第五讲-主要参数选择解析
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飞机总体设计 第五讲
主要参数选择
飞机设计研究所 航空科学与工程学院
第五讲 主要参数选择
5.1 推重比和翼载荷的确定方法 5.2 起飞重量估算
1
5.1.1 飞机设计参数
❖本章所讨论的飞机设计参数，是指对飞机 设计要求起主导作用，而且在飞机概念设 计阶段必须慎重选择的那些参数。
▪ 起飞重量WTO（Take-off gross weight，也即 第三讲中的W0）、
推重比的物理意义是:为 了实现飞机的某种性能 ，单位飞机重量所需的 推力。
翼载的物理意义是:为了 实现飞机的某种性能， 单位机翼面积所需支承 的飞机重量。
3
5.1.2 飞机设计参数选择要点
原始数据-----飞机设计要求中列出了飞机 的有用载荷表和飞行性能数据，据此，我 们便知道了飞机的有用载重WPL(payload weight)和飞行性能数据，这便是飞机设计 参数选择的原始数据。
18
5.1.4 翼载
螺旋桨飞机： 喷气飞机：
σ — 起飞高度的空气密度与海平面空气密度的比值
19
例如：
某喷气客机，设计要求中规定： 1）STO<1524M; 2) H=2500M （标准大气），σ=0.786
20
5.1.4 翼载
➢ 着陆距离
飞机以着陆速度触地、滑跑到完全停止时的距离，称为着陆滑 跑距离SLG(landing ground roll)。按FAR23规定：以进场速 度VA(Approach speed )滑翔，越过15.24M高度直到以着陆 速度触地，飞机越过的机场长度与着陆滑跑距离之和称为着陆 距离SL一般着陆速度为Vstall的1.15倍。进场速度VA规定如下：
飞机设计参数估算的任务----在于根据给定 的原始数据，去寻求那些能够很好地满足 已定的设计要求的设计参数值。
4
5.1.2 飞机设计参数选择要点
估算的方法因设计公司各异 ，这些方法 的差别主要表现在 ：
▪ 原始数据的来源不同（统计的，实际值和理论 值）；
▪ 解法的起点、步骤的不同； ▪ 某些过程处理方法的细节不同。
对民机VA=1.3Vstall 对军机VA=1.2Vstall
21
5.1.4 翼载
▪ 飞机的着陆距离确定于如下因素：
1、着陆重量WL 2、着陆速度VA 3、着陆装置的设置情况 4、飞机的低速特性 5、飞行员的技术
11
5.1.4 翼载
➢失速速度
失速速度直接由翼载和最大升力系数确定， 是影响飞行安全的主要因素。
在飞机设计要求中，为了确保飞行的安全， 都规定了飞机的失速速度。
平飞时处于失速速度（VStall）和最大升力 系数（CLmax）状态，飞机的重量与升力平衡
12
5.1.4 翼载
▪ 明确几点
• 进场速度=k 。失速速度 （民用飞机1.3 军用飞机 1.2，舰载 1.15）
10
5.1.4 翼载
▪ 翼载指的是起飞的翼载，机翼面积是参考面积 （不使外露面积）
▪ 翼载影响失速速度，爬升率，起降性能，盘旋 性能，决定设计升力系数，通过浸润面积和翼 展的影响而影响阻力。对飞机总重有很大的影 响。
▪ 估算翼载方法--首先估算翼载值或得出满足某 一些性能的翼载和推重比的函数关系，随之确 定出满足与不满足某些性能的界限线，用来选 择设计参数。
16
5.1.4 翼载
飞机的起飞距离确定于如下因素：
1、起飞重量WTO 2、起飞速度VTO 3、推重比 （或功率重量比 及螺旋桨特性） 4、空气阻力CDG 5、地面摩擦系数μG 6、驾驶员的技术。
17
5.1.4 翼载
TOP ＝
或
平衡场长：多发飞 机，单台失效，可 能最坏情况下机场 安全距离。
喷气式
• 起飞状态的最大升力系数约为着陆状态的80%
13
5.1.4 翼载
14
5.1.4 翼载
例如，对螺旋浆式飞机规定: VStall ≯93KM/h(襟翼全放下) VStall ﹤111KM/h（收起襟翼）
15
Байду номын сангаас
➢起飞距离
5.1.4 翼载
Vto=1.1Vstall
据统计 STO=1.66 * STOG
• 失速速度在设计要求或设计规范中有明确规定，例 如：FAR 23要求飞机（总量低于5670kg）失速速 度满足 VStall ≤113KM/h 。
• 有些情况下，设计要求中给定进场速度，进而计算 失速速度
• 最大升力系数取决于机翼参数，增升装置的配置， 在设计之初可选用统计数据。一般情况下，对大多 数飞机约为 CLmax=1.2～3.0（约为翼型CLmax的 90%）。
的统计数据进行选择，作为初次近似之用
7
5.1.3 推重比
用曲线拟合
8
5.1.3 推重比
▪ 推重比的估算 （推力匹配） 对推重比的选择，也可利用飞机性能计算中
的一些计算表达式进行估算（此时需对某些原 始数据选用一些统计数据）。例如，某些对巡 航效率要求较高的飞机，可按下式估算推重比
9
5.1.3 推重比
巡航状态的推重比换算到起飞状态的推重比 一般有
