数据分析猜“大运”

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1、数据分析猜“大运”媒体有关“大运”运20的各种讨论，时下正如火如荼。从照片上看，运20使用了与俄罗斯伊尔-76相同的发动机。因此，对官方公布的“大运”参数——起飞重量220吨、最大有效载荷66吨，很多人都有疑问，为何它们比伊尔-76述耍大？这其中的门道在哪儿呢？保障起飞重量的奥秘在运输机总体气动设计阶段需要考虑的各种因索中，一•般而言，起飞滑跑距离对起飞重量的影响最大。而决定起飞滑跑距离的因索有：飞机的與载、推重比、最人升力系数、零升阻力和跑道席擦力大小。试以伊尔-76MD作为基本参考对象，进行一组简单的推算。从飞机手册

2、上可以查到，伊尔-76MD起飞重量为190吨，翼而积300平方米。结合四发喷气运输机的统计参数，可以推算得到该机起飞构型下零升阻力系数约为0.0495o根据伊尔-76飞机手册可以查到该机起飞最人升力系数为2.4左右。发动机相关参数以“土星”官网公布的D-30KP-2发动机数据为准，由此能够得到该机的起飞重量-滑跑距离关系曲线，见图1。可以看到，伊尔-76MD在滑跑距离为1700米时，在混凝土跑道上起飞的最大亜量约为189吨，在野战草地跑道上约为157吨。两组结果均与飞机手册上的数据相近。对比伊尔-76MD的数据不难发现，

3、运20起飞重量220吨，应为混凝土跑道起飞吋的数据。运20使用与伊尔-76相同的发动机，如气动设计与伊尔-76相同，则其在混凝土跑道上的起飞滑跑距离将接近2400米。根据官方信息,运20的翼展为45米,比伊尔-76减小了近10.996。如果希望其展弦比保持不变，则需要将机翼面积缩减为伊尔-76的79.4%,即238平方米。如果允许其展弦比从伊尔-76的8.5降低至8,则机翼面积可减少到伊尔-76的84.4%,即253平方米。不同翼面积对跑道长度的影响，见图2。从图中可以看到，如果运20的翼面积降低到238平方米,则飞机在

4、220吨起E重量下的滑跑距离将达到3010米，己经超过波音757客机，很明显会影响到飞机的适用范亂因此，运20很可能选择适当降低展弦比，以避免滑跑长度的人幅度增加，当机翼而积为253平方米时，滑跑距离相对合理，为2830米。运20之所以要减小翼展，这与机身加宽及起飞重量提高带來的结构增重有很大联系。一部分结构使用复合材料，固然能够降低重量，但很可能被机身修改所致的结构增重所抵消。因此适当牺牲起飞滑跑距离，换取更大起飞重量，乃不得已而为Z。当然，运20的设计年代比伊尔-76晚了30多年，因此其气动设计必然存在一定的提升空间

5、。当今飞机气动设计中，采用了大量基于计算机辅助的流体力学计算手段，相对于过去完全依赖实验的设计方法，设计过程更短，效率更高。在伊尔-76M础上，运20升力系数增加0.1〜0.2是皐木可行的。升力系数对起E滑跑距离的影响，见图3,该图仍以伊尔-76为皋准。从图中可以看到，最人升力系数每增加0.1,起E滑跑距离可以减少约100米，应当说效果是比较显著的。零升阻力对起飞滑跑距离的影响相对较小，工程上能够实现的变化量更属渺茫，因此可以直接将其忽略。运20气动方而的优化对于缩短起飞滑跑距离來说能有一定的作川，约能使飞机滑跑距离降低

6、200米。综上所述，运20为了消化起飞重量和机身结构重量的增加，很可能将展弦比降低到8在右，并通过气动措施将起£滑跑距离控制在2600米左右。这样的滑跑距离相当于波音767客机级别，能够保证该机在我国主要干线和军川机场之间进行运输的基木要求。最大有效载荷与航程有关运20有效载荷的问题，同样可以推论。对于所有运输机而言，其有效载荷并不是一个独立的参数，而是和飞机的航程紧密相关的。在一定的起飞重量下，增加有效载荷就必须减少燃汕的装载，也就意味着航程会有所缩短。同样以伊尔-76MD飞机作为参考对象进行计算。从手册上可以查到，该

7、机使用空重89吨，其发动机D-30KP-2在巡航状态下汕耗0.705千克/千克力•小吋，巡航高度和速度根据手册分别取11000米和770千米/小时。有关飞机的气动数据，巡航状态下零升阻力系数可以结合四发喷气运输机的统计参数进行估算，约为0.0175o市该机展弦比8.5nJ以估算出其升值阻力因子约为0.0468o根据手册数据进行参数调整，当飞机巡航升力系数在0.35,巡航升阻比为13.87时，曲线数据与手册数据完全吻合，见图4：即在47吨的标称最大有效载荷下，航程约为3800千米；当飞机有效载荷为13吨时，可以在保证最大起

8、飞重量的限制条件下达到该机最大载油量约87吨，此时航程7800千米。在此基础上根据运20设计情况进行适当参数调幣，即相应的载荷-航程曲线。为得到载荷-航程曲线，首先需要得到£机使用空重的数据。世界主要运输机的最大起飞重量和使用空重关系曲线，见图5。根据统计学方法，将各型飞机的数据进行分析得到线性冋归趋势线，得到一般运