有后掠角课程设计

1、一、主要设计要求有：巡航速度：800km/h巡航高度：11000m起飞距离：1400m着陆距离：1200m着陆速度：270km/h(取228km/h)最大航程：3500km最大载客数：8 人机组人员：2人行李重：200kg行李舱容积：2.5m客舱高度：2m任务剖面如下： 任务剖面图降落下降爬升巡航 R3500km H=11000m M=0.65 起飞2、 总体布局。1.对于相当典型的各种商用喷气式飞机的布局形式有如下特点：（1） 这些飞机中多数是双发，也有三发和四发的。（2） 绝大多数飞机的发动机都安装在后机身的短舱内。（3） 早期的商用喷气式飞机存在机身容积不够的问题。很多飞机因此都带有翼梢

2、油箱，这主要是因为早期喷气式发动机的耗油率太高。（4） 在商用喷气式飞机上较早使用了翼尖小翼以减小诱导阻力。（5） 最新的几种商用喷气式飞机的设计师们选择使用所谓的“超临界机翼”。（6） 所有商用喷气式飞机的起落架均收入机翼或机身与机翼的结合部。（7） 绝大部分的商用喷气式飞机都使用下单翼。（8） 有些商用喷气式飞机采用了 T 型尾翼布局。（9） 所有商用喷气式飞机的起落架都采用前三点式。2.根据以上特点，概要论述如下布局。a.总体布局.有如下可能的总体布局：常规型、飞翼式、鸭翼或串列式机翼、三翼面、连接式机翼。我们选择常规型。b.机身布局.机身布局从广义上可分为如下几类： 常规布局、双机身布

3、局、 双尾撑布局、 翼身布局。我们选择常规布局。c.发动机的类型、数目和布置。 涡轮喷气发动机、 涡轮风扇发动机、火箭发动机、冲压喷气发动机。我们选择涡轮喷气发动机。数目2个。发动机安装方式选用发动机短舱的形式，发动机能安放在机身上.d.机翼布局.根据经验，目前采用下单翼，上反翼，后掠翼。小后掠角梯形翼，本次公务机设计的巡航速度为0.65，采用下单翼，机翼平面与客舱地板平齐，便于安装起落架，且不挡住发动机进气。更重要的是可以布置中央翼，减轻机翼结构重量。便于安装起落架，且不挡住发动机进气。更重要的是可以布置中央翼，减轻机翼结构重量。e.尾翼布局.对于水平尾翼：安装在垂直尾翼上,用T型翼； 对于

4、垂直尾翼：安装在机身上。f.起落架的类型和布置.起落架选用可收放式；根据其方案，起落架选用前三点式。3. 气动布局选用正常式布局。最终设计草图如下图所示：三、主要总体设计参数的计算：参数计算中可以采用经验设计法（统计法），即由已有飞机的工程经验，从统计中得到各参数之间的统计关系，据此确定飞机的各项参数。(1).重量估算：对于一般飞机，起飞总重可以表示为如下形式：WTO=Wcrew+WF+WPL+WE其中：WE飞机使用空重WF飞机任务油重WPL飞机有效装载重量Wcrew 乘员重也可以写为：式中：空机重量系数； 燃油重量系数第一步：确定任务装载重量 WPL考虑商务旅行，每个人体重加行李取95kg，

5、加上机组人员共10人，为了满足意外条件和特殊任务，每人的重量加5kg并增加一名80kg的空乘则 =（75+20+5)10+80=1080kg.第二步：初步猜测一个起飞重量值 WTO guess =8000kg.第三步：确定任务油重。由下表可得到=0.30.第四步：确定 WOE 的试探值： WOE tent=WTo guess - WF - WPL第五步：求 WE 的试探值： WE tent=WOE tent Wcrew第六步：求WE 的许可值。由下表可求得=第七步：比较 WE tent 和第五、第六步得来的的值，然后改变 WTO guess的值，重复36 步，一直迭代下去，直到WE tent

6、和 WTO guess的差值小于指定的误差值。迭代过程如下：WTO/kgWE/kg WE tent/kg8000480045209000540052201000060005920110006600662010500630062701080064806480最终取得的结果为WTO=10800kg,WE=6480kg,WF=3240kg.(2).确定推重比推重比(T/W)和翼载(W/S)是影响飞机飞行性能的两个最重要的参数，这些参数的优化是初始设计布局完成后所要进行的主要分析、设计工作。1. 可以采用公式来求得，其中 =查表可得L/D=12.=3500km=1890海里，L/D=12,=0.7(由

