小型涵道飞机设计报告

小型涵道无人飞机设计报告

学生名称：何伟明

指导老师：蒋阳

（一）内容及要求，

1，了解无人机发展状况用途及性能要求

2，基本掌握轻型飞机的总体布局方法

3，掌握飞行器总体飞机的性能分析和计算方法

（二）主要技术指标

1，写出总体方案报告

2，画出三视图

3，估算与分析整体飞机性能

设计任务书

（一）：涵道无人飞机的性能技术指标及要求（二）：飞机重量估算

（三）：飞机推重比及翼载荷的计算

1，起飞推重比

2，起飞翼载荷

（四）：飞机布局形式的选择

1，总体布局形式的选择

2，部件布局形式的选择

（五）：飞机动力装置的选择

1，涵道的参数

2，进气口面积的计算与选择

（六）：飞机部件几何参数的选择与计算1，机翼几何参数的选择与计算

2，机身几何参数的选择与计算

3，尾翼几何参数的选择与计算（七）:机翼和尾翼翼型的选择

1，机翼翼型的选择

2，尾翼翼型的选择

（八）：飞机总体飞行性能参数计算与校验

1，速度特性

2，起降特性

（九）飞机三视图

(一) 涵道无人飞机的性能技术指标及要求

1，失速速度：70Km/h=63.79ft/s

2，最大速度：100Km/h=91.13ft/s

3, 起飞距离55m=180.45ft

4, 续航时间：6min=360s

5，动力装置：90mm涵道

6，动力来源：6s电池，两块6s的电池并联

（二）飞机重量估算

起飞重量计算

起飞重量主要由飞机空重We，飞机的任务油重Wf（这次设计主要是电池，所以不涉及到油的重量），

和任务载荷Wp用公式表达为

Wo=We+Wp

用空重系数表达为

Wo=Wp/（1-We/Wo）

本次设计把电动涵道，电池，电调，舵机重量，起

落架作为任务载荷即

Wp=W（涵道）+W(电池)+W(电调)+W(舵机)+W(起

落架)

飞机空重系数表达式：We/Wo=0.99Wo09.0

因本次飞机采用玻璃纤维-环氧树脂结构，而不是高级的复合材料，统计的估算表明，用玻璃纤维-环氧树脂复合材料制成的自制飞机的空重系数大约是金属自制飞机空重系数的0.85

倍，所以飞机空中系数调整为

We/Wo=0.8415Wo09.0-

任务载荷重量主要由电动涵道（400克）, 两块6s电池(500)，5个舵机（55克/个）起落架加电调共475克即

Wp=2150克=4.74Ib

即Wo=4.74/(1-We/Wo)= 0.8415Wo09.0-

数据进行迭代

Wo假定值We/Wo Wo计算值

7Kg 0.6928 3.99Kg

6.5Kg 0.6692 5.76Kg

6.4Kg 0.6641 6.27Kg

6.3Kg 0.6587 6.8Kg

6.35Kg 0.6614 6.5Kg

6.37Kg 0.6624 6.4Kg

通过计算迭代所得重量

取起飞重量：6.4Kg 空机重量：4.24Kg 任务载荷：2.15Kg (三)飞机起飞推重比和起飞翼载荷的计算

起飞推重比（T/W）的计算

因为预先得知本次设计的飞机有足够的推力，，考虑到飞

机翼尖失速问题，所以

选经典展弦比作为参考值7

所以暂选展弦比为A=6.5

根据经验公式：K

max

=0.88√（A/C总废阻）

A :展弦比 6.5

C总废阻：这个是总废阻力系数，是由飞机零升阻力系数和飞机巡航时的诱导阻力的总和，因为现在还没有

具体的气动外形，这里就根据经验取飞机的零升阻力系数C

D

为0.02，诱导阻力系数根据公式C

诱=C

L

2/∏×A e,这里的C L

是升力系数，暂取经验升力系数为1.2，根据公式估算到诱导阻力为0.08，所以总的废阻力系数为0.09

所以K

max

=0.8√（6.5/0.09）=7 计算值

巡航T/W=1/(L/D)=1/7=0.143hp/kg

经验公式hp/Wo=aV

max

C其中a=0.004 c=0.57

hp/Wo=0.004 V

max 57 .0

取最大速度V

max

=100Km/h=91ft/s

代入公式的hp/Wo=0.052hp/Ib=0.1146hp/Kg

已知90mm涵道飞机的静推力是3.3kg

所以T/W=3.3/6.8=0.48

因本次设计不涉及油的重量，所以不涉及到起飞还

是巡航，只涉及到电池的放电时间，综上取最大推重比0.48

翼载荷的计算

根据失速速度确定的翼载

设计要求失速速度为V

m in

70Km/h=63.79ft/s

W

1=0.5ρV

m in

2sC L

海平面：ρ=0.00238sLug/ft3

起飞升力系数C

L tekeoff =0.8 C

L max

根据资料所得C

L max =1.5 代入上式得C

L tekeoff

=1.2

又V

m in

≦63.79ft/s

将以上数据代入升力公式

W

1/S≦0.5ρV

m in

2C L=5.81Ib/ft2

根据最大航时确定的翼载

本次设计最大航时为6min，为涵道式喷气式飞机其计算公式为

W/S=0.5 ρV

m in

2√∏AeC D

ρ=0.00238sLug/ft3

V

m in =63.79ft/s A=6.5 C

D

=0.09(上面已估算)

W/S=5.86 Ib/ft2