1
航空宇航学院
飞机主要参数的确定
2
航空宇航学院
飞机总体设计框架
设计
要求
设计
要求
布局型式选择
布局型式选择
主要参数计算
主要参数计算
发动机选择
发动机选择
部件外形设计
机身机翼尾翼
起落架进气道
部件外形设计
机身机翼尾翼
起落架进气道
三面图
部位安排图
结构布置图
三面图
部位安排图
结构布置图
分析计算
重量计算
气动计算
性能计算
结构分析
分析计算
重量计算
气动计算
性能计算
结构分析
是否满足
设计要求
最优
是否满足
设计要求
最优
3
航空宇航学院
内容提要
?什么是飞机主要参数
?确定飞机主要参数的方法
?界限线法
?对比分析法
?飞机全机重量估算
4
航空宇航学院
什么是飞机主要参数
?飞机的正常起飞重量: W
to
kg
?动力装置的海平面静推力: T
0
10N
?机翼面积: S m
2
?相对参数:
1.翼载荷W
to
/ S (kg/m
2
)
2.推重比T
0
/ W
to
(10N/kg)
5
航空宇航学院
确定飞机主要参数的方法
?根据设计要求中的飞行性能要求确定翼载荷
和推重比
-界限线法
-对比分析法
?根据飞行任务剖面图计算飞机正常起飞重量
空机重量和燃油重量
6
航空宇航学院
界限线法
V
max
= f
1
(T
0
/W
to
, W
to
/S)
L
起飞
= f
2
(T
0
/W
to
, W
to
/S)
升限= f
3
(T
0
/W
to
, W
to
/S)
爬升率= f
4
(T
0
/W
to
, W
to
/S)
V
着陆
= f
5
(T
0
/W
to
, W
to
/S)
……
W/S
T/W
7
航空宇航学院
?最大平飞速度
主要设计参数与飞行性能的关系
SVCT
D
2
2
1
ρ=
对于喷气式发动机
H < 11000 M时
)/()/()/(55.14
15.0
max
????=
D
CSWWTV ξ
H > 11000 M时
D
CSWWTV /)/()/(94.15
max
ξ??=
km/h
km/h
8
航空宇航学院
其中T/W的单位是10N/kg
W/S的单位是kg/m
2
= /
0
=P
v
/P
v=0
是发动机速度特性系数
= 1-0.32M + 0.40M
2
- 0.01M
3
C
D
是阻力系数
?
对于螺旋浆发动机
3
max
)/()/()/(39.42 ????=
D
CSWWPV
km/h
其中P/W的单位是kW/kg
9
航空宇航学院
?最大升限
对于喷气式发动机
H < 11000 M时
})]/([996.01{82.57
205.0
maxmax
?
??= WTKH ξ
km
H > 11000 M时
})]/([965.01{82.57
174.0
maxmax
?
??= WTKH ξ
km
10
航空宇航学院
对于螺旋浆发动机:
H < 11000 M时
}]
)()/(
/
[72.01{82.57
0645.0
3
0
22
max
πλξ
D
C
WT
SW
H ??=
(km)
H > 11000 M时
}]
)()/(
/
[728.01{82.57
058.0
3
0
22
max
πλξ
D
C
WT
SW
H ??=
(km)
11
航空宇航学院
其中
maxmax
)(
D
L
C
C
K =
最大升阻比统计数据
0
max
1
2
1
D
DC
K ?=
2
0 LDD
DCCC +=
πλ
1
=D
4
1
2
?
=
M
D
亚声速
超声速
展弦比
12
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机型K
max
C
J
C
P P
单发活10 - 12 -- 0.5 - 0.7 0.8
双发活9 - 11 -- 0.5 - 0.7 0.82
战斗机喷6 - 9 0.6 -
1.4
-- --
客机喷14 - 18 0.5 -
0.9
-- --
最大升阻比统计数据
13
航空宇航学院
?起飞滑跑距离
对于喷气式发动机
)])/(02.1[
)/(816.0
max,,
fWTC
SW
L
TOL
TO
???
=
M
对于螺旋浆发动机
TOL
TOL
TO
CSWfWP
CSW
L
max,,
3
max,,
)/(2)/(51
]/)/[(633.1
??
=
M
其中f 是机轮与跑道间的滚动摩擦系数
水泥0.035 草地0.085
C
L,max,TO
起飞时最大升力系数统计或经验
14
航空宇航学院
?着陆速度
__
,max,,
)1(
/
4.14
XHR
LL
l
mm
C
SW
V ??=
km/h
其中
TOFR
WWm =
_
TOHXXH
WWm =
_
(W
HX
是消耗载荷)
C
L,max,L
着陆时最大升力系数统计或经验
15
航空宇航学院
? C
L,max
C
L,max,TO
和C
L,max,L
统计数据
注C
L,max,TO
和C
L,max,L
与襟翼的类型有关
C
L,max,TO
或C
L,max,L
越大襟翼越复杂
机型
C
L,max
C
L,max,TO
C
L,max,L
单发螺旋浆
1.3 - 1.9 1.3 - 1.9 1.6 - 2.3
双发螺旋浆
1.2 - 1.8 1.2 - 2.0 1.6 - 2.5
战斗机
1.2 - 1.8 1.4 - 2.0 1.6 - 2.6
喷气运输机
1.2 - 1.8 1.6 – 2.2 1.8 – 2.8
喷气公务机
1.4 – 1.8 1.6 – 2.2 1.6 – 2.6
16
航空宇航学院
?标准大气的参数
参数大气压温度密度
H=0时
P
0
= 101.325 Kpa , T
0
= 15
o
C,
0
= 1.225 kg/m
3
H < 11000 (m):
24.5
0
)
44300
1(
H
PP ?=
HTT 0065.0
0
?=
24.4
0
)
44300
1(
H
?=ρρ
17
航空宇航学院
H = 11000 (m):
P
11000
= 22.699 Kpa,
T
11000
= -56.5
o
C,
11000
= 0.365 kg/m
3
H >11000 (m):
6547
11000
11000
?
