力級別在10000kgf-19999kgf之間，即其最大推力也許高達196KN，這個數(shù)據(jù)與所需最小推力幾乎下面是對幾款可選類型發(fā)動機性能與參數(shù)對比。（數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)與參照年鑒）發(fā)動機型號CF6-80C2A通用PW4050普惠JT9D-7普惠Trent500羅羅外觀質(zhì)量/kg4246427240144835長度/mm4274390032563900最大高度269124802711/最大直徑/mm2362.02390.024282470海平面最大推力/kN233.5222.4224.9236.0海平面sfc0.3350.5870.760.534推重比35.25涵道比5.285.05.17.5總壓比27.226.324.234.8注：CJ1000A由于原始數(shù)據(jù)收集局限性故未納入列表圖：CJ1000A通過對比后不難發(fā)現(xiàn)，CF6-80C2A耗油率有著很大優(yōu)勢，推力也令人滿意，故選取該型號作為本機型發(fā)動機（由于數(shù)據(jù)有限，暫未將污染與發(fā)動機售價納入考察范疇）。下面是關(guān)于該發(fā)動機簡要簡介：CF6-80C2A高涵道渦扇發(fā)動機使用了最新通過驗證核心技術(shù)，在同推力級下它提供最高可靠性，最長壽命，以及最低燃油消耗率。各種研究和技術(shù)開發(fā)已被融入CF6-80C2A設(shè)計，例如采用先進冷卻技術(shù)、先進間隙控制和轉(zhuǎn)子葉片和靜子葉片空氣動力學修正技術(shù)來提高發(fā)動機整體效率。CF6技術(shù)革新涉及新型低排放型燃燒室和先進高壓渦輪技術(shù)。CF6-80C2A自投入商業(yè)運營以來，在同推力級別商業(yè)運送發(fā)動機之中，始終保持著最低燃油消耗率。圖SEQ圖\*ARABIC16CF680C2發(fā)動機構(gòu)造8.2發(fā)動機布置綜合對比各類布置形式優(yōu)缺陷，選取將發(fā)動機安裝在機翼下面，因其能減輕構(gòu)造重量，發(fā)動機短艙安裝高度小，易于維護，中心控制也相對容易，當今該級別民機多采用此形式8.3進排氣系統(tǒng)設(shè)計該機型適合亞音速進氣道，下面擬定其進口面積設(shè)計Ma=0.8由圖表圖SEQ圖\*ARABIC17得ACq嗎,fdj則A取內(nèi)側(cè)唇緣半徑為進口端面半徑8%，0.09112m。外唇唇緣半徑為進口端面半徑4%，0.04556m。內(nèi)部擴散角為8度擴散段長度等于端面直徑，2.278m該機型采用吊掛式發(fā)動機，選用翼下短艙布局：展向位置在35%半展長處，51.67÷2×35%=9.04m弦向位置依照典型法則，布置在距機翼前緣超前兩倍進氣口直徑位置，即距前緣4.556m，并在機翼前緣下面一倍進氣口直徑位置，即距前緣上方2.278m翼下短艙布置：短艙頭部下偏3度，內(nèi)傾2度，便于機翼下面局部氣流保持一致排氣系統(tǒng)：所需噴管出口面積大概為進口面積0.5~0.6倍，這里折中選0.55倍,即2.241m尾部設(shè)計：為減小尾部阻力，后機身收縮角度需不大于15度，本機型選用12度作為機身收縮角。9燃油系統(tǒng)設(shè)計9.1油箱類型選取考慮到油箱布置充分運用空間，采用整體式油箱。為了使飛機重心在合理范疇變化，水平尾翼也增添配平油箱，保證重心隨飛機燃油消耗變化范疇保持在較小水平。油箱詳細分布為：一種主油箱分布在左右大翼上，一種中央油箱在兩個大翼根部和機身相連處，可以互相倒油．三個油箱均有相應(yīng)燃油泵并通過燃油管，單向活門等部件相連．