Геометрические характеристики
S, м2 - площадь крыла;
l , м - размах крыла;
c0 - стреловидность крыла в градусах (или в радианах);
l = l 2 / S - удлинение крыла;
- относительная толщина профиля крыла в бортовом (концевом) сечениях;
h = b 0 / b конц. - сужение крыла;
Lф , м - длина фюзеляжа;
Dф , м - диаметр фюзеляжа;
lф = Lф / Dф - удлинение фюзеляжа;
åSм - сумма миделевых сечений фюзеляжа и мотогондол;
- относительная площадь элеронов;
- относительная площадь горизонтального оперения;
- относительная площадь вертикального оперения;
Производные параметры
p0 = G0 / S , даН / м2 - удельная нагрузка на крыло при взлете,
gдв = P0 ДВ. / G 0 - удельный вес двигателя;
K гр. = m гр. / m 0 - коэффициент полезной нагрузки;
Kм = G 0 Σ S МИД. , даН / м2 - нагрузка на мидель,
, м2 - относительная площадь крыла, занятая фюзеляжем;
t0 = P0 ДВ. / G0 - стартовая тяговооружённоcть.
Пример подбора и анализа статистики
Рассмотрим применение методики разработки общего вида самолёта на примере двух вариантов пассажирского самолёта ( табл. 1.3.)
| № Вар. | L,км | Nп | Lp,м | Hпот,м | Vkp,км/ч | Hkp,м |
Таблица 1.3. Исходные ТТТ для проектирования ПС.
В данном разделе представлены рисунки самолётов, их краткие технические характеристики и описания самолетов. Также в контрольной работе необходимо привести рисунки трёх проекций самолетов, включенных в таблицу статистических данных.
Статистические данные по 1 варианту
В качестве анализируемых вариантов для 1 варианта задания проанализируем данные следующих шести самолётов табл. 1.4.:
1. ВАС-111, Англия 1963 г
2. BAC-111-500, Англия 1968 г
3. Каравелла 3, Франция
4. CL-610 RJ, «Челленджер» Канада.
4. 5. Fokker F-28, «Феллоушип»США,1967 г.
6. VFW Fokker 614, Нидерланды
1. ВАС-111, Англия 1973 г .
Пассажирский самолет с двумя ТРДД .Количество пассажирских мест — 65. Имеет Т —образное оперение, низкоплан, 3-опорная схема шасси с носовой (передней) стойкой. Передняя стойка шасси убирается в фюзеляж, а две другие в крылья. Механизация крыла представлена закрылками и предкрылками.
2.CL-601 Regional JET «Челленджер».
Пассажирский дозвуковой самолет с двумя ТРДД. Характерные особенности этого самолета это то, что он имеет крылышки Уиткомба, которые выполняют функцию концевой шайбы. Крыло стреловидное с наплывом, наплыв позволяет увеличивать устойчивость. Имеет Т- образное оперение, двигатели расположены в кормовой части фюзеляжа, шасси трех опорной схемы с носовой опорой. Механизация крыла состоит из интерцепторов, щитков и закрылков.
3.Каравелла 3, Франция.
Дозвуковой пассажирский самолет с двумя ТРДД. Самолет выполнен по нормальной схеме, с низким расположением крыла. Крыло и Г.О. стреловидное крыло. Г.О. расположено на киле. Двигатели расположены в кормовой части фюзеляжа, что уменьшает слышимость шума двигателей в салоне. На крыле расположены элероны, закрылки. Шасси - трехопорная схема с носовой опорой.
4. BAC-111-500 Англия.
Типичный пассажирский самолет, он разработан по классической схеме имеет Т- образное хвостовое оперение. На киле расположен руль поворота, на стабилизаторе руль высоты. Имеет стреловидное крыло и Г.О.. На кормовой части фюзеляжа крепятся два ТРДД. Механизация крыла представлена интерцепторами, закрылками и предкрылками. Шасси трехопорное с передней стойкой, которая убирается в фюзеляж.
5.Fokker F-28,США,1963 г..
Пассажирский самолет, имеющий два ТРДД, стреловидное крыло и оперение. Самолет выполнен по нормальной схеме, имеет Т-образное хвостовое оперение Это сделано для того, чтобы Г.О. не попадало в турбулентный поток, стреловидность Г.О. обеспечена для того, чтобы Г.О. не теряло эффективность раньше чем крыло. Конструкция крыла лонжеронная, в крыле расположены ниши для уборки шасси.
