第九章客机设计的特点

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1、飞机总体设计:www.tech-domain.com第九章客机设计的特点前面各章所介绍的设计飞机的一般原理和方法也可以用于客机。但是，由于客机是专门用来运送旅客的飞机，所以有其突出的特点和在设计工作中的特殊性，本章对此做简要的补充。§9.1客机的经济性客机的种类很多，有的用于国际航线和国内干线上的远程大型客机，也有的仅适用于地方航线的短程小型客机。种类虽然繁多，但不论是哪种客机，都要求能够安全、舒适、经济地完成运送旅客的任务。对于客机，经济性是很重要的，经济性不好的客机，就没有生命力。比较飞机经济性的优劣，需要有合适的评价准则。对于民用运输机和客机，可以用其吨—公里

2、的运输成本费a，做为一种评价准则。飞机运输成本费的计算公式为：Aa=（9.1）kmv商载商载航线其中：k——飞机的装载系数，亦即考虑到由于运输季节和航线的不同，使飞机平均乘客商载不满员或货物不满载的系数。根据统计，k=0.6～0.7，随着航空经营管理的改善，此系数商载有可能提高，同学们在进行毕业设计时，可以取0.65。m——飞机商务载荷的质量（吨），对于客机，包括旅客及所携带的行李质量。对载商载客人数为n的客机，初步设计时可按下式计算：m=120n(kg)（9.2）商载v——飞机的航线飞行速度，即按民航时刻表计算的平均飞行速度。时刻表的时间包航线括飞机各飞行阶段的时

3、间：发动机的起动、起飞滑跑、起飞和爬高、巡航飞行、着陆前的留空机动、减速和着陆等所需时间的总和，可以用航线时间t表示。当航程为L时，则可得：航线v=L/t（9.3）航线航线由于在整个飞行过程中，巡航飞行的时间是最主要的，尤其是对于远程飞机更是如此，所以也可以把起飞着陆等所需要的时间，作为因巡航速度减小而形成的时间增量来计算，即Lt=+∆t（9.4）航线v巡将此式代入（9.3）式得：·138·飞机总体设计:www.tech-domain.comLLv巡v==（9.5）航线L/v巡+∆tL＋∆tv巡一般，可取∆t=0.35～0.4小时。式（9.1）中：A——飞机每一飞行

4、小时的使用费用。其中包括：飞机和发动机的折旧费和维修费、燃油费用、空勤人员的工资和各种技术服务费和行政费等。从（9.1）式可知，为了提高客机的经济性，应该在飞机设计过程中尽量增大飞机的商务载荷，提高飞机的航线飞行速度和降低其飞行使用费用，这些就是对客机设计工作的特殊要求和必需重视的问题。1．商务载荷m通常在飞机设计要求中给定，问题是如何设计出良好的客舱，以便商载最有效地满足这方面的要求。2．航线飞行速度v虽然与飞机的起飞着陆性能有关，但最主要的还是决定于飞机航线的巡航速度，尤其是远程客机更是如此，因此，在其他条件相同的情况下，飞机的巡航速度v巡就直接影响到运输成本费

5、的高低，v巡越大，则运输成本费越低，客机越经济。对于亚音速客机，总是在发动机特性允许的条件下，尽量地提高v巡值，从现有机种的统计资料和客机的发展历史也可以看清这一点。通常：装活塞式发动机的客机v巡≈300～400km/h；涡轮螺旋桨客机v巡≈600～900km／h；涡轮喷气或涡轮风扇客机v巡≈900～1000km/h。为了能增大v巡，需要尽量减小旅客机在巡航状态飞行时的气动阻力，在总体方案设计阶段，客机的型式选择以及几何外形参数选择都必须首先按这一要求来考虑。但是，尽量增大巡航速度的要求，却往往与改善起飞着陆性能相矛盾。例如，在选定机翼翼载荷或机翼面积、翼型的相对厚

6、度以及机翼后掠角的大小等参数时，就必然会遇到这种矛盾。所以在客机上需要设计高效的增升装置，包括机翼后缘的多缝后退式襟翼及机翼前缘可调节的缝翼等等，从而使按巡航状态下阻力最小的原则所设计的飞机，也能保证在起飞着陆时有足够大的Cymax值。3．飞行使用费A客机每一飞行小时的使用费用，虽然包括许多项直接和间接费用，但其中最主要的也是在飞机总体方案设计阶段需要重点考虑的只是燃油费用A。根据燃油燃油的价格在总的飞行使用费A中，A可能占到一半以上。燃油A决定于每一飞行小时飞机消耗的燃油量Q和燃油的价格。燃油燃油mg平均Q=C（9.6）燃油e平均K平均其中：m、K、C——分别代表

7、在飞行中飞机质量、升阻比和发动机耗油率的平均平均e平均·139·飞机总体设计:www.tech-domain.com平均值。由此可以看出，选用Ce较低的发动机，在巡航飞行时提高飞机的升阻比，将使旅客机的飞行使用费用降低，经济性提高。因此，在客机总体方案设计过程中，在选择型式时应特别注意减小配平阻力；在选择各部件的几何参数和进行几何外形设计时，也要特别注意减小阻力，提高升阻比；机翼应采用比较大的展弦比，翼型应采用层流翼型或超临界翼型，以减小阻力。§9.2旅客机的内部布置一、旅客座舱的布置在上一节中已谈到，客机和运输机应尽量增大其相对的商务载荷质量，客机的商务载荷决