上海交通大学：《飞机设计 Aircraft Design》课程教学资源_Project Report_Project Report_2013Group 4 - 中远程宽体客机设计.pdf_大学文库

目录 1. 宽体客机市场调研...................................................................................................................4 1.1. 我国的运输结构...........................................................................................................4 1.2. 课题研究对象...............................................................................................................4 1.3. 现阶段民航客机...........................................................................................................5 1.4. 现阶段民航客机在中短航程上面临的挑战...............................................................7 1.5. 大运能宽体客机的需求...............................................................................................8 1.6. 我国航空市场发展的看法.........................................................................................10 1.7. 宽体客机市场 SWOT 分析.........................................................................................11 1.8. 宽体客机市场结论.....................................................................................................13 2. 总体布局.................................................................................................................................14 2.1. 任务目标.....................................................................................................................14 2.2. 布局设计综述.............................................................................................................15 2.3. 总体布局.....................................................................................................................16 2.4. 结论.............................................................................................................................22 3. 重量估算.................................................................................................................................23 3.1. 重量估算方法简介.....................................................................................................23 3.2. 初步重量估算.............................................................................................................23 3.3. 详细重量估算.............................................................................................................26 3.4. 重心位置的估算.........................................................................................................31 4. 推重比与翼载.........................................................................................................................34 4.1. 推重比的确定.............................................................................................................34 4.2. 翼载的确定.................................................................................................................37 4.3. 推重比-翼载约束空间................................................................................................40 5. 气动参数设计.........................................................................................................................42 5.1. 确定最大升力系数.....................................................................................................42 5.2. 升力性能的估算.........................................................................................................45 5.3. 飞机阻力系数的计算.................................................................................................53 5.4. 飞机翼型的选择.........................................................................................................57 6. 发动机.....................................................................................................................................59 6.1. 经济性.........................................................................................................................59 6.2. 可靠性.........................................................................................................................60 6.3. 环保性.........................................................................................................................60 6.4. 发动机选取.................................................................................................................61 7. 飞行器系统.............................................................................................................................63 7.1. 起落架系统.................................................................................................................63 7.2. 操纵系统.....................................................................................................................65 7.3. 余度技术.....................................................................................................................66 7.4. 航电系统.....................................................................................................................69 7.5. 操纵系统.....................................................................................................................70 7.6. 电传系统.....................................................................................................................70 7.7. 燃油系统.....................................................................................................................70 7.8. 通气增压分系统.........................................................................................................72

7.9. 液压系统.....................................................................................................................72 7.10. 供电系统.................................................................................................................72 7.11. 环控与救生及其他系统.........................................................................................73 7.12. 其他系统.................................................................................................................73 8. 起飞降落性能.........................................................................................................................75 8.1. 巡航性能.....................................................................................................................75 8.2. 起飞特性.....................................................................................................................75 8.3. 着陆性能计算.............................................................................................................77 9. 经济性分析.............................................................................................................................78 9.1. 飞机费用分析.............................................................................................................78 9.2. 飞机 DOC 计算 ...........................................................................................................83 10. 飞行器总体评价.............................................................................................................88 10.1. 飞行器参数结果.....................................................................................................88 10.2. 结果评价.................................................................................................................89 10.3. 项目总结.................................................................................................................90

