飞行器总体设计第2章.ppt

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1、航空工程导论飞行器工程学院王琦教授0第二章飞机初始总体参数与方案设计2.1概念构思与概念草图2.2飞机的主要总体设计参数2.3初步重量估算2.4权衡研究2.5推重比与翼载荷2.6总体布局形式的选择（方案设计）2.7飞机气动布局的选择2.8隐身性能对飞机气动布局的影响12.1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22.1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最新水平气动、结构、飞控系统、隐身技术…“勿在浮砂筑高台”—候

2、俊杰《深入浅出MFC》32.1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飞机的技术说明书简氏飞机年鉴（Jane‘sAllTheWorld’sAircraft）飞机公司宣传资料设计教科书期刊杂志互联网42.1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＋美学观点概念构思的体现—概念草图（ConceptualSketch）52.1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62.1概念构思与概念草图概念草图来源：Kirschbaum’sAircra

3、ftDesignHandbook,AircraftDesignAidandLayoutGuide72.1概念构思与概念草图概念草图T1“潮汐猎人”T982.1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92.2飞机的主要总体设计参数飞机运动方程分析重力推力阻力升力来源：IntroductiontoAeronautics:ADesignPerspective102.2飞机的主要总体设计参数飞机的主要总

4、体设计参数设计起飞重量W0(kg)动力装置海平面静推力T(N)机翼面积S(m2)组合参数推重比T/W0翼载荷W0/S(kg/m2)112.2飞机的主要总体设计参数符号与单位说明参数《飞机总体设计》本课程重量m(kg)推力F(N)T(N)重力G(N)W(N)推重比F0/G0T/W0翼载荷m0/S(kg/m2)W0/S(kg/m2)升阻比K=CL/CDL/D122.2飞机的主要总体设计参数Sizing－参数选择；定参数132.3初步重量估计起飞重量的构成乘员有效载荷燃油空机重量142.3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15

5、2.3初步重量估计空机重量估计We/W0=AW0CKvsA{A-公制}C双发涡轮螺桨飞机0.96{0.92}-0.05喷气式教练机1.59{1.47}-0.10喷气式战斗机2.34{2.11}-0.13军用货机／轰炸机0.93{0.88}-0.07喷气式运输机1.02{0.97}-0.06Kvs=可变后掠常数=1.04对可变后掠机翼=1.00对固定后掠机翼复合材料的应用：近似为We/W0统计值的0.9倍162.3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-orderdesign）：假设任务所需燃油与飞机的

6、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：或172.3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：182.3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任务段(Wi/Wi-1)暖机和起飞0.970爬升0.985着陆0.995192.3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－根据布雷盖特（Breguet）航程公式待机(Loiter)－根据续航时间

7、公式V=速度(ft/s或m/s)R=航程(ft或m)E=工作时间或待机时间（s）C=单位耗油率L/D=升阻比202.3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！典型喷气式发动机的SFC:1/h{mg/N·s}巡航待机纯涡轮喷气式0.9{25.5}0.8{22.7}低涵道比涡轮风扇0.8{22.7}0.7{19.8}高涵道比涡轮风扇0.5{14.1}0.4{11.3}212.3初步重量估计单位耗油率（SFC或C）对于螺旋桨飞机等效的SFC典型的Cbhp/ηp巡航待机活塞式螺旋桨

8、（定距）0.4/0.80.5/0.7活塞式螺旋桨（变距）0.4/0.80.5/0.8涡轮螺旋桨0.5/0.80.5/0.8