6 .Fokker 614.
Дозвуковой пассажирский самолет с двумя ТРДД, расположенными на крыле. Г.О. крепится на фюзеляже, самолет выполнен по нормальной схеме. Самолет имеет низко расположенное крыло, что позволяет обеспечить дополнительную защиту при аварии пассажирам и экипажу.
Таблица 1.4.
| Параметры | Наименование самолета, страна, год выпуска | |||||
| Fokker F-28, США, 1967г. | ВАС-111, Англия 1973г. | VFW Fokker 614,ФРГ, Нидерланды. | Каравелла 3, Франция. | BAC-111-222, Англия. | CL-610 RJ, Канада. | |
| Летные данные | ||||||
| Vmax, км/ч (Мmax) | ||||||
| Hmax, км | 10,675 | 10,67 | 10,5 | 10,2 | 10,67 | 10,7 |
| Vкр, км/ч (Мкр) | ||||||
| Hкр, км | 6,4 | 9,144 | 6,1 | 7,62 | 10,2 | |
| Vпос, км/ч | ||||||
| Vвзл, км/ч | ||||||
| Vу, м/с | 13,4 | 13,2 | 15,25 | 14,5 | ||
| Нпот,,КМ | 11,5 | 11,5 | 11,2 | 11,3 | 11,6 | |
| Lкм (с max mT) | ||||||
| Lкм (с max mгр) | ||||||
| Lразб,М. | ||||||
| Lпроб,М. | ||||||
| Массовые данные | ||||||
| mo (mвзл), кг | ||||||
| mo max, кг | ||||||
| mпос, кг | ||||||
| mпуст, кг | ||||||
| mоб, кг | ||||||
| mк, кг | ||||||
| mгр ком, кг | ||||||
| nпас, чел | 40-65 | до 64 | ||||
| mг, кг | ||||||
| Данные силовой установки | ||||||
| Число и тип двигателей | 2´ТРДД СFE 132 | 2´ТРДД RR755-12 | 2´ ТРДД RR7BOM | 2´ ТРДД R-R | 2´ ТРДД R-R | 2´ ТРДД MK 55 |
| Рo, даН | 2´4500 | 2´5150 | 2´3462 | 2´5071 | 2´4720 | 2´3214 |
| mдв, кг | 2´1990 | 2´1168 | 2´680 | 2´1521 | 2´1038 | 2´803 |
| Ср, кг/даН×ч | 0,57 | 0,8 | 0,6 | 0,81 | 0,76 | 0,6 |
| Степень у, двухконтурности | 1,8 | 1,4 | 1,6 | 1,5 | 1,8 | |
| Геометрические данные | ||||||
| S, м2 | 95,8 | 63,9 | 146,7 | |||
| l, м | 25,07 | 28,5 | 21,49 | 34,3 | 28,5 | 21,44 |
| c° | 16° | 20° | 15° | 14° | 20° | 30° |
| l | 7,28 | 8,48 | 7,22 | 8,02 | 8,01 | 9,2 |
 | 0,152/0,11 | 0,12/0,1 | 0,12/0,1 | 0,124/0,112 | 0,125/0,11 | 0,13/0,115 |
| h | 2,66 | 3,17 | 2,49 | 2,84 | 3,2 | 2,75 |
| Lф, м | 23,58 | 25,55 | 20,15 | 24,5 | ||
| Dф, м | 3,3 | 3,4 | 2,87 | 3,2 | 3,4 | 2,8 |
| lф | 7,44 | 7,51 | 7,02 | 7,4 | 8,7 | |
| Sф, м2 | 12,5 | 10,2 | 12,5 | 12,8 | ||
| ∑Sм, м2 | 13,2 | 13,7 | 11,4 | 13,2 | 13,6 | 10,2 |
 | 0,08 | 0,072 | 0,05 | 0,053 | 0,07 | 0,06 |
 | 0,27 | 0,26 | 0,282 | 0,191 | 0,26 | 0,25 |
 | 0,23 | 0,2 | 0,148 | 0,1 | 0,21 | 0,2 |
| Производные величины | ||||||
 | ||||||
 | 0,36 | 0,26 | 0,364 | 0,22 | 0,309 | 0,3 |
 | 0,44 | 0,227 | 0,197 | 0,3 | 0,22 | 0,25 |
 | 0,25 | 0,235 | 0,38 | 0,18 | 0,23 | 0,26 |
 | 2617,6 |
Статистические данные по второму варианту