此外在大翼根部尚有引射泵，用于充分運用油箱根部死油。總體來說布局比較常規(guī)。圖SEQ圖\*ARABIC18油箱布置示意圖9.2油箱容積一方面第一次近似計算所需油量，依照參照書目[3]中第131頁，油重占起飛重量比例WfW0目的巡航升阻比為17.32，WfW0=0.5×117.32×粗略預(yù)計可得，中央油箱容積16.138m3，機翼根部內(nèi)油箱容積20.7m3，中部外油箱容積7.8m3即可滿足規(guī)定。另使機身油箱重心距機頭27.5m，9.3油箱安全與防火油箱防火防爆很重要，需要有機載滅火設(shè)備，防火柵等，也可以考慮基于空氣分離器機載惰性氣體生產(chǎn)系統(tǒng)(OBIGGS)進行燃油箱惰化，是一種經(jīng)濟有效辦法,這種分離器采用了中空纖維膜氣體分離技術(shù)。據(jù)有關(guān)資料，采用OBIGGS對燃油箱進行惰化在中華人民共和國還是一種興課題,能自主完畢該系統(tǒng)能有效減少成本。圖SEQ圖\*ARABIC19惰性氣體生產(chǎn)系統(tǒng)10.起落架布置圖SEQ圖\*ARABIC20圖SEQ圖\*ARABIC21采用前三點式、支柱式起落架，雙前輪，雙主輪。前輪向后收起至機身內(nèi)，主輪位于翼下向內(nèi)側(cè)伸長收起至機身內(nèi)。通過計算和選用：擦地角γ=12°；防倒立角不不大于擦地角，β=20°；防側(cè)翻角θ=55°；停機角ψ=2°;前主輪距B=0.3×主輪距S=9.8m前輪承重W主輪承重W主輪每個輪胎承受重量W=主輪直徑d主輪寬度b前輪直徑d前輪寬度b前起落架和主起落架三維效果圖如圖20，圖21。11.飛機三面圖圖SEQ圖\*ARABIC22左視圖圖SEQ圖\*ARABIC23正視圖圖SEQ圖\*ARABIC24俯視圖12.三維建模X-PLANE飛行模仿13.重量分析將飛機各個某些拆分出來，并由一系列經(jīng)驗公式計算每一某些重量并求出重量矩，最后得出理論重心位置。依照實際狀況，將飛機分為如下幾某些：機身、主機翼、前翼、平尾、垂尾、動力設(shè)備、動力附屬部件、起落架、燃油系統(tǒng)、機載設(shè)備、內(nèi)飾以及意外重量。依照關(guān)于經(jīng)驗公式，詳細重量分析如下：a.機身：WF=Cfus×Ke×Kp×Kuc×Kdoor×(2×l×圖SEQ圖\*ARABIC25圖SEQ圖\*ARABIC26b.機翼：Ww=Cw×Kuc×K圖SEQ圖\*ARABIC27c.水平尾翼、垂直尾翼公式如下圖所示，其中系數(shù)kconf=1。故WWVT=0.02圖SEQ圖\*ARABIC28d.動力設(shè)備兩臺發(fā)動機及附屬機械構(gòu)件，涉及反推力裝置，重量綜合可以做如下估算：WE=2×e.動力附屬部件發(fā)動機短艙：發(fā)動機涵道比BPR=5.28，估算得WN=400kgf.起落架起落架總重WLG=0.04前起落架WNLG主起落架WMLGg.機載設(shè)備WSYSh.內(nèi)飾WFURi.意外重量WCON下表為重量分析表。部件重量/kg距機頭距離/m重量矩/(kg.m)重心點取值機身1425724.2345019.445%機身長度機翼1403819.6275144.840%MAC水平尾翼426145.94195750.3440%MAC垂直尾翼195044.48658040%MAC前起落架1645711515中心主起落架3838.419.775616.48中心動力設(shè)備9383.720187674中心動力附屬部件36020720040%長度機載設(shè)備1443026.87387734.150%機身長度內(nèi)飾9379.520187590預(yù)計空機73542.61760824.123.94m載荷43940261142440零燃油重量117482.62903264.124.71m燃油35180.3425.3890062.6滿燃油重量152662.93793326.724.8m意外總重2164.5起飛總重154827.44算得新起飛總重為154827.44kg，與初始預(yù)計144300kg相比，增大了7.3%，在可接受范疇內(nèi)。