飛機(jī)主要參數(shù)的選擇(精)

1、第五章飛機(jī)主要參數(shù)的選擇選定飛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，是飛機(jī)總體設(shè)計(jì)過程中最主要的工作。所謂飛機(jī)的總體 設(shè)計(jì)，簡言之，即已知設(shè)計(jì)要求，求解設(shè)計(jì)參數(shù)，定出飛機(jī)總體方案的過程。飛機(jī)的設(shè) 計(jì)參數(shù)是確定飛 機(jī)方案的設(shè)計(jì)變量。 確定一個(gè)總體方案，需要定出一組設(shè)計(jì)參數(shù)， 包括飛機(jī)及其各組成部分的 質(zhì)量;機(jī)翼和尾翼的面積、展弦比、后掠角、機(jī)身的最 大直徑和長度等幾何參數(shù)；以及發(fā)動(dòng)機(jī) 的推力等等。在總體設(shè)計(jì)的初期，如果想一下子就把各項(xiàng)參數(shù)都選好，是很困難的，而往往需要 用原準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行粗略的初步選擇。所謂原準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)法，即參照原準(zhǔn)機(jī)和有關(guān)的統(tǒng)計(jì) 資料,憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和判斷，初步選出飛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)。如果所設(shè)計(jì)的飛機(jī)是某 現(xiàn)役

2、飛機(jī)的后繼機(jī)，性能指標(biāo)差別不是很大，或僅在某一兩點(diǎn)上有較大的差別，則可 以將原來的飛機(jī)做為原準(zhǔn)機(jī)，這樣在設(shè)計(jì)上和生產(chǎn)上可能有良好的繼承性，這是很 有利的。但是,如果在性能指標(biāo)上有量級(jí)的突變，則不宜再將原機(jī)種做為新機(jī)設(shè)計(jì) 的原準(zhǔn)機(jī)了。如果選用外國的飛機(jī)做為原準(zhǔn)機(jī)，則應(yīng)特別注意 我國自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格 及科研和生產(chǎn)水平，應(yīng)盡量多搜集一些統(tǒng)計(jì)資料，以便對(duì)比分析。對(duì)各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 均應(yīng)注意其來源、附加條件和可靠程度，這種方法簡單方便，但用這種方法時(shí)，一是原 準(zhǔn)機(jī)選得要合適，二是統(tǒng)計(jì)資料工作要做好。另一類選擇飛機(jī)參數(shù)的方法是統(tǒng)計(jì)分析法，即利用統(tǒng)計(jì)資料或科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)結(jié) 果作為原 始數(shù)據(jù)，建立分析計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，

3、并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行反復(fù)迭代的分析計(jì)算 求解出合理的設(shè) 計(jì)參數(shù)。不論是哪一種方法都要求深入地了解飛機(jī)主要的設(shè)計(jì)參 數(shù)與飛機(jī)飛行性能之間的關(guān) 系，以及在進(jìn)行參數(shù)選擇時(shí)的決策原則。在眾多的飛機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)當(dāng)中，最主要的有三個(gè)：1飛機(jī)的正常起飛質(zhì)量（kg;0m 2.動(dòng)力裝置的海平面靜推力（da n;OP 3機(jī)翼面積（mS 2。這三個(gè)參數(shù)對(duì)飛機(jī)的總體方案具有決定性的全局性影響，這三個(gè)參數(shù)一改變： 飛機(jī)的總 體方案就要大變，所以稱之為飛機(jī)的主要參數(shù)。它們的相對(duì)參數(shù)是：1.起飛翼載荷Op Sg m p 1000=(dan/m2 2起飛推重比 OP /(1000g m P P =§5.1飛機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)與

4、飛行性能的關(guān)系這一節(jié)，回顧過去在飛行力學(xué)等課程中所學(xué)的一些簡單的計(jì)算飛機(jī)性能的公式，以便對(duì)55飛機(jī)主要參數(shù)與飛行性能之間的關(guān)系進(jìn)行研究和分析。一、最大平飛速度max v從飛機(jī)在某一高度(H上等速平飛時(shí),推力等于阻力的基本方程：S v C P H xH 221 p = (5.1可以得出 的計(jì)算公式為：max v ?=x H C p P v 55. 14max (5.2其中：的單位為 “km/h”,?H高度處的空氣相對(duì)密度；max v H P H高度處的推 重比;H高度處的翼載荷，單位為“dan/mH p 2。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與飛行速度和高度有關(guān)，超音速時(shí)，其關(guān)系如下：當(dāng) H<11000

