轻型电动飞机的主要性能参数估算

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1、课程报告科目：轻型电动飞机的主要性能参数估算教师：姓名：学号：专业：类别：上课时间：考生成绩：轻型电动飞机的主要性能参数估算概述随着地面交通问题的不断增多和对商务航空运输的需求越来越大，用于个人短途使用的轻型节能的电动飞机开始进入到人们的研究领域，本文就轻型电动飞机的主要性能参数进行一个大概的估算。对于民用短途支线交通飞机，载人数和客舱等级以及空间的舒适程度是很重要的设计标准。同时，飞行速度和飞行高度，最大航程，最大飞行时间，起飞着陆性能指标都是在飞机初步设计阶段需要确定的指标。在满足这些基本飞行要求和目的后，就需要对飞机做进一步的设计了。对于轻型电动飞机根据设计要求，

2、从气动、强度、制造工艺和使用维护等诸方面初步确定飞机总体布局形式采用正常布局，上单翼，并且机翼形状为矩形，水平尾翼安装在垂直尾翼上，并采用“T”型平尾的形式，起落架采用的是前三点式。在确定设计要求后就需要对设计参数进行求解，在众多的飞机设计参数当中，最主要的有三个：1．飞机的正常起飞质量m0（kg）；2．动力装置的海平面静推力P0（dan）；3．机翼面积S（m2）。飞机全质量的估算这里以对轻型电动飞机全质量进行估算为例来分析说明飞机性能参数设置，估算起飞质量的思路主要有两点：（1）首先根据设计要求（有效载荷、航程、续航时间、巡航速度），估算出所需的燃油质量m油；（2）利

3、用飞机起飞质量m0和空机质量m空机的之间的统计经验公式。基于上述两点，估算起飞质量m0、空机质量m空机和燃油质量m油可按以下步骤来进行：第一步：确定设计要求中所要求的设计要求有效载荷m有效。第二步：猜测一个合适的起飞质量值m0。第三步：确定完成任务的燃油质量m油。第四步：按下式计算假想的（可用的）使用空机质量m使用（可用）：m使用（可用）=m0-m油-m有效第五步：按下式计算假想的（可用的）空机质量GE：m空机（可用）=m使用（可用）-m不可用燃油-m机组对某些飞机的m不可用燃油可按0.5%计算，通常在设计阶段可以忽略掉。第六步：利用飞机起飞质量m0和空机质量m空机的之

4、间的统计经验公式，计算出需用的空机质量m使用（需用）。第七步：比较第五步和第六步得到的m使用（可用）和m使用（需用）。调整m0重复第三步到第六步的计算过程，直到m使用（可用）和m使用（需用）之间的相对误差小于0.5%为止。关于计算有效载荷对于轻型电动飞机来说，乘组人员一般为2人，对于民用飞机，每个乘客平均质量为80kg，所带行李为15kg（短途飞行），那么m有效=190kg。关于起飞质量的最初近似估测值起飞质量m0的最初估测值可从参考资料中所列的设计要求相近的飞机比较而得到m0=480kg。关于燃油质量m油的计算燃油质量m油由两部分组成：m油=m使用燃油+m备用燃油这里

5、为了简化计算，备用燃油的质量m备用燃油为使用燃油质量m使用燃油的25%。使用燃油的确定可由燃油系数法计算，该方法是将飞行任务分为若干阶段，每个阶段所用的燃油质量，根据简单的性能计算公式或统计数据来取确定。燃油系数法可以应用于任意一架飞机。图示为典型任务剖面图。任务剖面图可以划分为几个任务阶段，每个阶段用数字来表示，每个阶段有一个起始质量和一个与其有关的结束质量。每一阶段的燃油系数被定义为结束质量与起始质量的比值。下一步是给有关的每一任务段所分配的燃油系数。具体做法如下：阶段1——起动和暖机起始质量m0，结束质量与m1。该段的燃油系数为m1m0可查表取0.995.阶段2—

6、—滑行起始质量m1，结束质量与m2。该段的燃油系数为m2m1可查表取0.997.阶段3——起飞起始质量m2，结束质量与m1。该段的燃油系数为m3m2可查表取0.998.阶段4——爬升到巡航高度和加速到巡航高度起始质量m3，结束质量与m4，该段的燃油系数m4m3可用Breguet的续航公式计算，对于螺旋桨飞机：E爬升=603.4(1V爬升)ηpcp爬升K爬升lnm3m4其中：在上式中V爬升的单位是km/h，E爬升是爬升时间，其值由爬升高度与爬升速率的比求得，通过查资料可得爬升高度取1.2km，爬升平均速率取100km/h，其余参数可查表2取得ηp=0.8，cp=0.6，K

7、=9，代入计算可得：m4m3=0.9997阶段5——巡航起始质量m4，结束质量与m5。该段的燃油系数m5m4可用Breguet的航程公式估算。对于螺旋桨飞机：L巡航=603.4ηpcp巡航K巡航lnm4m5取L巡航=100km，并查表2可知ηp=0.8，cp=0.6，K=9，代入计算可得：m5m4=0.986阶段6——盘旋对于轻型电动飞机，所需要的盘旋时间非常短，因此这部分的耗油不计，起始质量m5，结束质量m6，该段的燃油系数m6m5=1。阶段7——下降起始质量m6，结束质量m7。该段的燃油系数m7m6查表1取0.993.图1表1表2阶段