14.配平及穩(wěn)定性分析配平籌劃在初始巡航時平尾不產(chǎn)生升力，此時全機配平圖如圖23所示。由對中心力矩平衡和縱向合力為零可得如下兩個等式。qq將數(shù)據(jù)代入可解得CLw=0.267由工程計算法CLα=2πA2+4+ACL∞α2πcosΛ115.重要設(shè)計參數(shù)匯總機長55.36m機身長度53.749m翼展51.67m機翼總面積267m機翼展弦比10機翼1/4弦線后掠角17°機翼尖削比0.25機翼上反角5°機翼翼型NYU/GRUMMANK-1平尾面積83m平尾展弦比4.12平尾1/4弦線后掠角34.24°平尾容量1平尾翼型NACA0012垂尾面積30.46m垂尾展弦比1.7垂尾1/4弦線后掠角42.11°垂尾容量0.09垂尾翼型NACA0012最大載客數(shù)230機身直徑5.35m起飛總重154827.44kg空機重73542.6kg零燃油重量117482.6翼載540kg/m推重比0.276第四章重要性能參數(shù)估算1.升力系數(shù)計算1.1機翼α0,jy∞≈0.3°(CLα(1)焦點計算C0=15.1%(CK=11.3%Ccp=C0Xf,jy∞Xf機翼焦點到機頭距離：Xf,jy=xa(2)升力線斜率計算CLχmax,c=χβ=1-k=CLα,∞2Se=267m2S=294m2(機翼當量面積,依照飛機外形圖估由以上數(shù)據(jù)，算得CLα=0.1041(1/°)，比之前用另一種工程算法值要略微大某些。經(jīng)討論，決定取用另一算法所得小值CLα=0.101(1/°)機翼零升迎角：α0機翼安裝角為2°，則機翼升力系數(shù)為：CL1.2機身(1)焦點計算機身只考慮機頭之影響，按細長體計算，機身焦點到機頭距離為：xf,ljt故x(2)升力線斜率計算計算機身升力視其為旋成體，其升力線斜率為CLα1.3平尾平尾翼型采用對稱翼型NACA0012，CL∞α=0.11/°，Cdmin=0.016，平尾參數(shù)，lpw=18.5機身內(nèi)某些,ljs,(1)焦點計算計算辦法與機翼類似。依照平尾平均氣動弦前緣至機頭距離，可求出平尾焦點到機頭距離xbl,pw=b0=lbbpw,acxpwSpw=lpwbtgΛ1(2)升力線斜率計算平尾零升迎角α0,pw，平尾安裝角Cβ=1-0.82CLC平尾焦點到機頭距離：x1.4全機升力系數(shù)計算2.阻力系數(shù)計算2.1機翼（1）機翼零升阻力Cdmin,jyCf為平板摩阻系數(shù)，C機翼雷諾數(shù)是3.88×107，選用Cf機身雷諾數(shù)是2.64×108，選用Cf尾翼雷諾數(shù)是1.03×107，選用CfCcp機翼零升阻力為0.004623，平尾零升阻力為0.00583。（2）誘導(dǎo)阻力計算A=1e=4.611-0.045展弦比和后略角從機翼參數(shù)選用，代入公式中進行計算，機翼展弦比4.75，后略角37.30度，機翼效率因子e=0.799,機翼升致阻力因子A=0.0839，尾翼展弦比是4，后略角39.8度，尾翼效率因子e=0.814，尾翼升致阻力因子A=0.0978。總升致阻力因子A=0.0839+2.2機身零升阻力計算。