5、m 時(shí)，085. 0P P H ?= E 當(dāng).3H>11000m 時(shí),02. 1P P H ?= E 其.4 中系數(shù) 和85. 0?2. 1是考慮推力隨高度的變化；速度特性系數(shù)0/=v v P P是考慮 推力隨飛行速度的變化。將（5.3和（5.4式代入（5.2式得到：當(dāng) H<11000m 時(shí),15. 00max 55.14?=x C P p v E （S.H> 11000m時(shí),xH C P p v E 0max 94. 15=由此可知飛機(jī)的最大平飛速度 與其推重比及翼載 荷的1/2次方成正比。max v二、靜升限靜H靜升限是指飛機(jī)能繼續(xù)維持平飛時(shí)的最大飛行高度，可以用該高度處

6、的空 氣相對(duì)密度值來表示。由平飛時(shí)升力等于重量”和阻力等于推力”的關(guān)系式，可以得出。根據(jù)極曲線的表達(dá)式?？傻?10/（max K mg P =200y x x C D C C +=00max max 21x x y C D C C K =?=代入上式，則可以 56 導(dǎo)出，00067. 1P C D x E =?升限（5.7對(duì)于亞音速飛機(jī),00 /（6783. OP M C x E 升限(5.9可見，飛機(jī)的推重比對(duì)其靜升限的影響最大，是正比關(guān)系，而對(duì)于亞音速飛機(jī)，增大 機(jī)翼的展弦比也可以使靜升限提高。三、最大航程max L從飛行力學(xué)中得知，巡航狀態(tài)下航程的計(jì)算公式為：(終平均巡 m m C Kv

7、 L e /In /6. 30= (5.10其中:L的單位為km; K飛機(jī)的升阻比；巡航速度(m/s ;發(fā)動(dòng) 機(jī)的平均耗油率；一一開始巡航飛行時(shí)的飛機(jī)質(zhì)量；一一飛行終了時(shí)的飛機(jī)質(zhì)量。巡v平均e C 0m終m如果考慮在起飛、爬高和加速到巡航速度過程中所消耗 掉的燃油，則需對(duì)(5.10式修改為：?=終平均 巡 m m C Kv L e 0ln 45. 3 (5.11 其中:油油終 m m m m m m -=-=11000 而油油油 m m m -心-11l n油m 可用燃油質(zhì)量，0m m m油油=為燃油質(zhì)量系數(shù)。代入上式得，油油 平均 巡m m C Kv L e - ? =45.3 (5.12

8、57 將飛行速度換算成飛行M數(shù)得到：油平均 巡m C KM L e - ? =1020 (5.13從航程的表達(dá)式可以看出，選用耗油率較 低的發(fā)動(dòng)機(jī)可以增大航程 提高的值也可以增大航程，但影響最大的則是(巡航Kv 油m。因此，對(duì)于遠(yuǎn)程飛機(jī)一定要設(shè)法增大載油系數(shù)。四、起飛滑跑距離起滑I通常在飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求中都給定起飛滑跑距離，其近似計(jì)算公式如下：(908. 0max 0f P C p I y -=平均 起飛 起滑(5.14其中，襟翼在起飛位置時(shí)的 最大升力系數(shù)；翼載荷單位為“ dan/n起飛max y C 0p 2”平均P 起飛滑跑時(shí)的平均推重比,095. 0P P平塚;滑跑時(shí)機(jī)輪與 地面之間的摩

9、擦系數(shù)。f通常認(rèn)為,對(duì)于水泥跑道，;草地，035. 0=f 085. 0=f。從(5.14式可以明顯地看出，為了縮短起飛滑跑距離，需要降低翼載荷，增大推重 比和最大升力系數(shù)，翼載荷太小將會(huì)對(duì)其他性能產(chǎn)生不利的影響。因此 ，現(xiàn)代飛機(jī) 為了盡量縮短 其起飛滑跑距離，就要設(shè)法增大其推重比，同時(shí)采用高效率的增升裝 置盡量提高其起飛時(shí)的最 大升力系數(shù)。五、著陸速度著陸v從著陸時(shí)飛機(jī)的升力等于重量”的關(guān)系式推出的著陸速度表達(dá)式為：著 陸著陸著陸 max 55. 14y C p v = (5.15其中：的單位為“km/h” ；陸時(shí)的翼載荷,單位為“dan/n著陸v著陸p 2著陸max y C從(5.15式可

10、知減小著陸速度的辦法是降低著陸時(shí)的翼載荷和提 高著陸時(shí)的最大升力系數(shù)。為了把 轉(zhuǎn)換為，取著陸p Op消耗 油著陸m m m m - =01(0消耗油m m m -=58其中:一一飛機(jī)著陸時(shí)的質(zhì)量；著陸m油m 相對(duì)的消耗燃油質(zhì)量系數(shù)；消耗 m 相對(duì)的消耗載荷的質(zhì)量系數(shù)，消耗質(zhì)量包括旅客機(jī)的食物和水或軍用飛機(jī)的 武器彈藥等。1(0消耗油著陸m m p p -=代入(5.15得1(7. 2112max 0消耗 油 著陸著陸 m m v C p y -= (5.16對(duì)于其他方面的飛行性能，也可以找出其與設(shè)計(jì)參數(shù)之間的類似關(guān)系式，需要時(shí) 同學(xué)們可從一些書籍或手冊(cè)中查找，這里不再一一列舉。§5.