这一代机型所有的开发空间基本己经开发完毕，加之发动机巨头都己经在研制新一代的对转涡桨发动机，从这个考虑看无论如何都是需要重新设计一代机型。最终，无论是B747-8还是B787都是过渡机型。而这个时间点的到来应该在2035 年左右。从市场竞争的角度来看，由中国高铁最近的运营报告来看，如今高铁已经在 1000公里的范围内实现了与民航产业的竞争。未来20年内高铁技术的发展使地面交通提速到500公里每小时也是可能的。钢轮列车早已达到450公里，而磁浮列车的记录己经达到580公里。因此，轨道交通与民航的竞争范围将会扩大到 2000公里。而列车对于旅客来说已经成为每公里只有0.4到0.5元的廉价交通方式。相比于民航的经济舱，又有更好的服务和舒适性。航空产业为了维持其客流，航空的速度已经不是绝对优势，拿出更舒适的环境和服务才是需要关注的方面，而相比高铁动辄整车800-1000的运能，如今中短途客机最多200座级的运能能否在运行成本上与地面轨道交通抗衡在20年之后存在疑问。这两方面同时也指出了我们需要更大的客机。 1.5.大运能宽体客机的需求尽管近年来，航空运输增长依然减缓，但在21世纪前十年仍将处在适度快速发展的阶段，这是因为： 1)宏观上航空需求潜力巨大。首先，根据专家预测，21世纪前四年国内经济仍将以10%左右的较快速度增长，生产的扩大和经济活动的增加，特别是随着国家政策支持的对西部地区的大规模的开发，极大地增加了东部、南部、西部之间的经济联系，必然产生对航空运输服务业更大的需求。其次，地市居民收入继续从温饱向小康型过渡，个人可以支配收入的增加，用于交通旅行的消费比例的提高，加之国家用于扩大内需而形成的假日经济政策使得航空旅游将逐渐形成为消费热点之一。第三，中国加入世贸组织，对外贸易和人员往来将大幅度的增加，这无疑会大大增加航空运输特别是国际航空运输市场的需求。第四，人才流动和人口迁移从其特定的角度增加了航空运输市场的需求。 2)从微观上，民航供给能力应有保证。无论从资金、设备、技术和人才因

这一代机型所有的开发空间基本已经开发完毕，加之发动机巨头都已经在研制新一代的对转涡桨发动机，从这个考虑看无论如何都是需要重新设计一代机型。最终，无论是 B747-8 还是 B787 都是过渡机型。而这个时间点的到来应该在 2035 年左右。从市场竞争的角度来看，由中国高铁最近的运营报告来看，如今高铁已经在 1000 公里的范围内实现了与民航产业的竞争。未来 20 年内高铁技术的发展使地面交通提速到 500 公里每小时也是可能的。钢轮列车早已达到 450 公里，而磁浮列车的记录已经达到 580 公里。因此，轨道交通与民航的竞争范围将会扩大到 2000 公里。而列车对于旅客来说已经成为每公里只有 0.4 到 0.5 元的廉价交通方式。相比于民航的经济舱，又有更好的服务和舒适性。航空产业为了维持其客流，航空的速度已经不是绝对优势，拿出更舒适的环境和服务才是需要关注的方面，而相比高铁动辄整车 800-1000 的运能，如今中短途客机最多 200 座级的运能能否在运行成本上与地面轨道交通抗衡在 20 年之后存在疑问。这两方面同时也指出了我们需要更大的客机。 1.5.大运能宽体客机的需求尽管近年来，航空运输增长依然减缓，但在 21 世纪前十年仍将处在适度快速发展的阶段，这是因为： 1) 宏观上航空需求潜力巨大。首先，根据专家预测，21 世纪前四年国内经济仍将以 10％左右的较快速度增长，生产的扩大和经济活动的增加，特别是随着国家政策支持的对西部地区的大规模的开发，极大地增加了东部、南部、西部之间的经济联系，必然产生对航空运输服务业更大的需求。其次，地市居民收入继续从温饱向小康型过渡，个人可以支配收入的增加，用于交通旅行的消费比例的提高，加之国家用于扩大内需而形成的假日经济政策使得航空旅游将逐渐形成为消费热点之一。第三，中国加入世贸组织，对外贸易和人员往来将大幅度的增加，这无疑会大大增加航空运输特别是国际航空运输市场的需求。第四，人才流动和人口迁移从其特定的角度增加了航空运输市场的需求。 2) 从微观上，民航供给能力应有保证。无论从资金、设备、技术和人才因