Re機身當量直徑d=4機身長細比L機身浸潤面積比S依照2CF(RE2.3全機阻力系數(shù)計算C=0.11912.4極曲線C極曲線圖：縱坐標為CL，橫坐標為3.全機焦點和重心后限位置計算ClαkH≈0.95（?ε?α=0.05（平尾處氣流下洗角對迎角導(dǎo)數(shù)，代入數(shù)據(jù)有0.125xxf焦點相對于平均氣動弦位置：xfxf該值比較大，因素一某些是前緣后掠角取值較大，并且重心自身就已經(jīng)到了32%MAC，略微超過了該后掠角下重心范疇，但是通過接下來計算能表白這個值是可以接受。圖：重心位置與平均氣動弦之關(guān)系重心后限距機頭：xg通過之前重心計算可以為全機重心在23.94m處，該值與計算值之差為：24.209-23.94=0.269m=26.9cm，可以恰當調(diào)節(jié)較重飛機固定裝載來將質(zhì)心移至項目機翼機身平尾升力線斜率/0.1010.0350.0625焦點距離23.616.59846.106零升阻力0.0046230.0.00583誘導(dǎo)阻力0.0072忽視不計0.00153全機升力系數(shù)0.125全機阻力系數(shù)0.1191全機焦點距離/(24.959重心后限位置/(24.2094.飛行性能估算1、航程計算CLCD=17.32其中W可解得ESAR=0.2272×14.66×R=2、起降性能計算（1）起飛速度計算受擦尾角、飛行員視界限制離地速度:Vs1Vld（2）起飛滑跑距離計算起飛滑跑分為三輪滑跑和抬前輪后兩輪滑跑兩個階段。l1=12gbln?(a+bl1l總滑跑距離l（3）著陸速度計算Vjd（4）著陸滑跑距離計算la1b1a2=b2參照文獻[1]DanielP.Raymer，，“AircraftDesign：AConceptualApproach”,AIAA[2]A.KumarKundu,，“AircraftDesign”,Cambridge[3]LloydR.Jenkinson,1999，“CivilJetAircraftDesign”,Arnold[4]顧誦芬，，《飛機總體設(shè)計》，北京航空航天大學出版社[5]柯鵬教師授課教案小構(gòu)成員分工姓名分工機身及艙室設(shè)計起落架設(shè)計飛行性能參數(shù)計算重量分析配平分析氣動性能參數(shù)計算機翼設(shè)計氣動性能參數(shù)計算翼型設(shè)計重量分析燃油系統(tǒng)分析整頓報告機身及艙室設(shè)計動力系統(tǒng)設(shè)計氣動性能參數(shù)計算燃油系統(tǒng)設(shè)計飛行性能參數(shù)總體規(guī)劃、協(xié)調(diào)組織、整頓報告重量分析氣動性能參數(shù)三維建模ceasiom操作燃油系統(tǒng)設(shè)計概念構(gòu)思前期市場調(diào)查，擬定設(shè)計目的；前期數(shù)據(jù)收集；基本參數(shù)（最大起飛重量、推重比、翼載、升阻比估算）擬定；結(jié)束語通過了近一學期努力，咱們小組終于順利完畢了課程設(shè)計項目，有諸多收獲與體會，回顧整個過程，可依照展示之節(jié)點歸納為4個階段，茲此總結(jié)如下：1順利起航任務(wù)布置下來之后，新成立小組有了一種良好開端，組長不久召集人們對設(shè)計需求與方案構(gòu)思展開討論，為第一次展示提供了較充裕時間，每個成員都提出自己構(gòu)想與分析，為對比與選定提供了較大選取面，然而這也不全然是好事，不久咱們就面臨了一種難題：每個人居然提出飛機型別都不相似，從70座支線客機到500多座龐然大物，從中規(guī)中矩常規(guī)布局，到翼身融合典雅構(gòu)型均有涉及。明明只有5個人小組，卻討論出了包羅萬象繁雜錯覺。