11、2選擇飛機(jī)主要參數(shù)的方法飛機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)很多，最主要的是其起飛質(zhì)量、動(dòng)力裝置的海平面靜推力和機(jī) 翼面積,這三個(gè)參數(shù)可以組合成兩個(gè)相對(duì)參數(shù)：起飛推重比0P和翼載荷。Op 0P和 主要決定于對(duì)飛機(jī)的飛行性能的要求，不直接涉及飛機(jī)幾何尺寸的絕對(duì)值，比較容易 確定。所以，通常在進(jìn)行飛 機(jī)參數(shù)選擇時(shí)，可以先根據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)要求中所給定的飛行 性能指標(biāo)，初步選定0p 0P和，然后再根據(jù)飛機(jī)的典型任務(wù)及其他方面的要求算出，從而初步確定各主要參數(shù)的初值。Op 0m可以說各個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)部門所用的參數(shù)選擇方法都不是一樣的 ，都有他們 自己的具體方法，對(duì)具體計(jì)算公式和原始數(shù)據(jù)的選取各有差異，很難一一加以敘述， 這里僅簡單介

12、紹兩種比較典 型的方法。一、界限線法當(dāng)某項(xiàng)飛行性能給定時(shí)，在起飛推重比和翼載荷之間，總存在著一定的關(guān)系，這 種關(guān)系可 以用函數(shù)0 , (0=p P f來表示,如果能設(shè)法找出這種函數(shù)關(guān)系,就可以在, (Op P坐標(biāo)平面上畫 出相應(yīng)的曲線來，在曲線的某一邊的0P和值是可以滿足要求的， 而在另一邊的值則不能滿足設(shè)計(jì)要求，這種曲線就是代表能否滿足性能要求的界限 線。Op對(duì)于不同的性能要求，這種函數(shù)關(guān)系也不一樣，因此,根據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)要求所給 定各項(xiàng)性能指標(biāo),即可畫出一組這樣的界限線，形成一個(gè)關(guān)于能滿足設(shè)計(jì)要求的 0P 和的可選區(qū)。然后 通過對(duì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行綜合性分析，在可選區(qū)的范圍內(nèi)，即可 選出合適的

13、0p 0P和值,這種方法即稱為界限線法。0p這里只有0P和兩個(gè)相對(duì)參數(shù)做為設(shè)計(jì)變量，屬于二維的問題，顯然，如果同時(shí) 選擇三 個(gè)或四個(gè)參數(shù),則將形成三維或四維的可選域。0p這種方法的特點(diǎn)是簡明、 直觀。應(yīng)用這種方法的關(guān)鍵在于如何設(shè)法找出各 項(xiàng)飛行性能與0P和之間的函數(shù)關(guān)系，有時(shí)要涉及多種氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)和外形參數(shù)，需要有 合適的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)0p 59數(shù)據(jù)，找出這種關(guān)系之后,即可按相同的坐標(biāo)比例繪出0P 的界限線圖，如圖5.1所示。Op圖5.1 OP 界限線圖Op圖5.1中影線所示的區(qū)域即為可選區(qū)，可選區(qū)中各點(diǎn)（0P ,均能全面滿足各項(xiàng) 性能指標(biāo)的要求，但究竟選用哪一點(diǎn)的Op OP和值較好，應(yīng)該考慮下述

14、的一些原則Op 1.在靠近可選區(qū)的下面取值時(shí)，可以減輕飛機(jī)的質(zhì)量,所選之OP越小,則代表 結(jié)構(gòu)油動(dòng)力m m m +越小，或有效越大。不應(yīng)該盲目地將OP或選得過大，否則 可能對(duì)總體方案的設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利的影響。Op 2.應(yīng)該對(duì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行綜合分析，對(duì)最主要的要求要多加照顧，即在選定OP和值時(shí),應(yīng)該遠(yuǎn)離最主要性能的界限線，給滿足這種性能留有充足的余量。圖5.2所示是幾種變后掠翼軍用飛機(jī)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。Op圖5.2幾種軍用飛機(jī)的推重比和翼載荷1.空中優(yōu)勢2.近距支援3.遮斷和截?fù)魪膱D中可以看出，對(duì)于強(qiáng)調(diào)突出空戰(zhàn)性能的飛機(jī)，應(yīng)該選取0P較大、較小的值， 而突出任務(wù)是對(duì)地攻擊、近距支援和強(qiáng)調(diào)截?fù)羧蝿?wù)的飛機(jī)

