飞机重量和重心计算演示幻灯片.ppt

航空宇航学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,飞机重量和重心计算,那个大大的轻家伙是C5吗？哈哈！,1,飞机总体设计框架,设计,要求,布局型式选择,主要参数计算,发动机选择,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,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,？,2,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,3,重量的分组,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,？,？,？,？,？,？,？,4,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：,战斗机：,n,y,=8 9,教练机和攻击机：,n,y,=5 6,轰炸机：,n,y,=3 4,运输机和货机：,n,y,=1.5 2.5,最大过载：,n,max,=1.5 n,y,5,机翼结构重量（运输机）,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：,其中：b,ref,=1.905,b,s,为结构展长：,S 机翼面积；W,G,零燃油重量；,n,MAX,最大过载系数;t,r,根弦最大厚度,对于轻型飞机（Wto,5670)：Kw=4.90 10,-3,对于运输飞机（Wto,5670)：Kw=6.67 10,-3,6,机翼结构重量（续）,如机翼上有扰流板和减速板，增加2%；,当机翼安装2台或4台发动机时，分别减少5%或10%；,如果起落架不安装在机翼，减少5%；,采用富勒襟翼，增加2%。,讨论：,b,s,W,机翼,可通过增加翼载来减缓由于,b,s,带来的不利因素，故大型飞机通常有较高的翼载,From Synthesis of Subsonic Airplane Design ,Torenbeek,1982,7,尾翼结构重量,平尾结构重量：,垂尾结构重量：,其中：S,平,平尾面积（ft,2,)；S,垂,垂尾面积（ft,2,)；,l,平,平尾尾力臂（ft)；l,垂,垂尾尾力臂（ft)；,t,r,平,平尾根部最大厚度（ft)；b,平,平尾展长（ft)；,t,r,垂,垂尾根部最大厚度（ft)；b,垂,垂尾展长（ft)；,8,尾翼结构重量（续）,n,MAX,最大过载系数;,1/4,弦线后,掠角（度）,；,垂,垂尾展弦比；,垂,垂尾梯形比；,Sr 方向舵面积,（ft),；M,H,海平面最大马赫数；,Wto 起飞重量（磅）；W,平,、W,垂,的单位为磅,Z,h,定义见图：,From Airplane Design，Part 5,Roskam.,Zh=0,9,机身结构重量,K,wf,=0.23,V,D,设计俯冲速度（km/h）,l,t,机翼根弦1/4处至平尾根弦1/4处之间的距离,b,f,机身最大宽度（m）；,S,G,机身壳体面积（m)；,对于增压客舱，增加8%；,后机身安装发动机，增加4%；,主起落架在机身上，增加7%；,若无主起落架支撑结构，也无机轮舱减少4%；,对于货机，增加10%。,(kg),From Synthesis of Subsonic Airplane Design ,Torenbeek,1982,10,起落装置重量,起落装置重量包括：,主结构（支柱和撑杆）,机轮、刹车装置、轮胎、导管和冷气装置；,收放机构、阻尼器、操纵器件、机轮小车等。,From,Introduction to Aircraft Design:Synthesis and Analysis,Kroo,11,控制面操纵系统的重量,设有双重操纵机构的轻型飞机：K,SC,=0.23,用于手操纵的运输机和教练机：K,SC,=0.44,运输机，动力操纵系统，仅有后缘襟翼：K,SC,=0.64,有前缘襟翼时，增加20%。,12,推进系统重量,推进系统重量包括：,发动机,安装发动机的结构,短舱,操纵发动机的附件（起动和控制系统等）,反推力装置,燃油系统,13,固定设备重量,包括：,辅助动力装置（,APU,）,仪表、导航、电子设备,液压、冷气、电气,装饰和设备,空调和防冰,其它,14,飞机重心的几个概念,、,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,-重心后限位置,*最低纵向静稳定度由设计规范或适航性条例规定：,运输机:5-10%;战斗机:5%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0.85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4kg,(4042%)c,A,35%半展长,15,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,16,歼-6重心范围;起落架放下；起落架收起,17,各部件的重心位置估算,机翼,直机翼,后掠角和三角翼,L/2,0.4L/2,(3840%)c,A,(4042%)c,A,35%半展长,18,各部件的重心位置估算（续）,平尾,垂尾,(4550%)c,A,38%半展长,19,各部件的重心位置估算（续）,机身,螺浆单发,拉力式,:,.32,0.35 L,身,推进式,:,.45,0.48 L,身,螺浆双发：,拉力式,:,.38,0.40 L,身,推进式,:,.45,0.48 L,身,喷气运输机：,发动机安装在机翼上：,.42,0.45 L,身,发动机安装在机身后部：,.47,0.50 L,身,战斗机：,发动机安装在机身内：,0.45 L,身,20,各部件的重心位置估算,起落装置,与全机重心重合,动力装置,由发动机重心位置来确定,固定设备,与全机重心重合,燃油,根据油箱布置的位置,计算油箱的体积和重量，燃油密度,0.8g/cm,3,有效载荷（乘客和行李、货物或武器弹药）,由载荷的布置来确定,21,全机重量计算和重心定位,重心在平均空气动力翼弦的位置：,当机翼安装角较大时重心在平均空气动力翼弦的位置如下：,22,部件、载重,mgx(10Nm),x(m),mg(10N),y(m),mgy(10Nm),第,总 合,结构,机翼,机身,平尾,垂尾,前起落架（收上）,主起落架支柱,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,设备和操纵系统,装备,飞行员,随机工程师,服务员,专用设备,燃油,第一组,第二组,第三组,载重,乘员,行李,飞机质心定位细目表,23,飞机重心位置的调整,调整装载：,移动机翼：,24,飞机重心位置的调整（续）,调整机翼参数：,调整机身长度：,加装配平油箱（水箱）：,加装配重：,25,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,26,