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首页 第16讲 飞机重量和重心计算

第16讲 飞机重量和重心计算.pdf

第16讲 飞机重量和重心计算

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2011-06-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第16讲 飞机重量和重心计算pdf》,可适用于工程科技领域

航空宇航学院飞机重量和重心计算航空宇航学院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总体布局三面图部位安排图结构布置图总体布局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?飞机总体设计框架航空宇航学院Theessenceofaircraftdesignprocess•Generationsofconfiguration,layoutandgeometry•Analysisofconfiguration,layoutandgeometry–Mass–LiftcoefficientandDragcoefficient–Performance–Structure–Stabilityandcontrol–Cost航空宇航学院内容提要•重量的分组•飞机的过载•飞机结构重量估算•飞机重心的几个概念•各部件的重心位置估算•全机重量计算和重心定位•飞机重心位置的调整•飞机重量重心计算报告航空宇航学院•机翼结构•尾翼结构•机身结构•起落装置•操纵系统•推进系统•固定设备•不可用燃油•机组乘员•乘客•行李•货物•军用装载•使用燃油空机重量使用空重{有效载荷零燃油重量全机重量???????√√√√√√√重量的分组航空宇航学院飞机的过载•结构重量与飞机过载有关•几种飞机的使用过载:ƒ战斗机:ny=~ƒ教练机和攻击机:ny=~ƒ轰炸机:ny=~ƒ运输机和货机:ny=~ƒ最大过载:nmax=ny航空宇航学院•基本公式以下公式为基本公式只适于起落架可收发动机不安装在机翼上的情况:GGrsbbswWSWtbnbKWsref⋅⋅⋅⋅⋅=max)()(机翼其中:bref=bs为结构展长:cosχbbs=S机翼面积WG零燃油重量nMAX最大过载系数tr根弦最大厚度对于轻型飞机(Wto<):Kw=×对于运输飞机(Wto>):Kw=×机翼结构重量(运输机)航空宇航学院From《SynthesisofSubsonicAirplaneDesign》,Torenbeek,机翼结构重量(续)•如机翼上有扰流板和减速板增加•当机翼安装台或台发动机时分别减少或•如果起落架不安装在机翼减少。•讨论:ƒbs↑→W机翼↑ƒ可通过增加翼载来减缓由于bs↑带来的不利因素故大型飞机通常有较高的翼载航空宇航学院max,{()()()}toArWWnSbtcl=⋅⋅⋅⋅⋅平尾平平平平垂尾结构重量:max})()()()()()()(){(−−⋅⋅⋅⋅=χληCOSSSlMSnWbZWrHtoh垂垂垂垂垂垂垂其中:S平平尾面积(ft)S垂垂尾面积(ft)l平平尾尾力臂(ft)l垂垂尾尾力臂(ft)tr,平平尾根部最大厚度(ft)b平平尾展长(ft)tr,垂垂尾根部最大厚度(ft)b垂垂尾展长(ft)尾翼结构重量平尾结构重量:航空宇航学院From《AirplaneDesign》Part,RoskamZh=尾翼结构重量(续)nMAX最大过载系数χ¼弦线后掠角(度)λ垂垂尾展弦比η垂垂尾梯形比Sr方向舵面积(ft)MH海平面最大马赫数Wto起飞重量(磅)W平、W垂的单位为磅Zh定义见图:航空宇航学院GhblDWfSVKWfft⋅⋅=机身(kg)From《SynthesisofSubsonicAirplaneDesign》,Torenbeek,机身结构重量Kwf=VD设计俯冲速度(kmh)lt机翼根弦处至平尾根弦处之间的距离bf机身最大宽度(m)SG机身壳体面积(m)•对于增压客舱增加•后机身安装发动机增加•主起落架在机身上增加•若无主起落架支撑结构也无机轮舱减少•对于货机增加。