15、，則應(yīng)分別沿箭頭2和箭 頭3的方向選Op 60取。3.因是初步的選擇，所以對(duì)各項(xiàng)性能要求應(yīng)考慮留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，并?yīng)考慮所用函數(shù)關(guān)系式及有關(guān)原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度二、對(duì)比分析法 參考文獻(xiàn)3中介紹了一種按各項(xiàng)飛行性能要求分別對(duì)所需之0P和值進(jìn)行計(jì)算，然后進(jìn)行對(duì)比取值定出Op OP和的方法，我們稱之為對(duì)比分析 法。現(xiàn)簡介如下：Op 1.用（5.13式求出在飛行過程中的相對(duì)燃油消耗量 油m油油平均 巡m m C KM L e - ? =1020 （運(yùn)算1其中:和由設(shè)計(jì)要求給定 丄巡M K 和由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出。平均e C 2.按飛機(jī)著陸狀態(tài)，用（5.16式求出翼載荷 值：'Op 17. 211'

16、 2max 0消耗油著陸著陸（m m v C p y -=（運(yùn)算2其中：由設(shè)計(jì)要求給定，按不同的機(jī)翼增升裝置取統(tǒng)計(jì)值：對(duì)高效率的增升裝置，當(dāng)后掠角 著陸v著陸max y C x =0° 2時(shí)取3.03.2,x =25° 3時(shí)取 2.72.9;對(duì)一般的增升裝置取2.22.3;對(duì)正常式超音速飛機(jī)取1.31.5;對(duì)無尾式超音速飛機(jī)取0.70.9。3.按給定的巡航速度（或，用巡v巡M q C p y =的公式算出所需的翼載荷：2106. 011"巡巡 M q C m p M y T=-=（運(yùn)算3其中,是在給定飛行高度，對(duì)應(yīng)于 仁M q M =1時(shí)的速壓；按統(tǒng)計(jì)巡y C 4

17、.對(duì)于機(jī)動(dòng)類飛機(jī)，按允許使用的升力系數(shù)和允許使用的過載計(jì)算翼載荷機(jī)動(dòng)允許允許q n C m p y y T ?-=6. 011' " 0（運(yùn)算4其中,用對(duì)應(yīng)于允許y C （ a f C y曲 線開始彎曲時(shí)的 值，或者對(duì)應(yīng)于 曲線的直線段的 值,或者按強(qiáng)度規(guī)范（y C （y z C f m =y C允許y n max 5. 0y y n n =允 許，或者按飛行員生理?xiàng)l件的限制來 確定，在機(jī)動(dòng)飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求中，通常給定 機(jī)動(dòng)過載和速壓值。允許y n機(jī)動(dòng)q 5.進(jìn)行翼載荷的選擇，取、中的最小值：'0p " 0p ' " Op 61?=min

18、 0000p p p p運(yùn)算5 6用平飛時(shí)的公式K P /仁按保證平飛的條件計(jì)算推重比：按（5.3式當(dāng)飛行高度H <11000m時(shí)，調(diào)巡？E 85. 001?=K P I運(yùn)算6按（5.4式當(dāng)飛行高度 H > 11000m時(shí),調(diào)巡？E ?=K P I 2. 110 （運(yùn)算 6'其中，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中選取，系數(shù) 巡K max 90. 085. 0K K （巡=調(diào)？是考慮在巡 航飛行過 程中,能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)油門調(diào)節(jié)到允許發(fā)動(dòng)機(jī)長期工作或?qū)?yīng)于耗油率最低 的最佳狀態(tài)的程度，通常此系數(shù)的值等于0.80.9。如沒有恰當(dāng)?shù)牡慕y(tǒng)計(jì)值,可以用的統(tǒng)計(jì)值,當(dāng)給定和飛行高度時(shí)，巡 K Ox C 巡 v

19、/（8. 10215. OOOp v C P x IE巡?=（運(yùn)算6 0取運(yùn)算5的值。7.按給定的起飛滑跑距離計(jì)算推重比，從（5.14式得出：f l C p P y II +=起滑起飛max 00908. 0運(yùn)算7其中,按統(tǒng)計(jì)數(shù)值選取,可以取：f C y、起飛max起飛max y C對(duì)高效率增升裝置飛機(jī) 2.12.3對(duì)一般增升裝置的飛機(jī)1.51.7對(duì)正常式超音速飛機(jī)0.80.9對(duì)無尾飛機(jī)0.60.658.對(duì)機(jī)動(dòng)類飛機(jī)的推重比按以下補(bǔ)充條件計(jì)算：（1按給定的爬升速度，?+=調(diào)？ EHy III K v v P 11max 0 （運(yùn)算 8 62 其中,給定的爬升速度；給定的飛行速度或最有利的飛行速