頭腦風暴固然是好，但是想再將其平息就不那么容易了，這樣多意見，這樣多也許，人們一時之間難以統(tǒng)一，各執(zhí)己見。好在通過梳理與歸納，人們對本次項目某些要素達到了共識：一致以為要有高可行性，于是不久排除了各種怪物布局，她們設(shè)計風險太大，難以交付使用，同步將超大客機也篩掉，按照咱們虛擬情景，10-后國內(nèi)還很難造出這種飛機；要有高回報率，咱們飛機固然要有經(jīng)濟追求，它需求量與利潤不能低，以此為原則，排除掉了相比于主線客機需求量較小支線客機，它們終將會有極大發(fā)展，但人們以為不會是后；第三個要素是，挑好做機型！這是每個成員心聲，從沒試過飛機設(shè)計，前程一片迷茫，還是找一款經(jīng)濟合用機吧…再加之其她因素，促使咱們最后方案選取在200座級飛機攜常規(guī)布局。到此咱們小組風格就已初步顯現(xiàn)：穩(wěn)重務(wù)實，腳踏實地。第一次展示也獲得了不錯效果，與其她組別仰望星空浪漫相映成趣。這一階段，咱們最大收獲是交流與溝通，理解與讓步，雖存異而求同，確立共同目的。2初具雛形擬定了設(shè)計目的后，人們進行了下一步分工，各司其職，為第二次展示做準備。此階段做得比較好地方在兩個方面：一是預(yù)留時間多，是咱們較其她組進行了相對更多初步計算；二是分工明確，咱們工作按部件分派，誰做發(fā)動機，誰做起落架等等，而不是像某些組那樣按章節(jié)分派，誰做第幾章課件這種形式。咱們這種分工有其優(yōu)越性，由于飛機設(shè)計課件某些不同章節(jié)有對相似部件記載，按章分派會導(dǎo)致一某些信息重疊或缺損。并且按部件分派更直觀，組內(nèi)成員索要并互換互相需要數(shù)據(jù)時能更高效。然而由于這種模式也使咱們浮現(xiàn)了某些失誤，成員們得到設(shè)計部件設(shè)計任務(wù)后就更多地只關(guān)注自己那某些飛機設(shè)備內(nèi)容，并以為總重要參數(shù)設(shè)計，起飛重量，推重比，翼載這些數(shù)據(jù)交由組長一人決定即可，沒有進行討論必要。這使得組長工作量驟增，并且每名成員都不大清晰這些最核心參數(shù)由來，使之后工作增長極大隱患。然而當時咱們并沒故意識到這一點，由于第二次展示咱們效果同樣相對較好，可謂處在業(yè)界領(lǐng)先地位。這期間任務(wù)工作重要在于個人能力與認真限度，由于是初步計算，成員間互相數(shù)據(jù)需求并不多。3.低谷回旋前兩次展示成功使咱們有所懈怠，對第三次設(shè)計展示沒有引起注重，在之后較長一段時間里沒有進一步作為，組長對此表達自責，沒有盡到自己義務(wù)提前組織好成員開展工作，然而這顯然不是一種人過錯，而是咱們?nèi)珕T都沒有危機感，以為需要做東西并不多，并且下一次課上演示也僅僅是跟第二次相似形式，提一提建議，做一做修改，后來時日還多。這導(dǎo)致成員幾乎在展示前一天才匆匆匯集起來真正商討解決方案。咱們構(gòu)想是在微薄之鹽匯合后成員們進行更細致計算并能更有效地向她人索取數(shù)據(jù)，可是那么做之后效率依然非常低，在舒服溫暖柔光下，四周彌漫著誘人香氣，咱們一邊啃著薯條，一邊探討諸如翼載怎么選用這種早該解決問題，當咱們意識到重要參數(shù)需要集體解決，保證對的性時已經(jīng)晚了，會算參數(shù)不明白為什么算不對，不會算又不明白怎么算，來不及弄清晰個中細節(jié)，只能搖旗吶喊予以精神勉勵。。。。。。那一夜僅僅是針對翼載計算為什么浮現(xiàn)極大偏差就持續(xù)了1個多小時，而最后也幾近無疾而終；那一夜每個人有效工作量遠遠不及前階段各自效率，雖然聚在了一起，但并沒解決問題；那一夜無根無據(jù)地應(yīng)付著數(shù)據(jù)濫用著公式；那一夜，才真正體會到高效團隊協(xié)作并不容易。