7、上表可查得) 可得=0.871.=5.最终的=0.0830.8715=0.363.2.根据经验曲线图，=0.400.飞机的推重比取其中的最大值为0.400.(3) .确定翼载荷（W/S）1. 飞机的进场速度为失速速度的1.3倍，则可知175km/h. 由上表选取=1.8.取海平面标准值1.23kg/.由式子=266.9kg/.2.根据起飞距离确定翼载利用公式， 对于喷气式飞机 W/S（TOP）C L起飞 (T/W)。表示密度比，即空气在起飞高度的密度除以海平面的空气密度。其中 Top=200,密度比=0.71205，=/1.21=1.5,T/W=0.4。代入数据得：W/S4.88*200*0.

8、71205*1.5*0.4=416.98kg/。3.根据航程确定翼载喷气式飞机航时最大时的翼载：11000m高处 =1/20.364=8988pa.由草图和经验值确定浸润面积比=6.展弦比A=7.5=0.00456=0.027，e奥斯瓦尔德系数,典型的奥斯瓦尔德系数（e）在0.7 与0.85 之间,选取e=0.8.=5552.98N/=566.63kg/.4.根据经验曲线图=193.73kg/.初步选取， =193.73kg/.4、 机翼设计。表征机翼平面特征的参数由：（1） 机翼面积，S（2） 展弦比，A（3） 后掠角，（4） 相对厚度，t/c（5） 翼型（6） 根梢比，（7） 安装角,iw

9、 和扭转角,t（8） 上反角，w在进行总体布局时，我们已经选择好机翼采用下单翼，上反翼，后掠翼。第一步：选择翼型。对于低速和亚声速飞机来说，阻力大多数来自于摩擦阻力，因此常选择层流翼型或最小弯度翼型来减小阻力。其中亚声速飞机可在相对厚度为10%-18%之间选择。可以参考已有飞机选取翼型的基本思路，尤其参考如图NACA 标准化翼型。如图是现代飞机翼型相对厚度随飞机飞行M 数变化的示意图。根据马赫数M=0.65可选相对厚度为0.12，综合选择NACA2412.根据已有的相关经验值，可选翼根厚度t=0.2m图为NACA2415的具体含义。可得如下参数翼根尺寸:t=0.12c=0.20翼根弦长C=1.

10、6m翼梢弦长C=0.8m第二步：选择平面形状。a.确定机翼面积S。根据翼载193.73kg/,且10800kg.可得机翼面积 55.75.（梢根比）b.展弦比A，对于亚音速飞机宜采用较大的 ，一般在68 左右，最大甚至超过10.在开始设计草图时，已经初步选择展弦比A=7.5.c.根梢比，根据已有经验和相关数据，可先确定根梢比为0.5.d.后掠角的确定。对于亚声速飞机：=0或 15 (用于调整重心），我们选择5。第四步：综合确定各个参数。已经求得S=55.75，展弦比A=7.5，梢根比=0.51. 展长L=20.45m.2. 弦长3.64m.3. 弦长.4. 翼根厚度尺寸:t=0.12c=0.4

11、4m.5. 翼尖厚度尺寸:t=0.12c=0.22m.6. 平均几何弦长.由图中所示的式子可求得为2.83m7. 安装角，机翼根弦与机身轴线之间的夹角，根据经验值选取0.5；8. 对于扭转角，公务机选取5；9. 对于上反角，对于“T”平尾和下单翼布局，上反角为3左右。10. 襟翼采用简单襟翼，相对弦长=0.3，相对展长,襟翼离翼根均为30cm.最大偏转角为45。11. 副翼。副翼面积占机翼面积的比为0.05，面积为1.4m,副翼相对弦长为0.2，相对展长为0.3，采用差动式副翼偏转：向上-25，向下+15。五、机身设计机身的尺寸可以作为它的参数，它们是：长度、直径、最大横截面积，以及无因次的长

12、细比，包括 机身长细比，头部长细比， 尾部长细比。1.取=9，则机身长度=21m;2.由得2.33，则最大横截面积=4.26，3.表面积=122.94，4.机身容积71.535.座舱风挡玻璃应尽量地倾斜，对于亚音速飞机， 值5055，这里我们取=50。6.座舱盖的框架的长宽比 46，由表取=2， 得机头长度4.665m。7. 机身尾部取，由表取，得。8. 内部舱室设计 公务机要求乘坐舒适。公务机的客舱设计充分考虑到公务需求，不仅有完善的服务设施，更有极佳的办公环境。旅客能在旅途中商讨公务，处理文件，有效利用空中飞行时间进行办公。因此具有“空中办公室”美誉之称。对机上阅读品和餐饮的选择上，将充分