20、度；yvv ?=2. 185. 0H?時(shí)時(shí)m H m H 1100011000 > <按給定的max q調(diào)?E?x IV p q C P 0max 00運(yùn)算8'（按在給定的 和v H下，給定的持續(xù)使用過載，使用y n調(diào)使用使用?E?y y V K n n P max 2021+ 運(yùn)算 8以上三種情況，如在飛行中發(fā)動(dòng)機(jī)不加力，仁調(diào)？；加力時(shí),0. 25. 1=調(diào)？。9.選定飛機(jī)的推重比：? =IVIII II I P P P P P P 00000max (運(yùn)算9 10.初步估算飛機(jī)結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、設(shè)備及操縱系統(tǒng)的相對(duì)質(zhì)量結(jié)構(gòu)m、動(dòng)m、設(shè)備m。(運(yùn)算10 11.按給定的有效載

21、荷質(zhì)量計(jì)算飛機(jī)質(zhì)量的第一次近似值。T I m m m m m m -= 設(shè)備動(dòng)力結(jié)構(gòu)有效10 (運(yùn)算11 12.按所選的的0P和及所求出的 值計(jì)算：0p I m 0(1機(jī)翼面積0010p g m S I = (m 2 , (2 起飛推力 10/000g m P P I = (dan 運(yùn)算 12這樣就完成了飛機(jī)主要參數(shù)選擇的第一個(gè)循環(huán)，然后進(jìn)行飛機(jī)部件參數(shù)的選擇初步進(jìn)行飛機(jī)的外形布局和內(nèi)部布置，再對(duì)飛機(jī)質(zhì)量進(jìn)行第二循環(huán)的計(jì)算，并重復(fù)飛機(jī)主要參數(shù)選擇的全過程。§5.3飛機(jī)全機(jī)質(zhì)量的估算在進(jìn)行飛機(jī)總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，開始不可能精確地求出飛機(jī)的全機(jī)質(zhì)量 m 0的值, 而只能進(jìn)行 初步的估算。飛機(jī)

22、質(zhì)量的估算方法有許多種，繁簡和準(zhǔn)確程度也很不一 樣,但在飛機(jī)總體設(shè)計(jì) 階段所用的方法,在原理上都是利用統(tǒng)計(jì)資料和一些近似計(jì)算 公式，按逐步逼近的方法求解 m 0的近似值。一、全機(jī)質(zhì)量的含義通常在飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常遇到的全機(jī)質(zhì)量有以下幾種 ：（一空機(jī)質(zhì)量飛機(jī)的空機(jī)質(zhì)量是指除去有效載荷、耗消性載荷及各種在飛行前后需進(jìn)行拆 裝的裝備和設(shè) 施以后的飛機(jī)質(zhì)量。這里所說的有效期荷，是指飛機(jī)的乘員、需要運(yùn)送的旅客和貨物、農(nóng)業(yè)機(jī)的農(nóng) 藥和種子、軍用機(jī)的武器彈藥等等。消耗性載荷是指燃油、滑油等等。需拆卸的設(shè)施包括：各種工具、備用件、專用外掛架、救生包、衛(wèi)生箱以及餐 具等等。（二起飛質(zhì)量1. 正常起飛質(zhì)量一一根據(jù)

23、飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求，能夠達(dá)到最大技術(shù)航程的飛機(jī)質(zhì)量， 通常不計(jì)外掛的副油箱，用m 0表示；2. 最大起飛質(zhì)量一一由飛機(jī)設(shè)計(jì)部門根據(jù)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和起飛安全條件所規(guī) 定的最大 飛機(jī)質(zhì)量,通常包括副油箱等外掛物的質(zhì)量。（三飛行質(zhì)量1正常飛行質(zhì)量一一指飛機(jī)有50%余油的質(zhì)量，在計(jì)算飛行性能時(shí)常用此質(zhì)量：2.最大飛行質(zhì)量一一指結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和飛行安全所能允許的最大飛行質(zhì)量，飛機(jī)在空中加油 時(shí)要受此質(zhì)量的限制（四著陸質(zhì)量1正常著陸質(zhì)量一一通常是指飛機(jī)在有20%的余油、50%的彈藥時(shí)的質(zhì)量；2.最大著陸質(zhì)量一一受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限制，能保證安全著陸的最大飛機(jī)質(zhì)量。在飛機(jī)總體設(shè)計(jì)階段，首先要定的是飛機(jī)的正常起飛質(zhì)量 m 0,