咱們小組對這一階段進行了全面討論與反思，得到了如下結(jié)論：1誰說焦急沒有用？咱們需要運用好這份危機感更好解決事情。避免再次成為被溫水煮暈青蛙。2每個成員都只注重自己所需做某些內(nèi)容是不可取，飛機設(shè)計不是孤立一種個組件，而是有機聯(lián)系整體，每個人都需要對整個設(shè)計流程進行復(fù)習理解，才干更好做好自己工作并協(xié)助她人。3重要總體設(shè)計參數(shù)有一定靈活性，人們對選值有自己理解，再加之參照同類機型數(shù)據(jù)，一起進行像第一階段那樣綜合比對，才干得到比較滿意成果，才有信心做好下一步計算。4信任問題，在該過程中某些參數(shù)計算是錯誤，這導(dǎo)致咱們向她人索要需要有關(guān)數(shù)據(jù)時不免有些緊張參數(shù)不對怎么辦，本來公式就復(fù)雜，如果給參數(shù)難以保證精確度，想認真算都需要勇氣。因此出臺規(guī)定：做自己那某些計算時候要給出根據(jù)，力求能讓沒參加該某些計算成員調(diào)用數(shù)據(jù)時也能安心放心。5時間裕量，下一次就是直接交稿了，不可以一拖再拖，錯誤預(yù)計工作量，需要盡早準備，盡早再次分工細化。6借鑒經(jīng)驗，某些組word文檔技術(shù)報告都快完畢了，而咱們還在ppt上粘貼公式，實在失策，全員轉(zhuǎn)型用word編輯。尚有就是學習她們報告條理性與易觀性，合理編排，需要列表地方不能偷懶。7計算值還是適當值？這是一種問題。就這一點成員間引起了分歧，某些成員“左傾”，不論成果符不符合實際，選好參數(shù)等于多少就是多少，另一某些則偏右，不論運算怎么樣，湊也要湊出適當值，顯然兩者都不可取。人們通過探討后發(fā)現(xiàn)，問題出在計算中未知參數(shù)上，有些參數(shù)通過各種途徑都找不到，而其他計算又要用，這時自己隨意編造一種以為可以取用數(shù)值去算，數(shù)據(jù)源都不能保障對的，尊重運算成果意義不大，嚴重偏離常識成果就更不必堅持，很有也許是某些參數(shù)取值不對，例如又一次算起飛重量算才20t，通過檢查果然發(fā)現(xiàn)載荷取值有誤。然而另一種狀況就截然不同，運算式中所有參數(shù)都是擬定，雖然有一定偏差得到數(shù)也不應(yīng)篡改。這樣運算方式得到了一致認同，于是我構(gòu)成員在運算方面都成為了有~原則人。出錯誤越多，卻也意味著得改正機會越多，這一階段咱們通過反思總結(jié)后有所提高，有信心在下一階段重整旗鼓。4.火力全開這四個字絕對精確概括了截至最后期限前工作狀況，期末考試終結(jié)之前人們依然堅持擠出時間來進行該報告書寫，考試成績由于這個下滑了幾種百分點話柯鵬教師可要對咱們負責喔~~但是說真，投入大量時間做這個事情一點都不后悔，由于咱們發(fā)現(xiàn)自己能從中獲得諸多樂趣與成就感，好像自己真在從事設(shè)計工作，雖然會有諸如為重心位置糾結(jié)，為燃油局限性苦惱時候，但當通過一系列運算得到設(shè)計成果時，會感到之前努力與失敗是完全值得。在這期間，特別是期末考試結(jié)束后人們終于可以盡全力做這個項目，真是非常盡興，其中也涌現(xiàn)出了大量先進人物，咱們組長朱云濤從早算到晚，經(jīng)常熬到凌晨兩點，萬傲霜，鞠涵，張東旭，徐成林也都抵抗住了小伙伴邀約之誘惑，將課程工作放在首位。并且值得欣喜是，咱們工作也變得富有效率，做到了高速便捷地通過qq群遠程共享數(shù)據(jù)并在其上探討問題。在這一階段咱們才真正成為一種有效率團隊，有時候會想剛開始就能這樣該多好，但是如果沒有前面階段失誤與磨合，是積累不起來諸多寶貴經(jīng)驗。