13、尊重你的个性化需求，我们将为您配置符合您个人口味的食品、饮料。舱室内具体配置和特征如下表所示：舱室类型I级豪华型头等舱 舱门下翻式固定阶梯舱门，位于客舱前端左侧；尺寸：1.8m x 1m地板铺设高性能热塑性复合材料及紫罗兰色地毯座椅具有平躺功能的头等舱配置座椅舷窗圆形，直径40cm,每个座位旁边有一个厨房1个，客舱前端右侧，3.5m x 1.5m x 2m卫生间1个，位于机舱尾部，2m x 1.2m x2m行李舱容积3平方米，机身后端翼根附近乘务员室乘务员存放私人物品的地方过道宽60cm六、尾翼设计1.采用常规式布局，即垂直尾翼和水平尾翼均置于飞机尾部。由于发动机在机身后，为避免滑流采用T型尾

14、翼。2.确定尾翼位置，即确定尾力臂，可得平尾力臂 10.5m；垂尾力臂 3.确定尾翼尺寸。采用尾容量系数法 其中机翼平均气动弦长2.83m ,S为机翼面积，S=55.75，L为机翼展长L=20.45m。.由式可得水平尾翼面积S=12.02 ；垂直尾翼面积S=9.60。 4.确定尾翼的翼型和平面参数。a.翼型：大多采用对称翼型或反弯翼型（正常式），对于低速飞机，相对厚度一般选10-15%，选取12%。对大多数平尾和垂尾，选择NACA 对称翼型,选取.b.平尾的平面参数，为保证平尾不能比机翼先失速,平尾较小,对于大展弦比飞机,展弦比一般为3-5，我们选取4.根梢比,一般为2-3.5，选取2,即梢根

15、比为0.5.平尾后掠角选为35。展长L=6.93m.弦长2.2m.弦长.翼根厚度尺寸:t=0.12c=0.26m.翼尖厚度尺寸:t=0.12c=0.13m.c.垂尾的平面参数，一般情况，展弦比为0.8-1.5，选取1。根梢比为2-3.5，选取2，即梢根比0.5，垂尾的后掠角一般为35-60，选取45。展长L=3.1m.弦长4.0m.弦长.翼根厚度尺寸:t=0.12c=0.48m.翼尖厚度尺寸:t=0.12c=0.24m. 确定升降舵和方向舵的尺寸概念设计阶段，主要参考同类飞机的数据；的，7、 发动机的选择。根据初始推重比 ，W=10800kg,，推力大小至少为 T=43.2KN.采用两台发动机

16、，单台海平面安装推力至少为 21.6KN,约为46656磅。我们在世界航空发动机主流厂商中选择，最后选择了普拉特惠特尼集团公司（创建于1925年，是美国最大的两家航空发动机制造公司之一，也是世界主要的航空燃气涡轮发动机制造商之一）。选择的发动机参数如下表：发动机型号及图片 PW305B 海平面最大推力23.24kN 巡航推力（12200m，M0.8）5.03kN起飞耗油率kg/(danh)0.414巡航耗油率kg/(danh)0.689推重比5.27涵道比5.1总增压比24.1最大直径(mm)871长度(mm)1851质量(kg)437.68、 起落架的设计。1. 起落架型式的选择。起落架是一

17、种起飞着陆装置，它保证飞机滑跑、起飞、着陆、着陆后滑跑以及在机场上机动滑行。这时，起落架承受作用于飞机上的各种载荷，并在着陆滑跑中将其大部分动能散逸掉。前三点式起落架的飞机可以大大提高着陆速度，不只是军用飞机。就连在混凝土跑道上使用的旅客机，其着陆速度也能达到240280 公里/小时，甚至更大。所以采用前三点式的起落架。2. 前三点式起落架的主要几何参数有：纵向轮距b（在侧视图中前轮与主轮轴线之间的距离）；主轮距B（在前视图中两主轮接地点之间的距离）；主轮伸出量e（在侧视图中通过飞机重心的垂线与主轮轴线之间的距离）；前轮伸出量a（在侧视图中通过飞机重心的垂线与前轮轴线之间的距离）；主轮伸出角 ；防倒立角 （机身尾部或尾橇与跑道平面的