?
?=
H
ePP
T = T
11000
6360
11000
11000
?
?
=
H
eρρ
18
航空宇航学院
确定翼载荷和推重比的一般原则
?翼载荷的值尽量靠左
?推重比的值尽量靠下
?留有充足的余量
19
航空宇航学院
战斗机翼载荷和推重比的统计数据
20
航空宇航学院
喷气支线飞机翼载荷和推重比的统计数据
0.33739370 79福克70荷
0.35949566 78CRJ700ER 加
0.37147866 78CRJ700 加
0.35344650CRJ200ER加
0.282569110阿夫罗RJ100英
0.32549370 85阿夫罗RJ70英
推重比
(10N/kg)
翼载荷
kg/m
2
)
乘客人数型号
摘自国际航空2001年第四期
21
航空宇航学院
喷气支线飞机翼载荷和推重比的统计数据续
0.39441370 85728 Jet美
0.38242555 65528 Jet美
0.33853998ERJ190-100LR巴西
0.33150770ERJ170LR巴西
0.34448770ERJ170STD巴西
0.32040250ERJ-145ER巴西
推重比
(10N/kg)
翼载荷
kg/m
2
)
乘客人数型号
摘自国际航空2001年第四期
22
航空宇航学院
各种运输机的推重比统计数字
Typical T/W for Various Transport Aircraft
Aircraft Type T/W
Twin 0.3
Tri-jet 0.25
4-Engine 0.2
Twin Exec. Jet 0.4
SST 0.4
23
航空宇航学院
对比分析法
1.求出在飞行过程中的相对燃油消耗量
油
m
油
油
平均
巡
m
m
C
KM
L
e ?
?=
1
1020
其中L和M
巡航
由设计要求给定K和Ce
平均
由统计数据得出
2. 按飞机着陆状态求出翼载荷W/S
)17.211
)'/(
2
max
消耗油
着陆着陆
mm
vC
SW
L
??
=
其中V
着陆
由设计要求给定C
Lmax着陆
按机翼增升装置取统计值
km
24
航空宇航学院
3. 按给定的巡航速度V或M算出所需的翼载荷
2
1
6.01
1
)"/(
巡巡
油
MqC
m
SW
ML =
?
=
其中q
M=1
是在给定飞行高度对应于M 1时的速压C
L巡航
按统计值
4对于机动类飞机按允许使用的升力系数和允许使用的过载计算
翼载荷
其中C
L允许
对应于升力系数曲线开始弯曲时的值n
L允许
按强度规
范n
L允许
=0.5n
LMAX
或者按飞行员生理条件的限制来确定在机
动飞机的战术技术要求中通常给定机动过载n
L允许
和速压值
机动
允许
允许
油
q
n
C
m
y
L
SW
?
?
=
6.01
1
'"
)/(
25
航空宇航学院
5进行翼载荷的选择
?
?
?
?
?
=
')"/(
)"/(
)'/(
min/
SW
SW
SW
SW
6. 按保证平飞的条件计算推重比
当飞行高度H 11000m时
调巡
?ξ
85.0
0
1
?
=
K
t
I
当飞行高度11000m时:
调巡
?ξ?
=
K
t
I
2.1
1
0
巡
K
从统计数据中选取:
max
90.0~85.0 KK
巡
=
调
?
取0.8 0.9
26
航空宇航学院
7按给定的起飞滑跑距离计算推重比
f
lC
SW
t
L
II
+
?
=
起滑起飞max
0
)/(908.0
8对机动类飞机
1按给定的爬升速度
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
+=
调
?ξ?
H
y
III
Kv
v
t
11
max
0
?
?
?
?
?
?
?
=
2.1
85.0
H
?
时
时
mH
mH
11000
11000
≥
<
—给定的爬升速度
y
v
—给定的飞行速度
v
27
航空宇航学院
2按给定的
max
q
调
?ξ?
H
DIV
SW
qC
t
)/(
max0
0
≈
3按在给定的和下给定的持续使用过载
使用y
n
调使用
使用
?ξ?
Hy
y
V
Kn
n
t
max
2
0
2
1+
≈
以上三种情况如在飞行中发动机不加力
1=
调
?
加力时
0.2~5.1=
调
?
28
航空宇航学院
9选定飞机的推重比
?
?
?
?
?
?
?
?
?
=
V
IV
III
II
I
t
t
t
t
t
t
0
0
0
0
0
0
max
10估算飞机重量W
to
11.按所选的(W/S和t
0
及所求出的值W
to
计算
机翼面积S = Wto / W/S
起飞推力T = W
to
/ t
0
