Методика расчета весового, масса взлетная, тяговооруженность, нагрузка удельная на крыло, формула статистическая, масса относительная, масса абсолютная, уравнение существования, сводка весовая (стр. 1 из 39)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА
Кафедра конструкции и проектирования летательных аппаратов
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту на тему:
Весовое проектирование магистральных самолетов
Дипломник Фонина Т.А.
Руководитель проекта проф. Комаров В.А.
Консультанты  |
 |
Рецензент 
2003
РЕФЕРАТ
Дипломный проект.
Пояснительная записка: 160 с., 8 рис., 62 табл., 10 источников
Графическая документация: 14 л. А1.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЕСОВОГО, МАССА ВЗЛЕТНАЯ, ТЯГОВООРУЖЕННОСТЬ, НАГРУЗКА УДЕЛЬНАЯ НА КРЫЛО, ФОРМУЛА СТАТИСТИЧЕСКАЯ, МАССА ОТНОСИТЕЛЬНАЯ, МАССА АБСОЛЮТНАЯ, УРАВНЕНИЕ СУЩЕСТВОВАНИЯ, СВОДКА ВЕСОВАЯ
Рассмотрены различные подходы к весовому расчету самолета на этапе эскизного проектирования самолета: методика Егера, методика Торенбика и методика Реймера. В соответствии с указанными методиками проведен расчет трех проектов, прототипами для которых являются уже существующие самолеты Ту-154, Ту-204 и Ил-96-300. Проведен анализ и верификация результатов расчетов на основе фактических значений масс указанных прототипов. На основе анализа результатов расчетов проведена разработка новой комбинированной методики расчета самолета, приведены результаты расчетов в соответствии с комбинированной методикой и их анализ. Предложены дальнейшие пути совершенствования методики расчета самолетов.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 7
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1 ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ САМОЛЕТА 10
1.1 Расчет самолета в соответствии с методикой Егера 10
1.2 Расчет самолета в соответствии с методикой Торенбика 25
1.3 Расчет самолета в соответствии с методикой Реймера 37
2 АНАЛИЗ ПРЕДСТАВЛЕННЫХ МЕТОДИК И
РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫЧИСЛЕНИЙ 49
2.1 Анализ представленных методик 49
2.2 Анализ полученных результатов 51
2.2.1 Результаты оценки удельной нагрузки на крыло 51
2.2.2 Результаты определения тяговооруженности самолета 53
2.2.3 Выводы о результатах определения основных
параметров проектируемых самолетов 55
2.2.4 Определение взлетной массы в первом приближении 56
2.2.5 Определение взлетной массы во втором приближении 59
3 РАЗРАБОТКА НОВОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА САМОЛЕТА 62
3.1 Выбор удельной нагрузки на крыло и типа механизации крыла 62
3.2 Определение потребной тяговооруженности самолета 64
3.3 Определение взлетной массы самолета в первом приближении 65
3.3.1 Определение массы полезной нагрузки 66
3.3.2 Определение относительной массы пустого самолета 66
3.3.3 Определение относительной массы топлива 66
3.3.4 Определение взлетной массы самолета в первом
приближении 69
3.4 Определение основных абсолютных размеров самолета 69
3.5 Весовой расчет самолета 70
4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ В СООТВЕТСТВИИ
С УТОЧНЕННОЙ МЕТОДИКОЙ 77
5 ПЕСПЕКТИВЫ ВЕСОВОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ САМОЛЕТОВ 80
6 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МАССЫ ПУСТОГО САМОЛЕТА НА
ЕГО СТОИМОСТЬ И РАСХОДЫ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБСЛУЖИВАНИЕ С УЧЕТОМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ 82
7 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
И ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ 88
7.1 Влияние массы пустого самолета на экологическую
нагрузку, оказываемую им на окружающую среду 88
7.2 Организация рабочего места пользователя ПЭВМ 91
7.2.1 Обеспечение техники безопасности в соответствии
с общими эргономическими требованиями 91
7.2.2 Обеспечение техники безопасности в соответствии с
требованиями к вентиляции, отоплению и
кондиционированию 94
7.2.3 Обеспечение техники безопасности в соответствии
с требованиями к освещению 95
7.2.4 Обеспечение техники безопасности в соответствии с
требованиями к защите от статического электричества и
излучений 96
7.3 Расчет искусственной освещенности помещения,
предназначенного для размещения рабочих мест с ПЭВМ 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ 103
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 107
ПРИЛОЖЕНИЯ 108
ПРИЛОЖЕНИЕ А Проект по прототипу Ту-154 109
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Проект по прототипу Ту-204 120
ПРИЛОЖЕНИЕ В Проект по прототипу Ил-96-300 131
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Определение параметра взлета (к расчету удельной
нагрузки на крыло по методике Реймера) 142
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Расчет относительной массы топлива в соответствии
с методикой Реймера 143
ПРИЛОЖЕНИЕ Е К оценке аэродинамического качества самолета 145
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж К расчету удельной нагрузки на крыло в соответствии
с методикой Реймера 146
ПРИЛОЖЕНИЕ И К расчету взлетной массы в соответствии с
методикой Торенбика 147
ПРИЛОЖЕНИЕ К Основные характеристики используемых двигателей 149
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Результаты расчетов в соответствии с
новой комбинированной методикой 152
ВВЕДЕНИЕ
Определение взлетной массы самолета является основной задачей процесса проектирования. Достижение высокой точности выполнения данной задачи необходимо уже на ранних стадиях проекта, так как значения масс являются решающим фактором в определении многих параметров самолета: нагрузок, центровки, облика и др. Таким образом, высокая точность позволит значительно уменьшить длительность процесса разработки проекта за счет сокращения времени на выявление ошибок и отклонений и на внесение изменений в проектные решения.
