飞机总体设计课件05-翼载与推重比确定.ppt

田 云北京航空航天大学2022年7月5日翼载与推重比的确定翼载与推重比的确定概念设计流程概念设计流程设计要求、适航条例设计要求、适航条例全机布局设计发动机选择重量重心确定机翼外形初步设计 方案分析与评估 重量特性 气动特性 动力特性 性能评估 操稳特性 经济性分析 噪声特性 排放量 可靠性 维修性 机场适应性 确定主要参数确定主要参数尾翼外形初步设计 总体布置形成初步方案设计设计满足要求？方案最优？YesNo分系统初初步步方方案案分析分析内容提要内容提要1翼载与推重比的重要性2翼载与推重比的确定方法3确定翼载与推重比的其他一些考虑4发动机选型翼载与推重比的重要性翼载与推重比是一架飞机最重要的两项指标；飞机的起降性能、操稳特性、速度特性、高度特性及舒适性等均与其相关；现代大型客机翼载一般在600kg/，推重比一般在0.3左右内容提要内容提要1翼载与推重比的重要性2翼载与推重比的确定方法3确定翼载与推重比的其他一些考虑4发动机选型翼载及推重比的确定起飞场长进场速度着陆场长单发失效爬升梯度起飞第二阶段着陆复飞结构、燃油装载的影响推重比与翼载的可行域起飞场长起飞场长翼载越高，起飞场长越长；推重比越高，起飞场长越短起飞场长与翼载的关系起飞过程起飞过程起飞：飞机从静止开始加速离开地面并在空中上升安全高度的过程。

滑跑抬前轮离地收襟翼加速上升上升收起落架松松刹刹车车点点失速速度失速速度前轮离前轮离地速度地速度离地速度离地速度安全速度安全速度正常起飞过程VS失速速度（起飞构型）失速速度（起飞构型）Vmc最小操纵速度最小操纵速度V1决策速度决策速度VR抬前轮速度抬前轮速度Vmu最小离地速度最小离地速度VLOF离地速度离地速度V2起飞爬升速度起飞爬升速度 V2 1.1 Vmc V2 1.2 VS起飞阶段飞机基本情况松松刹刹车车点点失速速度失速速度前轮离前轮离地速度地速度离地速度离地速度安全速度安全速度发动机失发动机失效速度效速度决策速度决策速度单发失效加速失效加速-起起飞停止点松松刹刹车车点点发动机失发动机失效速度效速度决策速度决策速度单发失效减速失效减速-停止停止决断速度正常起飞继续起飞中断起飞Lph着陆过程着陆过程匀速下滑拉平平飞减速两轮滑跑三轮滑跑停止飘落接地着陆：从安全高度处下滑并过渡到地面滑跑，直至完全停止的整个运动过程着陆场长最大进场速度翼载越高，着陆升力系数越小，进场速度越高进场速度与翼载的关系着陆场长着陆场长翼载越高，着陆场长越长影响起飞着陆场长的主要参数发动机推力特性发动机推力特性 T Sto 机翼面积机翼面积 S Sto 起飞重量起飞重量 Wto S Stoto 起飞时的升力系数起飞时的升力系数 CL Sto 起飞时的阻力系数起飞时的阻力系数 CD S Stoto 机场高度和温度机场高度和温度 H S Stoto 燃油装载燃油重量推力需求估算推力需求估算单发失效爬升梯度单发失效爬升梯度双发飞机第二阶段要求2.4%，复飞为2.1%内容提要内容提要1翼载与推重比的重要性2翼载与推重比的确定方法3确定翼载与推重比的其他一些考虑4发动机选型其他考虑翼载大小是气动、结构、安全裕度、过载系数等综合水平的体现推重比是飞机起降、爬升阶段安全的最重要保障翼载与推重比的选取要为型号的序列化发展留下足够的空间内容提要内容提要1翼载与推重比的重要性2翼载与推重比的确定方法3确定翼载与推重比的其他一些考虑4发动机选型对发动机的要求对发动机的要求各飞行阶段（起飞、爬升和巡航）发动机的推力各阶段油耗及推力特性发动机几何尺寸推力的安装损失、各系统供电及引气损失产生推力原理：涡轮风扇涡轮风扇Fthrust=m bypassvbypass+m corevcore 发动机参数发动机参数涵道比涵道比流经旁路管道的空气流量与流经燃气发生器的空气流量之比。

增压比增压比压气机出口处的压力与发动机进口处压力之比涡轮前温度涡轮前温度发动机第一级涡轮入口处燃气温度比推力比推力单位空气流量的推力是一个综合参数，取决于涵道比、增压比和涡轮前温度影响燃油效率的主要因素热效率（燃烧效率）：增压比越高，热效率越高最大增压比受到涡轮材料和涡轮冷却技术的限制传输效率（机械系统效率）：主要取决与风扇和涡轮的效率推进效率（冲量转化为推力的效率）比推力越小（风扇直径大），推进效率高发动机效率热效率发动机效率热效率传输效率传输效率推进效率推进效率发动机的主要性能指标巡航耗油率巡航飞行状态的耗油率推重比发动机的推力与其自身重量的比值对于运输机涡扇发动机，一般为7.08.0单位迎面推力发动机的推力与其最大迎风面积之比对于涡扇发动机，主要与涵道比有关，涵道比越大，单位迎面推力越小发动机的外部特性推力特性发动机推力随高度和速度变化而改变的特性耗油率特性发动机耗油率随高度和速度变化而改变的特性随高度增加，推力下降；随速度增加，推力下降随高度增加，推力下降；随速度增加，推力下降未来干线客机发动机发展特点未来干线客机发动机发展特点高可靠性高安全性低维修成本低油耗低污染低噪声高性能长寿命几款发动机基本参数几款发动机基本参数从发动机技术性能指标来看，俄罗斯发动机与西方同类产品相当发动发动机机起起飞飞推力推力（吨）（吨）流量流量涵道比涵道比总压总压比比巡航耗油率巡航耗油率CFM56-7B8.9612.43073545.432.70.6375V250010.4614.353273854.54.926.533.40.5977RB211-535E418.219.575235344.325.8280.629PW203717.4418.9454957065.342731.20.605D-30KP11.052692.42200.714PS-90A16.024704.335.550.629D-436T17.519.364.914.9722.726.10.6470.65PS-90A216.025004.135.190.624PS-1212.045418.3940.20.56SAM1466.126.994.4280.642发动机耗油率第4代涡扇发动机（2005）涵道比大于8 GP7000,Trent 900/500(A380)19501960197019801990200020102020大涵道比涡扇发动机的发展历程大涵道比涡扇发动机的发展历程第1代涡扇发动机(1960)涵道比=2JT3D(B707/B720)第2代涡扇发动机（1980）涵道比=56JT9D(B747/767,A300/310),PW2000(B757),CFM56(B737,A319/320/340)RB211(B747/757/767)第3代涡扇发动机（1990）涵道比=58V2500,Trent 700(B737,A320/330340),PW4000,Trent 800、GE90(B777)过去50年燃料燃烧降低50%目标-1520%第5代涡扇发动机（2010）涵道比大于9.6Trent1000,GENX(B787,A350)2025第5代涡扇发动机将在2010年以后投入使用涡喷发动机(1956)JT3C(J57的民用型，B707)发动机参数的选择发动机参数涵道比、增压比、涡轮前温度和比推力选择发动机参数的准则使飞机直接使用成本最小。

与飞机直接使用成本有关的因素耗油率（影响燃油量，进而全机重量）发动机尺寸（影响飞机阻力）发动机重量（影响全机重量）发动机价格（影响飞机价格）。