对于螺旋浆飞机 (L/D)cr=(L/D)max 。 对于喷气飞机 (L/D)cr=0.866(L/D)max 。 一般飞机开始巡航时的重量 Wcr/WTO=0.956 。 一般飞机巡航时
装有轮喷气发动机飞机 Tcr/TTO=0.40～0.70 。 涡轮螺浆飞机 Tcr/TTO=0.60～0.80 。 高内外涵道比涡轮风扇发动机Tcr/TTO=0.20～0.25 。 低内外涵道比涡轮风扇发动机 Tcr/TTO=0.40～0.70 。 活塞式发动机飞机 Pcr/PTO=0.75 。
▪ 翼面积S(Swing area) ▪ 起飞推力TTO(Take-off Thrust，也即第三讲中
的T)或起飞功率PTO(Take-off power)
2
5.1.1 飞机设计参数
❖相对参数
▪ 起飞推重比 (Take-off Thrust-weight Ratio) ▪ 起飞翼载 (Take-off wing loading)
5
5.1.2 飞机设计参数选择要点
❖凡是利用统计资料，参照原准机，主要依 靠经验进行飞机设计参数估算的方法，称 之为“原准统计法”。
❖凡是利用统计数据或实际结果作为原始数 据，而主要以数学解析或数学规划方法求 解，则称之为"统计分析"法。
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5.1.3 推重比
▪ 推重比的估计 在设计的初期，可以根据一些不同类型飞机
主要参数选择
飞机设计研究所 航空科学与工程学院
第五讲 主要参数选择
5.1 推重比和翼载荷的确定方法 5.2 起飞重量估算
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5.1.1 飞机设计参数
❖本章所讨论的飞机设计参数，是指对飞机 设计要求起主导作用，而且在飞机概念设 计阶段必须慎重选择的那些参数。
▪ 起飞重量WTO（Take-off gross weight，也即 第三讲中的W0）、
推重比的物理意义是:为 了实现飞机的某种性能 ，单位飞机重量所需的 推力。
翼载的物理意义是:为了 实现飞机的某种性能， 单位机翼面积所需支承 的飞机重量。
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5.1.2 飞机设计参数选择要点
原始数据-----飞机设计要求中列出了飞机 的有用载荷表和飞行性能数据，据此，我 们便知道了飞机的有用载重WPL(payload weight)和飞行性能数据，这便是飞机设计 参数选择的原始数据。
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5.1.4 翼载
螺旋桨飞机： 喷气飞机：
σ — 起飞高度的空气密度与海平面空气密度的比值
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例如：
某喷气客机，设计要求中规定： 1）STO<1524M; 2) H=2500M （标准大气），σ=0.786
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5.1.4 翼载
➢ 着陆距离
飞机以着陆速度触地、滑跑到完全停止时的距离，称为着陆滑 跑距离SLG(landing ground roll)。按FAR23规定：以进场速 度VA(Approach speed )滑翔，越过15.24M高度直到以着陆 速度触地，飞机越过的机场长度与着陆滑跑距离之和称为着陆 距离SL一般着陆速度为Vstall的1.15倍。进场速度VA规定如下：
飞机设计参数估算的任务----在于根据给定 的原始数据，去寻求那些能够很好地满足 已定的设计要求的设计参数值。
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5.1.2 飞机设计参数选择要点
估算的方法因设计公司各异 ，这些方法 的差别主要表现在 ：
▪ 原始数据的来源不同（统计的，实际值和理论 值）；
▪ 解法的起点、步骤的不同； ▪ 某些过程处理方法的细节不同。
对民机VA=1.3Vstall 对军机VA=1.2Vstall
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5.1.4 翼载
▪ 飞机的着陆距离确定于如下因素：
1、着陆重量WL 2、着陆速度VA 3、着陆装置的设置情况 4、飞机的低速特性 5、飞行员的技术
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5.1.4 翼载
➢失速速度
失速速度直接由翼载和最大升力系数确定， 是影响飞行安全的主要因素。
在飞机设计要求中，为了确保飞行的安全， 都规定了飞机的失速速度。
平飞时处于失速速度（VStall）和最大升力 系数（CLmax）状态，飞机的重量与升力平衡