結(jié)語：可以自豪說，通過這一系列起承轉(zhuǎn)合，咱們終于成為了一種高效協(xié)作團隊，并成功集齊了課件中高效團隊列有所有11款特性！相信這對咱們后來學習與工作都大有助益。道謝在此一方面是所有人感謝所有人，能跟人們在一組真是太好了。課設(shè)不但讓咱們收獲了知識與能力，同步也讓咱們更好地理解彼此，在這里要對提供應(yīng)咱們這個機會教師致以衷心感謝，她為人溫和熱情，治學嚴謹細心，在她指正與勉勵下，咱們得以順利完畢任務(wù)。此外在這期間，其她課程小組與咱們進行經(jīng)驗與技術(shù)交流并予以了無私協(xié)助，讓咱們有了更好進步，在此表達由衷感謝。附錄1：小構(gòu)成員設(shè)計需求分析一覽表成員 最大需求分析預(yù)期客戶群運營區(qū)間客座數(shù)萬傲霜綠色超音速無人客機以中華人民共和國為代表發(fā)展中華人民共和國家中長程航線，大型一線都市之間350張東旭大型客機公務(wù)出行者一線或者二線都市間175徐成林中小型客機國內(nèi)各航空公司沿海開放地區(qū)西部交通不便地區(qū)中部旅游都市100鞠涵支線客機中，高收入水平群體局部地區(qū)短距離、小都市之間、大都市與小都市之間70朱云濤中大型環(huán)境和諧型民用客機以中華人民共和國為代表發(fā)展中華人民共和國家跨洲運營500小構(gòu)成果綠色中型干線客機以中華人民共和國為代表發(fā)展中華人民共和國家亞太地區(qū)230附錄2：國內(nèi)在飛大型客機基本簡介當前在國內(nèi)在飛大型客機重要是美國波音公司和歐洲空中客車公司大型客機。波音有737,747,757,767,777,787空中客車有A310,A318,A319,A320,A330,A340,A350,A380波音737重要針對中短程航線需要，具備可靠、簡捷，且極具運營和維護成本經(jīng)濟性特點，但是她并不適合進行長途飛行。依照項目啟動時間和技術(shù)先進限度分為老式型737和新一代737。老式型737涉及737-100/-200；737-300/-400/-500，新一代737涉及737-600/-700/-800/-900。波音747飛機是美國波音公司研制、生產(chǎn)四發(fā)動機遠程寬體民用運送機，是首架寬體噴氣式客機，是一型研制與銷售都很成功民航客機。1965年8月開始研制，1969年2月原型機試飛，1970年1月首架波音747交付給泛美航空公司投入航線運營。波音747雙層客艙及獨特外形成為最易辨認民航客機。自波音747飛機投入運營以來，始終是全球最大民航機，始終壟斷著民用大型運送機市場，這種狀況直到競爭對手空中客車A380大型客機浮現(xiàn)。波音757飛機是波音公司生產(chǎn)200座級單過道雙發(fā)(動機)窄體中程民航運送機。由于1970年代石油價格猛漲，燃油消耗占航空運送直接使用成本提高。當時所使用民航客機燃油消耗較高，因而，迫切需要低油耗新型民航客機。在20世紀70年代中期，波音決定研制200座級新機型以取代波音727、某些波音707。最初定名為7N7(N:窄體)，在獲得英國航空公司和美國東方航空公司40架啟動訂單和42架意向訂貨后，波音公司在1979年3月正式啟動了7N7研制籌劃，1979年末，7N7正式改名為波音757波音757-200。波音767飛機是波音公司生產(chǎn)雙發(fā)(動機)半寬體中遠程運送機。波音767客艙采用雙通道布局，重要面向200-300座級市場，用來與空中客車A300/A310系列競爭，重要是用來爭奪1980年代波音707、DC8、波音727等200座機中遠程客機由于退役而形成市場。波音767系列大小介于單通道波音757和更大雙通道波音777之間。