飞机主要参数的选择(精)

第五章飞机主要参数的选择

选定飞机的设计参数,是飞机总体设计过程中最主要的工作。所谓飞机的总体

设计,简言之,即已知设计要求,求解设计参数,定出飞机总体方案的过程。飞机的设

计参数是确定飞机方案的设计变量。确定一个总体方案, 需要定出一组设计参数, 包括飞机及其各组成部分的质量;机翼和尾翼的面积、展弦比、后掠角、机身的最大直径和长度等几何参数;以及发动机的推力等等。

在总体设计的初期,如果想一下子就把各项参数都选好,是很困难的,而往往需要用原准统计法进行粗略的初步选择。所谓原准统计法,即参照原准机和有关的统计资料, 凭设计者的经验和判断, 初步选出飞机的设计参数。如果所设计的飞机是某

现役飞机的后继机, 性能指标差别不是很大, 或仅在某一两点上有较大的差别,则可以将原来的飞机做为原准机, 这样在设计上和生产上可能有良好的继承性, 这是很

有利的。但是, 如果在性能指标上有量级的突变, 则不宜再将原机种做为新机设计

的原准机了。如果选用外国的飞机做为原准机, 则应特别注意我国自己的设计风格及科研和生产水平,应尽量多搜集一些统计资料, 以便对比分析。对各种统计数据

均应注意其来源、附加条件和可靠程度,这种方法简单方便,但用这种方法时,一是原准机选得要合适,二是统计资料工作要做好。

另一类选择飞机参数的方法是统计分析法,即利用统计资料或科学研究实验结

果作为原始数据,建立分析计算的数学模型, 并利用计算机进行反复迭代的分析计算, 求解出合理的设计参数。不论是哪一种方法都要求深入地了解飞机主要的设计参

数与飞机飞行性能之间的关系,以及在进行参数选择时的决策原则。

在众多的飞机设计参数当中,最主要的有三个:

1.飞机的正常起飞质量 (kg ;

0m 2.动力装置的海平面静推力 (dan

; 0P 3.机翼面积 (mS 2

。这三个参数对飞机的总体方案具有决定性的全局性影响,这三个参数一改变,飞机的总体方案就要大变,所以称之为飞机的主要参数。它们的相对参数是:

1. 起飞翼载荷

0p S

g m p 1000=

(dan/m2 2.起飞推重比 0P /(1000g m P P =

§5.1 飞机主要设计参数与飞行性能的关系

这一节,回顾过去在飞行力学等课程中所学的一些简单的计算飞机性能的公式,以便对

· 55 ·

飞机主要参数与飞行性能之间的关系进行研究和分析。

一、最大平飞速度

max v 从飞机在某一高度(H上等速平飞时,推力等于阻力的基本方程:

S v C P H x

H 22

1ρ= (5.1 可以得出的计算公式为: max v ∆

=x H C p P v 55. 14max (5.2 其中:的单位为“km/h”

, ∆——H高度处的空气相对密度; max v H P ——H高度处的推重比; ——H高度处的翼载荷,单位为“dan/mH p 2

”

。涡轮喷气发动机的推力与飞行速度和高度有关,超音速时,其关系如下:

当 H<11000m时, 085. 0P P H ∆=ξ (5.3 当 H>11000m时, 02. 1P P H ∆=ξ (5.4 其中系数和85. 0∆∆2. 1是考虑推力随高度的变化;速度特性系数0/==v v P P ξ是考虑推力随飞行速度的变化。

将(5.3和(5.4式代入(5.2式得到:

当 H<11000m时, 15. 00max 55

. 14∆

=x C P p v ξ (5.5 当H≥11000m 时, x

H C P p v ξ0max 94. 15= (5.6 由此可知飞机的最大平飞速度与其推重比及翼载荷的 1/2次方成正比。

max v 二、静升限

静 H 静升限是指飞机能继续维持平飞时的最大飞行高度,可以用该高度处的空气相对密度值来表示。

由平飞时“升力等于重量”和“阻力等于推力”的关系式,可以得出。

根据极曲线的表达式。可得, 10/(max K mg P =200y x x C D C C +=0

0max max 21x x y C D C C K =⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=代入上式,则可以 · 56 ·

导出,

00067. 1P C D x ξ=

∆升限 (5.7 对于亚音速飞机, 00 /(67

. 1P C e x ξπλ=∆升限 (5.8 对于超音速飞机, 0201