24、在進(jìn)行分析計(jì)算 時(shí)也要用到正常飛行質(zhì)量和正常著陸質(zhì)量。二、飛機(jī)質(zhì)量的分類飛機(jī)的構(gòu)造復(fù)雜，由眾多零構(gòu)件和各種設(shè)備組成。對(duì)飛機(jī)質(zhì)量進(jìn)行精確的計(jì)算，理應(yīng)從每一個(gè)零件和每一種設(shè)備入手，但在總體方案設(shè)計(jì)階段，這是根本不可能的，也 是不必要的。為了分析研究和計(jì)算的方便，通常是將飛機(jī)的質(zhì)量劃分成若干個(gè)組成 部分，或者叫做分類。 這種劃分可粗可細(xì)，例如某殲擊機(jī)各部分質(zhì)量的明細(xì)表如圖 5.3所示。今機(jī)贋於7K73圖5.3某型殲擊機(jī)質(zhì)量表象圖5.3的分法，在飛機(jī)總體方案設(shè)計(jì)階段還嫌過細(xì)，不便于對(duì)飛機(jī)全機(jī)質(zhì)量進(jìn)行估算。比較典型的分法，如圖5.4所示。圖5.4飛機(jī)質(zhì)量分類圖當(dāng)然，任何一種分類方法都不是絕對(duì)的，只是為了

25、便于對(duì)飛機(jī)質(zhì)量進(jìn)行分析研究 和計(jì)算而已。三、飛機(jī)全機(jī)質(zhì)量的近似計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，飛機(jī)必須能夠裝載給定的各種有效載荷，滿足航程、續(xù)航性、速 度和巡航速度等要求。根據(jù)這些最基本的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式，可 初步估算飛機(jī)起飛質(zhì)量、空機(jī)質(zhì)量和燃油質(zhì)量。 下面采用文獻(xiàn)8的方法,給出一個(gè)估算起飛質(zhì)量、空機(jī)質(zhì)量和燃油質(zhì)量的計(jì)算步驟。此方法適用于12種類型的飛機(jī)，各類飛機(jī) 參見表5.10m空機(jī)m油m (方法概要飛機(jī)的起飛質(zhì)量可由下式表述：0m有效 油 使用m m m m +=0 (5.1765其中:燃油質(zhì)量;有效載荷；為使用空機(jī)質(zhì)量，由下式確定：油m有效m使用m機(jī)組不可用燃油 空機(jī)使用m m m m

26、 += (5.18式中:不可用的燃油和滑油質(zhì)量；一一機(jī)組人員質(zhì)量；為空機(jī)質(zhì)量，可由下式 計(jì)算：不可用燃油m機(jī)組m空機(jī)m動(dòng)力 設(shè)備 結(jié)構(gòu) 空機(jī)m m m m += (5.19式中:結(jié)構(gòu)質(zhì)量;固定設(shè)備質(zhì)量，一一動(dòng)力裝置質(zhì)量。結(jié)構(gòu)m設(shè)備m動(dòng)力m固定設(shè)備質(zhì)量包括如下幾部分：航空電子設(shè)備；空氣調(diào)節(jié) 設(shè)備;特殊雷達(dá)設(shè)備;輔助動(dòng)力裝置;裝置和內(nèi)部裝配；飛機(jī)在完成任務(wù)時(shí)所需的其它 設(shè)備。估算起飛質(zhì)量的思路主要有兩點(diǎn)：(1首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求(有效載荷、航程、續(xù)航 時(shí)間、巡航速度，估算出所需的燃油質(zhì)量；(2利用飛機(jī)起飛質(zhì)量 和空機(jī)質(zhì)量 的之 間的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式。油m Om空機(jī)m基于上述兩點(diǎn)，估算起飛質(zhì)量、空機(jī)質(zhì)量 和

27、燃油質(zhì)量 可按以 下步驟來進(jìn)行：Om空機(jī)m油m第一步:確定設(shè)計(jì)要求中所要求的設(shè)計(jì)要求有效載 荷。有效m第二步:猜測一個(gè)合適的起飛質(zhì)量值。Om第三步:確定完成任務(wù)的燃油質(zhì)量。油m第四步:按下式計(jì)算假想的（可用的使用空機(jī)質(zhì)量：（可用 使用m有效 油可用 使用m m m m -=0（ （5.20第五步:按下式計(jì)算假想的（可用的空機(jī)質(zhì)量：E G機(jī)組不可用燃油 可用 使用 可用空機(jī)m m m m -= （ （ （5.21對(duì)某些飛機(jī)的 可按0.5%計(jì)算，通常在設(shè)計(jì)階段可以忽略掉。不可用燃油m 0m第六步:利用飛機(jī)起飛質(zhì)量 和空機(jī)質(zhì)量 的之間的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公 式,計(jì)算出需用的空機(jī)質(zhì)量。0m空機(jī)m （需用使用m第

