飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 超音速客机设计报告 小组成员 学号 联系方式 郑尚楠 5104139023 1203756103@qq.com 黄文宣 5104139027 492840948@qq.com 方江江 5104139029 759589437@qq.com 吕聪 5104139021 523729263@qq.com 袁文翰 5104139028 wenhan yuan@hotmail.com 孔家祺 5104139022 kongjiaqi30@yahoo.com.cn 完成日期2013/06/13
飞行器设计课程设计报告 超音速客机设计报告 小组成员 学号 联系方式 郑尚楠 5104139023 1203756103@qq.com 黄文宣 5104139027 492840948@qq.com 方江江 5104139029 759589437@qq.com 吕聪 5104139021 523729263@qq.com 袁文翰 5104139028 wenhan_yuan@hotmail.com 孔家祺 5104139022 kongjiaqi30@yahoo.com.cn 完成日期 2013/06/13
上浒充夏大￥ 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 摘要 在学习飞行器设计课程中，我们联系所学，并且查阅了相关资料，在老师的帮助以及组 员间分工合作下，完成了本次飞行器设计课课程设计：超音速客机设计报告。通过本次课程 设计，我们了解到了飞行器设计的一般流程和具体步骤，在运用中，加深了对所学的掌握。 本文第一章为市场调研，通过市场调研确定此次设计的目标，第二及第三章对此次设计 目标提出了初步的设计方案，进行了重量的估算以及飞机总体布局的选取。在此基础之上， 第四以及第五章完成了对超音速客机的详细设计，并对其气动性能进行了估算。在第六章我 们介绍了此次设计中发动机的选取，以及发动机的参数指标。在完成这些设计之后，第七到 第九章，我们对飞机的飞行性能、稳定性及经济性进行了分析，验证了此次设计的可行性。 最后，由于此次设计为超音速客机的设计，噪音的问题难以避免，在第十章中，我们对噪音 问题也进行了一定的讨论。 关键词：飞行器设计超音速客机
飞行器设计课程设计报告 摘要 在学习飞行器设计课程中，我们联系所学，并且查阅了相关资料，在老师的帮助以及组 员间分工合作下，完成了本次飞行器设计课课程设计：超音速客机设计报告。通过本次课程 设计，我们了解到了飞行器设计的一般流程和具体步骤，在运用中，加深了对所学的掌握。 本文第一章为市场调研，通过市场调研确定此次设计的目标，第二及第三章对此次设计 目标提出了初步的设计方案，进行了重量的估算以及飞机总体布局的选取。在此基础之上， 第四以及第五章完成了对超音速客机的详细设计，并对其气动性能进行了估算。在第六章我 们介绍了此次设计中发动机的选取，以及发动机的参数指标。在完成这些设计之后，第七到 第九章，我们对飞机的飞行性能、稳定性及经济性进行了分析，验证了此次设计的可行性。 最后，由于此次设计为超音速客机的设计，噪音的问题难以避免，在第十章中，我们对噪音 问题也进行了一定的讨论。 关键词：飞行器设计 超音速客机
上浒充夏大￥ 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 目录 第一章市场调研… 1.1超音速客机市场调研. 1.2设计任务. 第二章超音速客机总体参数初步设计 2.1飞行任务剖面. 2.2飞机重量初始估计.… 2.2.1飞机有效载荷WPL的确定 2.2.2空机重量系数ME的确定 2.2.3升阻比UD初步估算.. 2.2.4耗油率的选取… 2.2.5燃油重量系数MP的确定 9 2.2.6最大起飞重量的估算… 11 2.3翼载和推重比选取. 2.3.1着陆距离限制 2.3.2起飞距离限制.… 2.3.3巡航条件限制. 2.3.4绘制推重比和翼载的限制曲线 13 第三章飞行器布局的初步确定 14 3.1机翼的初步设计 14 3.2鸭翼的初步设计 16 3.3增升装置和副翼的设计， 16 3.4垂尾的设计.… 17 3.5机身设计. 18 3.6超音速飞机客舱布局设计 19 3.7起落架系统设计 20 3.8飞机总体设计以及三视图 21
飞行器设计课程设计报告 目录 第一章 市场调研..................................................................................................... 1 1.1 超音速客机市场调研.................................................................................. 1 1.2 设计任务.................................................................................................... 3 第二章 超音速客机总体参数初步设计..................................................................... 4 2.1 飞行任务剖面............................................................................................. 4 2.2 飞机重量初始估计...................................................................................... 4 2.2.1 飞机有效载荷 WPL 的确定............................................................... 5 2.2.2 空机重量系数 ME 的确定.................................................................. 5 2.2.3 升阻比 L/D 初步估算........................................................................ 7 2.2.4 耗油率的选取................................................................................... 8 2.2.5 燃油重量系数 MF 的确定.................................................................. 9 2.2.6 最大起飞重量的估算........................................................................11 2.3 翼载和推重比选取.....................................................................................11 2.3.1 着陆距离限制..................................................................................11 2.3.2 起飞距离限制................................................................................. 12 2.3.3 巡航条件限制................................................................................. 12 2.3.4 绘制推重比和翼载的限制曲线......................................................... 13 第三章 飞行器布局的初步确定.............................................................................. 14 3.1 机翼的初步设计....................................................................................... 14 3.2 鸭翼的初步设计....................................................................................... 16 3.3 增升装置和副翼的设计............................................................................. 16 3.4 垂尾的设计.............................................................................................. 17 3.5 机身设计.................................................................................................. 18 3.6 超音速飞机客舱布局设计......................................................................... 19 3.7 起落架系统设计....................................................................................... 20 3.8 飞机总体设计以及三视图......................................................................... 21