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5.1.4 翼载
▪ 明确几点
• 进场速度=k 。失速速度 （民用飞机1.3 军用飞机 1.2，舰载 1.15）
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5.1.4 翼载
▪ 翼载指的是起飞的翼载，机翼面积是参考面积 （不使外露面积）
▪ 翼载影响失速速度，爬升率，起降性能，盘旋 性能，决定设计升力系数，通过浸润面积和翼 展的影响而影响阻力。对飞机总重有很大的影 响。
▪ 估算翼载方法--首先估算翼载值或得出满足某 一些性能的翼载和推重比的函数关系，随之确 定出满足与不满足某些性能的界限线，用来选 择设计参数。
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5.1.4 翼载
飞机的起飞距离确定于如下因素：
1、起飞重量WTO 2、起飞速度VTO 3、推重比 （或功率重量比 及螺旋桨特性） 4、空气阻力CDG 5、地面摩擦系数μG 6、驾驶员的技术。
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5.1.4 翼载
TOP ＝
或
平衡场长：多发飞 机，单台失效，可 能最坏情况下机场 安全距离。
喷气式
• 起飞状态的最大升力系数约为着陆状态的80%
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5.1.4 翼载
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5.1.4 翼载
例如，对螺旋浆式飞机规定: VStall ≯93KM/h(襟翼全放下) VStall ﹤111KM/h（收起襟翼）
15
Байду номын сангаас
➢起飞距离
5.1.4 翼载
Vto=1.1Vstall
据统计 STO=1.66 * STOG
• 失速速度在设计要求或设计规范中有明确规定，例 如：FAR 23要求飞机（总量低于5670kg）失速速 度满足 VStall ≤113KM/h 。
• 有些情况下，设计要求中给定进场速度，进而计算 失速速度
• 最大升力系数取决于机翼参数，增升装置的配置， 在设计之初可选用统计数据。一般情况下，对大多 数飞机约为 CLmax=1.2～3.0（约为翼型CLmax的 90%）。
的统计数据进行选择，作为初次近似之用
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5.1.3 推重比
用曲线拟合
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5.1.3 推重比
▪ 推重比的估算 （推力匹配） 对推重比的选择，也可利用飞机性能计算中
的一些计算表达式进行估算（此时需对某些原 始数据选用一些统计数据）。例如，某些对巡 航效率要求较高的飞机，可按下式估算推重比
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5.1.3 推重比
巡航状态的推重比换算到起飞状态的推重比 一般有
对于螺旋浆飞机 (L/D)cr=(L/D)max 。 对于喷气飞机 (L/D)cr=0.866(L/D)max 。 一般飞机开始巡航时的重量 Wcr/WTO=0.956 。 一般飞机巡航时
装有轮喷气发动机飞机 Tcr/TTO=0.40～0.70 。 涡轮螺浆飞机 Tcr/TTO=0.60～0.80 。 高内外涵道比涡轮风扇发动机Tcr/TTO=0.20～0.25 。 低内外涵道比涡轮风扇发动机 Tcr/TTO=0.40～0.70 。 活塞式发动机飞机 Pcr/PTO=0.75 。
▪ 翼面积S(Swing area) ▪ 起飞推力TTO(Take-off Thrust，也即第三讲中
的T)或起飞功率PTO(Take-off power)
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5.1.1 飞机设计参数
❖相对参数
▪ 起飞推重比 (Take-off Thrust-weight Ratio) ▪ 起飞翼载 (Take-off wing loading)
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5.1.2 飞机设计参数选择要点
❖凡是利用统计资料，参照原准机，主要依 靠经验进行飞机设计参数估算的方法，称 之为“原准统计法”。
❖凡是利用统计数据或实际结果作为原始数 据，而主要以数学解析或数学规划方法求 解，则称之为"统计分析"法。
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5.1.3 推重比
▪ 推重比的估计 在设计的初期，可以根据一些不同类型飞机