28、七步：比較第五步和第六步得到的 和。調(diào)整重復(fù)第 三步到第六步 的計(jì)算過程，直到和之間的相對(duì)誤差小于0.5%為止。（可用 使用m （需用使用m 0m （可用 使用m （需用使用m以下對(duì)上述各步驟中 有關(guān)計(jì)算作進(jìn)一步的說明。（二關(guān)于計(jì)算有效載荷和機(jī)組質(zhì)量有效m機(jī)組m有效載荷 通常由以下組成:（1乘客和行李；（2貨物;（3軍用載荷,如彈藥、炸 彈、導(dǎo)彈和各種存儲(chǔ)物或吊艙。有效m民用飛機(jī)里的乘客平均每人重 80公斤,短距離飛行時(shí)行李重15公斤,長 距離飛行時(shí)行 李重20公斤。機(jī)組質(zhì)量可根據(jù)下面的數(shù)據(jù)來計(jì)算。對(duì)于民用飛機(jī)，機(jī)組包括駕駛艙駕駛員和 機(jī)艙服務(wù)人員。每個(gè)機(jī)組的人數(shù)取決于飛機(jī)的類型和任務(wù)，同時(shí)也

29、取決于所載乘客 總數(shù),適航條例中給出了最小機(jī)組人員要求。 機(jī)組人員平均每人重80公斤,攜帶 15公斤的行李。 對(duì)于軍用機(jī),機(jī)組m 66因?yàn)橛薪德鋫愕阮~外的裝置，機(jī)組人員每人按95公斤計(jì)算。（三關(guān)于起飛質(zhì)量的最初近似估測值0m起飛質(zhì)量的最初估測值可從參考資料中所列的設(shè)計(jì)要求相近的飛機(jī)比較而 得到的。如果沒有合理的比較數(shù)據(jù)，這時(shí)就按經(jīng)驗(yàn)給出一個(gè)猜測值。0m （四關(guān)于燃油質(zhì)量的估算油m燃油質(zhì)量由二部分組成：油m備用燃油使用燃油油m m m +=其中:滿足設(shè)計(jì)要求所需的燃油質(zhì)量使用燃油m 備用燃油質(zhì)量。備用燃油m備用燃油通常在任務(wù)要求中給出，對(duì)于民用飛機(jī)，在適航條例中給 出。備用燃油質(zhì)量通常按以下幾種

30、情況確定：（1按所需的使用燃油質(zhì)量的百分比給 出，比如25% ; （2為能到達(dá)備降機(jī)場所需增加的航程部分；（3所需的額外的空中盤旋 時(shí)間。備用燃油m使用燃油m為確定在設(shè)計(jì)要求中所需燃油質(zhì)量，可用燃油系數(shù) 法計(jì)算。該方法是將飛行任務(wù)分為若干階段，每個(gè)階段所用的燃油質(zhì)量，根據(jù)簡單的 性能計(jì)算公式或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來取確定。燃油系數(shù)法可以應(yīng)用于任意一架飛機(jī)。圖 5.5示出了典型的任務(wù)剖面圖。使用燃油m任務(wù)剖面圖可以劃分為幾個(gè)任務(wù)階段。每個(gè)階段用數(shù)字來表示。 每個(gè)階段有一個(gè)起始質(zhì)量和一個(gè)與其有關(guān)的結(jié)束質(zhì)量。每一階段的燃油系數(shù)被定 義為結(jié)束質(zhì)量與起始質(zhì)量的比值?；谢邪l(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng).暖機(jī)關(guān)車圖5.5飛機(jī)的飛行任務(wù)

31、剖面下一步是給有關(guān)的每一任務(wù)段所分配的燃油系數(shù)。具體做法如下階段1起動(dòng)和暖機(jī)67起始質(zhì)量，結(jié)束質(zhì)量與。該段的燃油系數(shù)為可由表5.1查出0m 1m 01/m m階段2滑跑起始質(zhì)量，結(jié)束質(zhì)量與。該段的燃油系數(shù)為可由表5.1查出1m 2m 12/m m階段3起飛起始質(zhì)量，結(jié)束質(zhì)量與。該段的燃油系數(shù)為可由表5.1查出2m 3m 23/m m階段4爬升到巡航高度和加速到巡航高度起始質(zhì)量，結(jié)束質(zhì)量與。該段的燃油系數(shù)可用Breguet的續(xù)航公式計(jì)算。3m4m 34/m m對(duì)于螺旋槳飛機(jī)：/ln( ( /(/1(4. 60343m m K c V E p p 爬升 爬升 爬升 爬升 n = (5.22其中:在