Таблица № 1.5
| Название самолета, страна, год выпуска | Як – 42 СССР | BAe 146-100 Великобритания | BAC 111-475 Великобритания | DC-9-20 США | Ту-154 СССР | |
| Летные данные | Vmax, kм/ч или Мmax | |||||
| Hvmax, kм | ||||||
| Vкрейс, kм/ч или Мкрейс | ||||||
| Нкрейс, км | 7,5 | 8,5 | ||||
| Vвзл, kм/ч | ||||||
| Vпос, kм/ч | ||||||
| Нпот, км | ||||||
| L (Mт max), км | ||||||
| L (Mплатн. нагр max), км | ||||||
| Lразб. или Lвзл, м | ||||||
| Lпроб. или Lпос, м | ||||||
| Массовые данные | Мо(m взл),кг | |||||
| Mпуст , кг | ||||||
| Мпос,кг | ||||||
| Мпуст снар,кг | ||||||
| Мт,кг | ||||||
| Мк,кг | ||||||
| Nпасс / nэкип. | 120/2 | 93/3 | 89/2 | 90/3 | 167/3 | |
| Данные силовой установки устано установки | Число и тип двигателей | 3ТРДД | 4ТРДД | 2ТРДД | 2ТРДД | 3ТРДД |
| P0дв., даН | 3х6500 | 4х3160 | 2х5700 | 2х6810 | 3х9300 | |
| Ср,кг/даН*ч | 0,63 | 0,6 | 0,65 | 0,58 | 0,69 | |
| Mдв, кг | 3х1100 | 4х900 | 2х1170 | 2х1200 | 3х1550 | |
| Геометрические данные | S, м2 | 77,3 | 95,78 | |||
| L, м | 36,38 | 26,19 | 28,5 | 31,8 | ||
| cnк0 | ||||||
| l удлинение крыла | 7,8 | 7,6 | 7,5 | 7,9 | 9,5 | |
| C0 / Cконц % | 18/13 | 12/11 | 15/10 | 12/11 | 17/12 | |
| h сужение крыла | 3,1 | 3,15 | 3,23 | 3,19 | 3,3 | |
| Lф, м | 32,91 | 26,2 | 25,2 | 31,82 | 39,6 | |
| Dф, м | 3,8 | 3,56 | 3,4 | 3,3 | 3,8 | |
| lф | 9,5 | 8,86 | 7,1 | 8,81 | 10,9 | |
| Sотн эл | 0,08 | |||||
| Sв.о | 0,15 | 0,18 | 0,16 | 0,15 | 0,19 | |
| Sг.о | 0,18 | 0,22 | 0,21 | 0,19 | 0,2 | |
| SSмид, м2 | 12,69 | 10,8 | 11,42 | 13,01 | 15,2 | |
| Производные величины | p0 = m0×g/10× S, дан/м2 | 372,4 | 483,02 | 457,05 | 478,4 | 407,52 |
| t0=10×P0ДВ./ m0×g | 0,349 | 0,338 | 0,260 | 0,306 | 0,338 | |
| g дв= m дв.×g/10хP0ДВ. | 0,165 | 0,27 | 0,2 | 0,17 | 0,163 | |
| Kотд. =mпол. гр./m0 | 0,76 | 0,67 | 0,7 | 0,71 | 0,51 | |
| kм=m0×g/10×S×Sмид, дан/м2 | 4401,89 | 3457,2 | 3833,32 | 3419,8 | 5415,7 |
Описание самолетов – аналогов
Як-42
1. Пассажирский самолёт ОКБ А.С.Яковлева
Пассажирский самолет Як-42 для авиалиний средней протяженности был разработан для замены самолетов типа Ил-18 и Ту-134. К созданию самолета в ОКБ А.С.Яковлева приступили в конце 1972г. Як-42 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное. Первый полет опытного самолета состоялся 7 марта 1975 г. В 1980 г. самолет был сертифицирован и поступил в эксплуатацию. Модификации:
Як-42Д - модификации Як-42Д с увеличенной взлетной массой и большей дальностью полета. Выпускается с 1988 г.