1980年4月第一架波音767出廠，1981年9月26日第一架波音767飛機首飛，1982年7月型號合格證，同年9月交付，并于同年12月初次用作商業(yè)飛行。在1990--1992年交付數(shù)量分別為60、62、63架，達到高峰。原本波音籌劃于底停產(chǎn)767系列，但在3月接獲了27架767貨機訂單，因而停產(chǎn)籌劃延遲。截至3月，波音共接獲1011架訂單。波音767被波音787取代。波音777是一款由美國波音公司制造長程雙引擎廣體客機，是當前全球最大雙引擎廣體客機，三級艙布置載客量由283人至368人，航程由5,235海里至9,450海里（9,695公里至17,500公里）。波音777采用圓形機身設(shè)計，起落架共有12個機輪，是美國波音公司研制雙發(fā)中遠程寬體客機。波音777在規(guī)格上介于波音767-300和波音747-400之間。波音777首飛時是民用航空歷史上最大雙發(fā)噴氣飛機。波音787系列屬于200座至300座級客機，航程隨詳細型號不同可覆蓋6500至16000公里。波音公司強調(diào)波音787特點是大量采用復(fù)合材料，低燃料消耗、較低污染排放、高效益及舒服客艙環(huán)境，可實現(xiàn)更多點對點不經(jīng)停直飛航線。以及較低噪音、較高可靠度、較低維修成本。波音787夢想飛機是航空史上首架超長程中型客機，打破以往普通大型客機與長程客機掛勾定律。預(yù)測787單位造價為$1.38--1.88億美元?？罩锌蛙嘇310是歐洲空中客車工業(yè)公司在空中客車A300基本上研制200座級中短程雙通道寬體客機。機身縮短，設(shè)計了新機翼，采用雙人機組。典型兩級座艙布局，原則載客量220人。1978年7月開始研制，1982年4月3日首架原型機首飛。1983年3月11目獲得法國和德國兩國型號合格證，1983年3月29日開始交付使用。A300和A310之間有著良好互操作性。A310是空中客車飛機家族發(fā)展開始。A300和A310市場體現(xiàn)保證了空中客車公司與波音公司重要競爭對手地位，從而空中客車公司進一步成功研發(fā)了A330/A340系列寬體客機?？罩锌蛙嘇320系列飛機是歐洲空中客車工業(yè)公司研制生產(chǎn)單通道雙發(fā)中短程150座級客機。是第一款使用數(shù)字電傳操縱飛行控制系統(tǒng)商用飛機?？罩锌蛙嚬驹谄溲兄艫300/A310寬體客機獲得市場必定，打破美國壟斷客機市場局面后，研制與波音737系列和麥道MD-80系列進行競爭機型。A320系列僅次于波音737，是歷史上銷量第二噴氣式客機。據(jù)空中客車工業(yè)公司預(yù)測，在1995年一間，世界民航運送業(yè)將需要大概1200架125座級中短程客機，空中客車A319就是為爭奪這一市場而研制中短程客機。A319是從空中客車A320直接派生縮短型。A319項目發(fā)起于1993年6月，1995年8月首飛，1996年4月獲型號合格證，5月交付使用。全美航空A319是空中客車A320縮短型。與A320相比，機身截面尺寸與A320相似，機身短3.73米，機翼上應(yīng)急出口減少一種，機身后部散貨艙取消。由于使用與A320-200相似燃料容積以及較少載客量，即2類布局狀況下124名乘客，使其航程可以達到3900海里（7200公里），是A320系列中航程最長機型。高密度單一座位布局乘客148名。A319貨艙總?cè)莘e為27.64立方米，前貨艙容積為8.52立方米，后貨艙容積為19.12立方米，能載運64噸或68噸貨品。全集裝箱化貨品總周轉(zhuǎn)時間可以至20分鐘完畢。A319使用A320同樣引擎，起飛推力為97.8千牛一104.5千牛。該機有不少