素上，都不会对航空运输的适度快速增长产生很大制约。同时，民航改革的推进和市场化程度的提高，将为航空运输提供新的动力源泉。 3)从统计分析结果看，90年代以来，除1991年（海湾战争影响）和1998年 (东南亚金融危机影响)外，其他各年世界定期航空运输与世界经济增长的弹性系数（增长弹性系数二某一时期航空运输增长速度/同一时期经济增长速度)，在2.08~2.53之间，即航空运输增长速度应是经济增长速度的两倍多，虽然具体各个国家情况有所不同，但就普遍性的意义而言，在这样的比例关系下，航空运输发展可以基本适应经济发展的需求。“九五”以来，中国民航业运输总周转量只是在1997年和1998年低于同期GDP增长率，如前所述，其特殊原因是受东南亚金融危机的影响，还因为国内客运价格的大幅度上涨。因此，综合前面的分析，可以认为如果中国21世纪前十年经济增长10%左右，那么，航空运输增长就要高于这个速度，可以在争取15%左右。从增长的格局而言，十一五时期国际航线运输增长将快于国内航线，航空货运增长将快于客运，国内支线运输的增长将快于干线运输。欧洲空中客车公司，在《全球市场报告》中指出，未来20年，中国的航空货运将保持较高的增长速度，航空货运将增长6倍，需要近400架货机。美国波音公司在《全球航空货运市场预测》中指出，中国国内航空货运量将增长7 倍以上，中国市场占世界航空货运量份额将增长1倍以上。另据国际航空协会 (IATA)预测，中国将是全球航空货运增长速度最快的国家，将成为亚洲最繁忙的航空货运市场。中国的航空物流业。尽管经历了911和SARS等种种冲击，中国的航空运输都以一往无前的态势迅猛发展。随着中国成为世界制造中心的趋势渐趋明显，已经有越来越多的鲜活产品（如水果、鲜花、海鲜等）、精密机械产品（如医疗器械）、电子产品（如计算机）、商务文件、通讯产品（如手机）需要通过飞机来进行运送。目前，在苏州、无锡，有80%的IT产品都通过飞机在48小时或者72小时之内被运到世界各地航空运输。在越来越讲求速度的趋势下，书籍、药品、软件、玩具等都将逐渐会成为航空物流的服务行业

素上，都不会对航空运输的适度快速增长产生很大制约。同时，民航改革的推进和市场化程度的提高，将为航空运输提供新的动力源泉。 3) 从统计分析结果看，90 年代以来，除 1991 年(海湾战争影响)和 1998 年 (东南亚金融危机影响)外，其他各年世界定期航空运输与世界经济增长的弹性系数(增长弹性系数二某一时期航空运输增长速度／同一时期经济增长速度)，在 2．08～2．53 之间，即航空运输增长速度应是经济增长速度的两倍多，虽然具体各个国家情况有所不同，但就普遍性的意义而言，在这样的比例关系下，航空运输发展可以基本适应经济发展的需求。“九五”以来，中国民航业运输总周转量只是在 1997 年和 1998 年低于同期 GDP 增长率，如前所述，其特殊原因是受东南亚金融危机的影响，还因为国内客运价格的大幅度上涨。因此，综合前面的分析，可以认为如果中国 21 世纪前十年经济增长 10％左右，那么，航空运输增长就要高于这个速度，可以在争取 15％左右。从增长的格局而言，十一五时期国际航线运输增长将快于国内航线，航空货运增长将快于客运，国内支线运输的增长将快于干线运输。欧洲空中客车公司，在《全球市场报告》中指出，未来 20 年，中国的航空货运将保持较高的增长速度，航空货运将增长 6 倍，需要近 400 架货机。美国波音公司在《全球航空货运市场预测》中指出，中国国内航空货运量将增长 7 倍以上，中国市场占世界航空货运量份额将增长 1 倍以上。另据国际航空协会（IATA）预测，中国将是全球航空货运增长速度最快的国家，将成为亚洲最繁忙的航空货运市场。中国的航空物流业。尽管经历了 911 和 SARS 等种种冲击，中国的航空运输都以一往无前的态势迅猛发展。随着中国成为世界制造中心的趋势渐趋明显，已经有越来越多的鲜活产品（如水果、鲜花、海鲜等）、精密机械产品（如医疗器械）、电子产品（如计算机）、商务文件、通讯产品（如手机）需要通过飞机来进行运送。目前，在苏州、无锡，有 80%的 IT 产品都通过飞机在 48 小时或者 72 小时之内被运到世界各地航空运输。在越来越讲求速度的趋势下，书籍、药品、软件、玩具等都将逐渐会成为航空物流的服务行业