Определение массы самолета может быть выполнено при помощи различных статистических формул, созданных на основе регрессионного анализа. Данный подход обладает определенными недостатками: применяются грубые модели агрегатов, основанные на балочной теории, а компоновочные особенности самолета учитываются посредством поправочных коэффициентов, значения которых выводятся на основе статистических данных о существующих самолетах, которые отражают как оптимальные, так и неоптимальные конструкции, что приводит к значительному разбросу расчетных масс.
В данной работе рассматриваются три метода поэлементного расчета массы самолета в соответствии с методиками Егера, Торенбика и Реймера.
В соответствии с методикой Егера, представленной в /1/, в данной дипломной работе проводится оценка технических требований к самолету, определяется значение взлетной массы в первом приближении и с использованием поэлементного метода расчета массы самолета вычисляется взлетная масса во втором приближении. Методика Егера является основой для отечественного учебного курсового и дипломного проектирования, поэтому, исходя из опыта выполнения курсовых работ, ее недостатки хорошо известны. В дипломной работе рассматривается несколько измененный вариант методики Егера в соответствии с методическими указаниями к выполнению курсовых и дипломных работ кафедры КиПЛА СГАУ /2, 3/.
По аналогии с методикой Егера на основе материалов, представленных в /4/, в дипломной работе разрабатывается методика по Торенбику. Вид формул соответствует данным источника, порядок выполнения и объем методики определяется автором диплома. Таким образом, в рассматриваемой методике предусматривается оценка технических требований проектируемого самолета, определяется взлетная масса в первом приближении и проводится поэлементный расчет взлетной массы самолета во втором приближении. В ходе выполнения расчетов особое внимание обращено на выявленные ошибки и неточности формул, представленных в /4/.
В качестве третьего подхода к расчету самолета предлагаются методы, изложенные в /5/. Издания данной книги на русском языке не существует, поэтому, для целей данной работы автором диплома был выполнен перевод некоторых глав из /5/, на основе которых по аналогии с методикой Егера разрабатывается методика по Реймеру. Многие формулы видоизменены вследствие перевода системы единиц США (AVOIRDUPOIS WEIGHT) в метрическую систему измерения. Методика по Реймеру включает в себя оценку технических требований к самолету, определение взлетной массы в первом приближении и поэлементный расчет массы самолета во втором приближении.
Для трех рассматриваемых подходов к эскизному проектированию проводится анализ расчетных условий, верификация методов и отдельных статистических формул.
В качестве итога данной дипломной работы предлагается методика расчета самолета, разработанная на основе материалов вышеуказанных авторов, в которой делается попытка уйти от определенных недостатков отдельных подходов и указываются пути дальнейшего совершенствования процесса эскизного проектирования самолета с учетом современных тенденций улучшения характеристик самолетов по массовым показателям.
Сопоставление и анализ существующих методов весового проектирования самолетов, а также разработка новой уточненной методики эскизного проектирования позволяют говорить о совершенствовании процесса весового проектирования, роль и значение которого «проявляется в достижении всех видов эффективности – весовой, топливной и экономической, показатели которых отражают в свою очередь общий уровень технического совершенства летательных аппаратов, а также научные и технологические достижения в области аэродинамики, двигателестроения, конструкционного материаловедения, радиоэлектроники» /6/.