32、上式中的單位是:km/h。爬升V對(duì)于噴氣式飛機(jī)：/ln( ( /1(43m m K c E j 爬升 爬升 爬升=(5.23為了計(jì)算該階段的燃油系數(shù),必須估算爬升階段、爬升V爬升/(p p C、7和 的平均值。表5.2給出了確定該系數(shù)的參考值。方程(5.22和(5.23式中的是爬升時(shí) 間,用小時(shí)表示，可通過飛機(jī)平均爬升率和在爬升段的最后高度(通常指巡航高度 計(jì)算得到。爬升/1(j c爬升(K爬升E階段5巡航起始質(zhì)量，結(jié)束質(zhì)量與。該段的燃油系數(shù)可用Breguet的航程公式估算。4m 5m 45/m m對(duì)于螺旋槳飛機(jī)：/ln( ( /(4. 60354m m K c L p p 巡航 巡航 巡航

33、n = (5.24對(duì)于噴氣式飛機(jī)：/ln( ( /(54m m K c V L j 巡航 巡航巡航=(5.25式中的單位是km ,巡航L巡航/(p p c、小 和的值仍可由表5.2查出。巡航 航程和巡航速度 通常由設(shè)計(jì)要求中已給出。巡航/(j c V巡航(j c巡航(K巡航L巡航V階段6盤旋起始質(zhì)量，結(jié)束質(zhì)量。該段的燃油系數(shù)可用Breguet的續(xù)航公式估算。5m 6m 56/m m對(duì)于螺槳推動(dòng)飛機(jī)：/In( ( /(/1(4. 60365m m K c V E p p 盤旋 盤旋盤旋 盤旋 n = (5.26對(duì)于噴氣式飛機(jī)：68 /ln( ( /1(65m m K c E j 盤旋 盤旋盤旋=

34、(5.27式中:的單位為km/h,的單位為小時(shí)。 盤旋V盤旋E盤旋/(p p c、神 的值仍 可由表5.2查出。和通常由設(shè)計(jì)要求中已給出。盤旋(j c r K盤旋(盤旋V盤旋E階段7下降起始質(zhì)量，結(jié)束質(zhì)量。6m 7m該段的燃油系數(shù) 可由表5.1查出。67/m m階段8著陸、滑跑和停機(jī)起始質(zhì)量，結(jié)束質(zhì)量與。該段的燃油系數(shù) 可由表5.1查出。7m 8m 78/m m現(xiàn)在可以計(jì)算燃油系數(shù)：ff M n =+=71101 /(/(i i i i ff m m m m M (5.28飛行中耗油量：使用燃油m 0 1(m M m ff -=使用燃油(5.29總?cè)加唾|(zhì)量：油m備用燃油 使用燃油 m m M

35、m ff +-=0 1( (5.30(五關(guān)于估算需用的空機(jī)質(zhì)量（需用使用m對(duì)于各類飛機(jī)，飛機(jī)起飛質(zhì)量和空機(jī)質(zhì)量的之間的有一個(gè)統(tǒng)計(jì)經(jīng) 驗(yàn)公式。利用這個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，可根據(jù)所假設(shè)的起飛質(zhì)量 估算出需用的空機(jī)質(zhì)量。從求的方法可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：0m油m Om （需用 使用m Om （需用 使用m （B A m inv m /Io g log . 0（-=需用 使用（5.31參數(shù)A和B的數(shù)值由表5.3列出。值得注意的是大多數(shù)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)都是用金屬材料生產(chǎn)的。如果讀者希望得到由復(fù)合材料生產(chǎn)的飛機(jī)的估計(jì)值，可參照下面二點(diǎn)：（1確定飛 機(jī)哪些組成部分是由復(fù)合材料生產(chǎn)的；（2確定的平均值。由上面得 到的的允許值必

36、須乘上表5.4所列的值。（需用 使用m金屬 復(fù)材m m / （需用 使用m金屬 復(fù)材m m / 6970表5.1任務(wù)階段的建議燃油系數(shù) 任務(wù)階段 滑跑2 0.998 0.997 0.996 0.9950.995 0.995 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.995 0.990 0.990 0.995 0.996 0.995 0.9950.995 0.995 0.980 0.985 0.980 0.980 0.96-0.90 0.980 0.985 0.92-0.87 0.996 0.998 0.9960.990 0.998 0.992 0.993 0.992 0.

37、999 0.990 0.985 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.9850.998 0.995 0.995 3 4 7 8 0.995 0.993 0.992 0.998 0.992 0.995 0.992 0.995 0.995 0.9920.990 0.992 起飛 爬升 下降 起動(dòng)和 暖機(jī) 1 0.998 0.995 0.992 0.996 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.992 0.990滑行 關(guān)車 飛機(jī)類型 家庭制造的螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī) 單 發(fā)的螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)雙發(fā)的螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)農(nóng)業(yè)飛機(jī)商業(yè)噴氣式飛機(jī)支線渦 輪螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)噴氣式運(yùn)輸機(jī)軍用教練機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)軍用巡邏機(jī)、轟炸機(jī)和運(yùn)輸 機(jī)飛艇、兩棲和水上飛機(jī)超音速巡航飛機(jī)表5.2任務(wù)階段的