1.6.我国航空市场发展的看法从旅客的角度：航空市场客源可大致划分为三个层次：第一层次：A类“常旅客”是某一地区较为固定的常年旅客，但这类旅客中部分成员有可能不了解不固定因素或不了解机场的航班班期及机型情况而放弃乘飞机旅行。第二层次：这种潜在的客源又可具体分为两类旅客，B类“两可性旅客”，即可以选择到机场乘坐飞机，也可以选择其他交通工具。C类“准旅客”，目前有乘机欲望，但又尚不具备条件，一旦时机成熟即可以成为现实的旅客。第三层次：这些人则是一辈子都几乎不可能乘机的人，暂且称为D类“非旅客”。根据以上划分，具体来说，针对第一层次A类旅客和第二层次的B类旅客进行促销能够起到立竿见影的效果，在一定范围内增加吞吐量，此两类人员所占比例不大，所以总的客源增加不会太多：但针对第二层次C类人员进行促销，会对运输市场的扩展具有重要的战略意义。因目前整个国家宏观经济运行尚处于通货紧缩的边缘，正在向振兴期缓慢过渡，国家近几年仍将采取积极的财政政策，因此正好利用低价的成本进行促销，利用1~2年时间把航空运输品牌推向为数众多的潜在客源，一旦国家经济好转，发展走上了高速增长的轨道，潜在的客源正好有条件转化成现实的旅客，这也符合服务性行业企业宣传促销逐步潜移默化，深入人心的规律。在这样的背景之下，我觉得中国的航空运输能力得大大加强，结合自身的优势，尤其在若干年后，实行各地都能起飞飞机，达到运输物资，载人能力的提升。在当前社会，很多的机场都没有被发挥最大的作用，比如很多二线机场，班次的不合理以及飞机的载客能力有限导致了资源分配的不均匀，还有一线城市的机场总是爆满，甚至是出现了飞机无法正常起降的现象。所以我们小组认为今后的市场的发展情况： 1)将二线城市的机场发展（得靠政府对该城市的支持力度） 2)从行业角度说，有更多的人需要载运，一些仅仅是中短途的飞机，一些需要的是中长途的运输。然而在如今的飞机，出国飞机都基本以B747为主，上客率并不是基本爆满的前提下，发展中途飞机就显得格外重要！

1.6.我国航空市场发展的看法从旅客的角度：航空市场客源可大致划分为三个层次：第一层次：A 类“常旅客”是某一地区较为固定的常年旅客，但这类旅客中部分成员有可能不了解不固定因素或不了解机场的航班班期及机型情况而放弃乘飞机旅行。第二层次：这种潜在的客源又可具体分为两类旅客，B 类“两可性旅客”，即可以选择到机场乘坐飞机，也可以选择其他交通工具。C 类“准旅客”，目前有乘机欲望，但又尚不具备条件，一旦时机成熟即可以成为现实的旅客。第三层次：这些人则是一辈子都几乎不可能乘机的人，暂且称为 D 类“非旅客”。根据以上划分，具体来说，针对第一层次 A 类旅客和第二层次的 B 类旅客进行促销能够起到立竿见影的效果，在一定范围内增加吞吐量，此两类人员所占比例不大，所以总的客源增加不会太多；但针对第二层次 C 类人员进行促销，会对运输市场的扩展具有重要的战略意义。因目前整个国家宏观经济运行尚处于通货紧缩的边缘，正在向振兴期缓慢过渡，国家近几年仍将采取积极的财政政策，因此正好利用低价的成本进行促销，利用 1～2 年时间把航空运输品牌推向为数众多的潜在客源，一旦国家经济好转，发展走上了高速增长的轨道，潜在的客源正好有条件转化成现实的旅客，这也符合服务性行业企业宣传促销逐步潜移默化，深入人心的规律。在这样的背景之下，我觉得中国的航空运输能力得大大加强，结合自身的优势，尤其在若干年后，实行各地都能起飞飞机，达到运输物资，载人能力的提升。在当前社会，很多的机场都没有被发挥最大的作用，比如很多二线机场，班次的不合理以及飞机的载客能力有限导致了资源分配的不均匀，还有一线城市的机场总是爆满，甚至是出现了飞机无法正常起降的现象。所以我们小组认为今后的市场的发展情况： 1) 将二线城市的机场发展（得靠政府对该城市的支持力度） 2) 从行业角度说，有更多的人需要载运，一些仅仅是中短途的飞机，一些需要的是中长途的运输。然而在如今的飞机，出国飞机都基本以 B747 为主，上客率并不是基本爆满的前提下，发展中途飞机就显得格外重要！