航空宇航学院toWW⋅=起落装置From《IntroductiontoAircraftDesign:SynthesisandAnalysis》,Kroo起落装置重量起落装置重量包括:ƒ主结构(支柱和撑杆)ƒ机轮、刹车装置、轮胎、导管和冷气装置ƒ收放机构、阻尼器、操纵器件、机轮小车等。航空宇航学院)()(kgWKWtoSC⋅⋅=操纵控制面操纵系统的重量•设有双重操纵机构的轻型飞机:KSC=•用于手操纵的运输机和教练机:KSC=•运输机动力操纵系统仅有后缘襟翼:KSC=•有前缘襟翼时增加。航空宇航学院发动机推进系统WW⋅=推进系统重量推进系统重量包括:ƒ发动机ƒ安装发动机的结构ƒ短舱ƒ操纵发动机的附件(起动和控制系统等)ƒ反推力装置ƒ燃油系统航空宇航学院toWW⋅=固定设备固定设备重量•包括:ƒ辅助动力装置(APU)ƒ仪表、导航、电子设备ƒ液压、冷气、电气ƒ装饰和设备ƒ空调和防冰ƒ其它……航空宇航学院飞机重心的几个概念•飞机重心位置正常使用重心指飞机在正常飞行过程中经常保持的重心位置。使用重心前限指飞机在飞行过程中重心可能的最前位置。使用重心后限指飞机在飞行过程中重心可能的最后位置航空宇航学院、•飞机重心的前、后限中立重心位置纵向静稳定度为零时的重心位置后限位置*最低纵向静稳定度由设计规范或适航性条例规定:运输机:战斗机:或为放宽静稳定*应保证每增加单位过载杆力增量的最小值不应过小重心前限位置飞机操纵所允许的飞机重心最前的位置*着陆时全动水平尾翼应有四分之一的备用偏度*起飞滑跑时:抬前轮的速度不应超过倍的离地速度*要求每增加单位过载的杆力增量的最大值不应超过kg飞机重心的几个概念航空宇航学院歼重心范围起落架放下――起落架收起航空宇航学院LL(~)cA(~)cA半展长各部件的重心位置估算•机翼ƒ直机翼ƒ后掠角和三角翼航空宇航学院(~)cA半展长各部件的重心位置估算(续)•平尾•垂尾航空宇航学院各部件的重心位置估算(续)•机身ƒ螺浆单发拉进式:0~L身推进式:0~L身ƒ螺浆双发:拉进式:0~L身推进式:0~L身ƒ喷气运输机:发动机安装在机翼上:0~L身发动机安装在机身后部:0~L身ƒ战斗机:发动机安装在机身内:L身航空宇航学院各部件的重心位置估算•起落装置¾与全机重心重合•动力装置¾由发动机重心位置来确定•固定设备¾与全机重心重合•燃油¾根据油箱布置的位置¾计算油箱的体积和重量燃油密度ρ=gcm•有效载荷(乘客和行李、货物或武器弹药)¾由载荷的布置来确定航空宇航学院∑∑=iiGmgmgxx)()(∑∑=iiGmgmgyy)()(%×−=AAGGcxxx重心在平均空气动力翼弦的位置:全机重量计算和重心定位航空宇航学院∑imgx)(∑img)(∑imgy)(部件、载重mgx(N·m)x(m)mg(N)y(m)mgy(N·m)第总合Ⅰ结构机翼机身平尾垂尾前起落架(收上)主起落架支柱Ⅱ动力装置中部的发动机两侧的发动机中部发动机短舱两侧发动机短舱燃油系统Ⅲ设备和操纵系统Ⅳ装备飞行员随机工程师服务员专用设备Ⅴ燃油第一组第二组第三组Ⅵ载重乘员行李飞机质心定位细目表航空宇航学院•移动机翼:toiAiGWWcxx⋅Δ=Δ机翼机翼xWWcxtoAGΔ⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=Δ)(飞机重心位置的调整•调整装载:航空宇航学院飞机重量重心计算报告•计算各重量组的重量•计算全机重量•计算各部件重心•全机重量重心细目表飞机重量和重心计算飞机总体设计框架Theessenceofaircraftdesignprocess内容提要重量的分组飞机的过载机翼结构重量(运输机)机翼结构重量(续)尾翼结构重量尾翼结构重量(续)机身结构重量起落装置重量控制面操纵系统的重量推进系统重量固定设备重量飞机重心的几个概念飞机重心的几个概念各部件的重心位置估算各部件的重心位置估算(续)各部件的重心位置估算(续)各部件的重心位置估算全机重量计算和重心定位飞机重心位置的调整飞机重量重心计算报告

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