1
航空宇航学院
飞机主要参数的确定续
飞机重量的估算
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
飞机重量的含义
1. 飞机起飞重量W
TO
W
TO
= W
OE
+ W
F
+ W
PL
正常起飞重量根据飞机的设计要求能够
达到最大技术航程的飞机重量通常不计外挂
的副油箱
最大起飞重量由飞机设计部门根据飞机的
结构强度和起飞安全条件所规定的最大飞机重
量通常包括副油箱等外挂物的重量
4
航空宇航学院
其中
1 W
OE
飞机使用空重Operating Weight Empty
W
OE
= W
E
+W
tfo
+ W
crew
W
E
空机重量Empty Weight)
W
E
= W
ME
+W
Fix
W
ME
制造商空重(Manufacturers Empty Weight)
W
fix
固定设备重量航空设备雷达等
W
tfo
不能用的燃油重量trapped fuel and oil
W
crew
机组人员重量
2 W
F
完成飞行任务所需的燃油重量
3 W
PL
有效载荷
5
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2.正常飞行重量
指飞机有50余油的重量在计算飞行性能时
常用此重量
3.着陆重量
正常着陆重量:通常是指飞机在有20的余
油50的弹药时的重量
最大着陆重量受结构强度限制能保证安
全着陆的最大飞机重量
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航空宇航学院
估算起飞重量W
TO
的步骤
有效载荷W
PL
假设一个可能的W
TO
计算所需的燃油重量W
F
计算可使用空重W
OE可用
= W
TO
-W
F
-W
PL
计算可用空重W
E可用
= W
OE可用
-W
tfo
-W
crew
根据W
TO
与W
E
之间的统计关系计算W
E需用
结束
%5.0≤
?
需用
需用可用
E
EE
W
WW
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航空宇航学院
估算起飞重量W
TO
的步骤
有效载荷W
PL
假设一个可能的W
TO
计算所需的燃油重量W
F
计算可使用空重W
OE可用
= W
TO
-W
F
-W
PL
计算可用空重W
E可用
= W
OE可用
-W
tfo
-W
crew
根据W
TO与
W
E
之间的统计关系计算W
E需用
结束
%5.0≤
?
需用
需用可用
E
EE
W
WW
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航空宇航学院
第一步确定有效载荷W
PL
民用机旅客75 kg
行李近程20 kg远程25 -35kg
货机
军用机武器装备机炮火箭导弹炸弹
第二步假设一个起飞重量W
TO
参考飞行任务类似的同类飞机
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第三步计算所需的燃油重量W
F
W
F
= W
F使用
+ W
F保留
W
F使用
任务剖面图所需的燃油
W
F保留
保留燃油用于换机场附加盘旋
时间等通常用W
F使用
的百分比表示一般为
25%左右
计算方法燃油系数法
fuel-fraction method)
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燃油系数法
?典型飞行任务剖面图
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1) 阶段1发动机启动和预热
Engine Start and Warm up
开始W
TO
结束W
1
比值W
1
/W
TO
?统计值
2) 阶段2滑行Taxi
开始W
1
结束W
2
比值W
1
/W
2
?统计值
3) 阶段3起飞Takeoff
开始W
2
结束W
3
比值W
2
/W
3
?统计值
4) 阶段4爬升Climb
开始W
3
结束W
4
比值W
3
/W
4
?统计值
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航空宇航学院
5阶段5巡航Cruise
开始W
4
结束W
5
W
5
/W
4
可根据Breguet航程方程确定
对于螺旋浆发动机
)/ln()/()/(4.603
54
WWDLcR
crcrPPcr
???= η
其中R
cr
的单位是Km
P
是螺旋浆效率
C
P
是发动机耗油率(lbs/hp/hr)
L/D
cr
是巡航时升阻比
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航空宇航学院
对于喷气式发动机
)/ln()/()/(
54
WWDLcVR
crcrJcr
??=
其中R
cr
的单位是km
V
cr
是巡航速度单位Km/ h)
C
J
是发动机耗油率(1/1/h)
L/D
cr
是巡航时升阻比
注
P
C
P
C
J
可从统计结果获得
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航空宇航学院
6)阶段6盘旋Loiter
开始W
5
结束W
6
W
6
/W
5
可根据Breguet航时方程确定
对于螺旋浆发动机
)/ln()/()/()/1(4.603
65
WWDLcVE
ltrltrPpltrltr
???= η
其中E
ltr
的单位小时
V
ltr
是盘旋速度km/h
L/D
ltr
是盘旋时升阻比
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航空宇航学院
对于喷气式发动机
)/ln()/()/1(
65
WWDLcE
ltrltrJltr
??=
其中C
J
是盘旋时发动机耗油率(lbs/lbs/hr)
L/D
ltr
是盘旋时升阻比
注
P
C
P
C
J
可从统计结果获得
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航空宇航学院
7阶段7下降Descent
开始W
6
结束W
7
比值W
7
/W
6
?统计值
8阶段8着陆Landing
开始W
7
结束W
8
比值W
8
/W
7
?统计值
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航空宇航学院
?燃油系数:
∏
=
=
+
?=
7
1
11
)/()/(
i
i
iiTOff
WWWWM
?所需燃油:
TOff
F
WMW ??= )1(
使用
?总的燃油:
计算燃油系数和燃油重量
保留F
TOffF
WWMW +??= )1(
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第四步计算可使用空重
W
OE可用
= W
TO
-W
F
-W
PL
第五步计算可用空重
W
E可用
= W
OE可用
-W
tfo
-W
crew
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航空宇航学院
第六步根据W
TO与
W
E需用
之间的统计关系计算W
E需用
统计数据见图
统计关系log
10
W
TO
= A + B log
10
(W
E需用
) 磅
机型
A B
单发螺旋浆
-0.1440 1.1162
双发螺旋浆金属
0.0966 1.0298
双发螺旋浆复材
0.1130 1.0403
喷气战斗机无外挂
0.1362 1.0116
喷气战斗机有外挂
0.5091 0.9565
喷气客机
0.0833 1.0383
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航空宇航学院
第七步比较W
E可用
和W
E需用
%5.0≤
?
需用
需用可用
E
EE
W
WW
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航空宇航学院
几个飞行阶段燃油系数统计数据
机型预热滑行起飞爬升下降着陆
单发活
0.995 0.997 0.998 0.992 0.993 0.993
双发活
0.992 0.996 0.996 0.990 0.992 0.992
战斗机喷
0.990 0.990 0.990 0.96 -
0.90
0.990 0.995
客机喷
0.990 0.990 0.990 0.980 0.990 0.992
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航空宇航学院
P
C
P
C
J
统计数据巡航阶段
机型L/D C
J
C
P P
单发活8 - 10 -- 0.5 - 0.7 0.8
双发活8 - 10 -- 0.5 - 0.7 0.82
战斗机喷4 - 7 0.6 -
1.4
-- --
客机喷13 - 15 0.5 -
0.9
-- --
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航空宇航学院
P
C
P
C
J
统计数据盘旋阶段
机型L/D C
J
C
P P
单发活10 - 12 -- 0.5 - 0.7 0.7
双发活9 - 11 -- 0.5 - 0.7 0.72
战斗机喷6 - 9 0.6 -
0.8
-- --
客机喷14 - 18 0.4 -
0.6
24
航空宇航学院
支线涡浆飞机W
TO
与
W
E
之间的统计关系
计算W
E需用
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航空宇航学院
Derived Characteristics of Current Transport Aircraft