Як-42Е-ЛЛ - испытательный стенд для двигателей, демонстрировался в 1991г. на авиасалоне в Ле Бурже, оснащенный винтовентилляторным двигателем ЗМКБ Прогресс Д-236 по правому борту.
Як-42Ф - модификация для аэрофотосъемки, оснащен двумя большими подкрыльевыми контейнерами, в которых размещаются электрооптические датчики.
Як-42М - модернизированная версия Як-42Д с тремя ТРДД Д-436М тягой по 7500 кгс. Цифровой пилотажно-навигационный комплекс ЦПНК-42М обеспечивает автоматическую посадку в условиях метеоминимума по категории IIIa ИКАО. Новые двигатели позволяют сертифицировать самолет в соответствии с нормами ИКАО, глава 3.
Як-142 (Як-42А) - вариант самолета Як-42Д с более совершенным оборудованием, повышенным комфортом и меньшим уровнем шума.
Оборудование
Навигационный комплекс "Ольха-1" и комплекс высотно-скоростных параметров ВСП-1-6 обеспечивают автономную навигацию, система автоматического управления САУ-42 - посадку в условиях минимума II категории ИКАО. Имеются также два автоматических радиокомпаса, радиотехническая система ближней навигации "Веер-М", навигационно-посадочная система "Курс-МП-70", метеолокатор "Гроза-42".
Двигатели: ТРДД Запорожского моторостроительного КБ "Прогресс" Д-36 (3х63,7 кН, 3х6500 кгс).
рис.1.7. Схема самолёта ЯК- 42
2. Самолёт DC - 9 - 20 McDonnell Douglas Пассажирский самолет для авиалиний малой протяженности.
В 1966 г. фирма "Дуглас", используя конструкцию самолета DC-9-10, решила создать вариант с улучшенными взлетно-посадочными характеристиками и с возможностью эксплуатироваться в условиях жаркого климата и высокогорья. Для этой цели было разработано новое крыло с увеличенным размахом и улучшенной механизацией, которая была ранее применена на модификации DC-9-30. Интерес к самолету проявила только скандинавская авиакомпания SAS, заказавшая 10 самолетов. Первый полет самолет DC-9-20 выполнил 18 сентября 1968 г. Поставки начались в декабре этого же года. DC-9-20 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное. Двигатели: 2ТРДД по 5700 Н.
рис.1.8.. Схема самолёта DC - 9 - 20
3. Самолёт Ту - 154 ОКБ А.Н.Туполева
Пассажирский самолет для авиалиний средней протяженности
Исследования усовершенствованного варианта самолета Ту-154, оснащенного более экономичным ТРДД Д-ЗОКУ, начались в 1981?1982гг. Первоначально самолет имел обозначение Ту-164.Первый полет опытного самолета был выполнен в 1982 г.,а серийное производство началось в 1984 г. на заводе в Самаре. До появления самолета Ту-204 самолет Ту-154М был одним из самых экономичных российских пассажирских самолетов. Он является одним из немногих отечественных пассажирских самолетов, поставляемых на экспорт.
В 1996-1997гг. планировалось начать выпуск модификации Ту-154М-2 с использование цифрового комплекса авионики и улучшенной топливной экономичностью на 20%. В 1980-х годах в ОКБ велись работы по применению на пассажирских самолетах криогенных топлив. Были проработаны модификации Ту-154М и Ту-156М. Прошли летные испытания экспериментального самолета Ту-155. с двигателем ТРДД НК-88 работающем на криогенном топливе, жидком природном газе и метане.
Оборудование
Самолет оснащен обычным комплексом авионики с электромеханическими средствами индикации, разработанным отечественными КБ. В состав пилотажного комплекса входят автоматизированная система управления самолетом АБСУ-154, радионавигационная система "Омега" и система предупреждения столкновений самолетов в полете TCAS. Ту-154 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное.
Двигатели: 3ТРДД по 9300 Н.
