飞机总体设计3.ppt

飞机总体设计的 第一次近似 飞机设计教研室 第三讲：飞机总体设计的第一次近似 概念构思与概念草图 飞机的主要总体设计参数 初步重量估计 权衡研究 推重比与翼载荷 概念构思与概念草图 概念构思的形成 熟知同类用途飞机的布局形式，了解不同布局的利弊和特点 概念构思与概念草图 概念构思的形成 积累数据 飞机的数据 主要标准部件的形状和重量 座椅、炸弹、机炮、集装箱… 可能的发动机 了解相关领域的必威体育精装版水平 气动、结构、飞控系统、隐身技术… 概念构思与概念草图 概念构思的形成 积累数据 主要的数据来源 概念构思与概念草图 概念构思的形成 对各专业基本知识的全面了解 ＋创新的思想 ＋美学观点 概念构思与概念草图 概念草图 画出多个候选方案，不要指望一开始就知道该怎么做 在可能的情况下对多个方案都进行分析和优化 概念构思与概念草图 概念草图 概念构思与概念草图 草图的作用 确定你对要设计的方案的整体印象 勾画出气动布局 表示出在哪里布置机组、有效载荷、乘员、起落架、发动机、燃油和主要的子系统 用于总体设计的第一次近似 —估算初始的主要总体设计参数 飞机的主要总体设计参数 飞机运动方程分析 由平飞运动方程可整理出： F=CD/CLG =G/K 由飞机作机动飞行时，按法向过载Nz的关系可表达成： L=nzG ; D=nzG/K 飞机作加速飞行时，切向过载nx的可表达成： nx=(F-D)/G 飞机作上升和盘旋机动时，垂直上升速度以剩余功率vy*表示 vy* = v?(F-D)/G = v?[(F/G)-(D/G)]= v?[(F/G)-(nzG/K)] = v? [(F/G)-(CLq)/(m/s)g · (1/K)] 其中： 飞机的主要总体设计参数 飞机的主要总体设计参数 设计起飞重量 W0 (kg) 动力装置海平面净推力 T (kg) 机翼面积 S (m2) 组合参数 推重比 T/W0 翼载荷 W0 /S (kg/m2) 飞机的主要总体设计参数 符号与单位说明 飞机的主要总体设计参数 Sizing－参数选择；定参数 初步重量估计 起飞重量的构成 初步重量估计 空机重量估计 对不同类型的飞机，可以统计出一定的趋势 初步重量估计 空机重量估计 初步重量估计 燃油重量估计 机上燃油＝“任务燃油”＋储备燃油＋“死油” 一级近似（First-order design） ： 假设任务所需燃油与飞机的重量成正比，则Wf /W0 近似地与飞机重量无关 根据任务段重量比计算 任务段重量比：飞机在某一任务段结束时的重量除以该任务段开始时的重量 任意的第i段： 初步重量估计 燃油重量估计 整个任务结束时的飞机重量Wx与初始重量W0之比等于各段重量比的乘积 例如： 初步重量估计 燃油重量估计 各种任务段的重量比估算方法 暖机、起飞、爬升和着陆 忽略下降段 初步重量估计 燃油重量估计 各种任务段的重量比估算方法 巡航－根据勃列盖（Breguet）航程公式 待机(Loiter) －根据续航时间公式 初步重量估计 单位耗油率（SFC或C） 单位时间内产生单位推力所消耗的燃油量 对不同类型的发动机可以进行统计拟和 注意单位！ 初步重量估计 升阻比 K （或L/D）是设计方案总体气动效率的量度 取决于两个设计因素：机翼翼展 ＆ 浸润面积 估算升阻比时常用的另一个机翼设计参数： 展弦比=翼展的平方／机翼参考面积 初步重量估计 升阻比 初步重量估计 升阻比 初步重量估计 燃油重量估计 在不考虑有效载荷投放的情况下，任务过程中的总重减少，必然是燃油消耗所致 任务中消耗的燃油＝ 一般情况下，可假定余油储备和死油占6% 初步重量估计 一级近似法 （First-order design method） 权衡研究（Trade Studies） 方案研究中的一个重要环节是与用户一道评审和仔细分析设计要求 通过对要求中的项目进行变化，可以分析出该项目对起飞总重的影响，进而更合理地确定要求的取值 还可以反映出新技术（如采用某种复合材料）对设计的影响 权衡研究（Trade Studies） 简单示例：反潜机 推重比与翼载荷 最简单的方法：参照以往的统计值 主要设计参数的选择与确定是反复迭代的循环过程 复 习