рис.1.9. Схема самолёта Ту-154
4. BAC 111 - 475 British Aerospace. Пассажирский самолет для авиалиний малой протяженности
Предварительные исследования реактивного пассажирского самолета для авиалиний малой протяженности фирма "Бритиш Эркрафт Корпорейшн" (БАК, в конце 1970-х годов вошла в состав авиационно-космической корпорации "Бритиш Аэроспейс") начала в конце 1950-х годов. В результате изучения различных вариантов компоновки была выбрана схема с двумя ТРДД, расположенными по бокам хвостовой части фюзеляжа. Впервые официально о проекте самолета БАК 111 было объявлено в мае 1961 г. Первый полет опытного самолета БАК 111-200 состоялся 20 августа 1963 г. В 1965 г. он поступил в эксплуатацию. Всего было построено 65 самолетов БАК 111 -200. Позднее был создан вариант БАК 111-300 с более мощными ТРДД и увеличенным запасом топлива (построено девять самолетов) . В середине июля 1965 г. начались летные испытания самолета БАК 111-400, разработанного специально для авиакомпаний США. В начале 1966 г. он поступил в эксплуатацию; построено 69 самолетов.
В июне 1967 г. начались испытания самолета БАК 111-500, который отличался удлиненным фюзеляжем, увеличенным до 119 числом мест и более мощными ТРДД. В конце 1969 г. фирма БАК приступила к разработке варианта "модель 111-475", который имел фюзеляж от самолета БАК 111-400, а крыло и силовую установку - от самолета БАК 111-500. Специально для ВВС султаната Оман в начале 1970-х годов было построено три грузопассажирских самолета, оснащенных с левого борта перед крылом грузовой дверью размером 3,05 х 1,85м. В настоящее время предпринимаются попытки установить на самолетах БАК 111 шумоглушащие устройства на гондолах ТРДД, в результате чего самолеты смогут отвечать современным нормам по шуму (ИКАО, глава 3) и находиться в эксплуатации в 2000-х годах. БАК 111-475 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси с пневматиками низкого давления, что обеспечивает эксплуатацию с ВПП с ослабленным покрытием. Оборудование: самолет оснащен стандартным комплексом авионики с электромеханическими средствами вывода информации.
Двигатели: ТРДД Роллс-Ройс "Спей" Mk.512-14DW (2 х 5700 кгс)
Состояние
Выпускался серийно в 1965-1974гг. Всего было поставлено 232 самолета в различных модификациях. В конце 1996 г. в эксплуатации находилось 108, из которых более половины находится у европейских авиакомпаний.
рис.1.10. Схема самолёта BAC-111-475
5. Самолёт BAe 146 - 100 British Aerospace. Пассажирский самолет для авиалиний малой протяженности
В конце 1960-х годов фирма "Хоукер Сиддли" (в апреле 1977 г. вошла в состав корпорации "Бритиш Аэроспейс") начала исследования проекта пассажирского реактивного самолета, предназначенного для замены созданного в 1950-х годах турбовинтового самолета HS748. Фирма планировала создать самолет, способный эксплуатироваться с коротких ВПП и обладающий низким уровнем шума. После оценки различных вариантов была выбрана схема с высокорасположенным крылом умеренной стреловидности, Т-образным оперением и четырьмя ТРДД на пилонах под крылом. Для сокращения длины разбега на самолете применили развитую механизацию задней кромки крыла, более 60% размаха которой занимают закрылки Фаулера. В августе 1973 г. фирма "Хоукер Сиддли" впервые сообщила, что приступает к разработке самолета HS146, которая будет в значительной степени финансироваться правительством. Однако из-за финансовых и политических проблем разработка самолета стала сильно затягиваться и в конце 1977 г. оказалась под угрозой полного прекращения. Причем сторонником продолжения работ выступало правительство. Только в июле 1978 г. совет директоров корпорации "Бритиш Аэроспейс" принял решение об официальном начале программы разработки самолета, получившего к тому времени обозначение ВАе 146. ВАе 146 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным высокорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное. Оборудование: самолет оснащен стандартным комплексом авионики с электромеханическими средствами вывода информации.
Двигатели: ТРДД Эллайд Сигнал ALF 502R-5 (4 х 3160 кгс)
Уровень шума: дБ: при взлете - 83, сбоку от ВПП - 87,5, при заходе на посадку - 95,6
Состояние: Выпускался серийно в 1983-1989 гг. Всего был построен 221 самолет ВАе 146 в различных модификациях, из которых поставлено 219. Оставшиеся два самолета находятся на консервации на заводе фирмы.
рис.1.11. Схема самолёта BAe-146-100