上游通大 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 4.1部件重量估算算法 22 4.2各个部件重量估 22 4.2.1机身.. 22 4.2.2机翼 22 4.2.3尾翼、鸭翼 23 4.2.4起落架. 24 4.2.5固定设备 24 4.2.6运营设备 24 4.2.7控制面… 24 4.2.8推力系统重量 24 4.2.9发动机短舱 25 4.3详细重量计算. 25 第五章详细气动性能估算 27 5.1升力估算 27 5.2阻力估算 27 第六章发动机的选取 30 6.1变循环发动机发展历史 30 6.2 变循环发动机工作机理 30 6.3发动机参数推算 31 6.4过渡态模拟过程 34 第七章飞机性能估计 36 7.1起飞参数的选定 36 7.2起飞距离… 36 7.2降落距离计算 38 7.3平飞性能 40 7.4爬升性能 42 第八章稳定性分析… 43 8.1重心估算 43 8.1.1机翼重心的计算 43
飞行器设计课程设计报告 4.1 部件重量估算算法.................................................................................... 22 4.2 各个部件重量估....................................................................................... 22 4.2.1 机身............................................................................................... 22 4.2.2 机翼............................................................................................... 22 4.2.3 尾翼、鸭翼..................................................................................... 23 4.2.4 起落架............................................................................................ 24 4.2.5 固定设备........................................................................................ 24 4.2.6 运营设备........................................................................................ 24 4.2.7 控制面............................................................................................ 24 4.2.8 推力系统重量................................................................................. 24 4.2.9 发动机短舱..................................................................................... 25 4.3 详细重量计算........................................................................................... 25 第五章 详细气动性能估算..................................................................................... 27 5.1 升力估算.................................................................................................. 27 5.2 阻力估算.................................................................................................. 27 第六章 发动机的选取............................................................................................ 30 6.1 变循环发动机发展历史............................................................................. 30 6.2 变循环发动机工作机理............................................................................. 30 6.3 发动机参数推算....................................................................................... 31 6.4 过渡态模拟过程....................................................................................... 34 第七章 飞机性能估计............................................................................................ 36 7.1 起飞参数的选定....................................................................................... 36 7.2 起飞距离.................................................................................................. 36 7.2 降落距离计算........................................................................................... 38 7.3 平飞性能.................................................................................................. 40 7.4 爬升性能.................................................................................................. 42 第八章 稳定性分析............................................................................................... 43 8.1 重心估算.................................................................................................. 43 8.1.1 机翼重心的计算.............................................................................. 43
上游通大 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 8.1.2其他部件重心的计算.. 44 8.2重心、重量分布表 … 45 83重心包线的绘制. 45 由图8.2，我们可以发现，随燃油消耗的变化，重心位置始终在气动中心的前方，这保 证了飞机具有良好的静稳定性。第九章经济性计算.… 46 9.1直接运营成本… 48 9.1.1所有权成本. 48 9.1.2机组成本(CWP) 50 9.1.3燃油费用(CRY). 50 9.1.4服务费(CC)...… 51 9.1.5维护成本CM 52 9.2间接使用成本(IOC) 52 9.3总成本以及票价的确定 53 第十章超音速飞机噪音问题 54 10.1机体降噪.… 54 10.2推进系统降噪 55 参考文献… 56 辞谢.… 57 附表：组员分工表 58
飞行器设计课程设计报告 8.1.2 其他部件重心的计算....................................................................... 44 8.2 重心、重量分布表.................................................................................... 45 8.3 重心包线的绘制....................................................................................... 45 由图 8.2，我们可以发现，随燃油消耗的变化，重心位置始终在气动中心的前方，这保 证了飞机具有良好的静稳定性。 第九章 经济性计算................................................... 46 9.1 直接运营成本........................................................................................... 48 9.1.1 所有权成本..................................................................................... 48 9.1.2 机组成本(CWP).............................................................................. 50 9.1.3 燃油费用(CRY)............................................................................... 50 9.1.4 服务费(CJC) ................................................................................... 51 9.1.5 维护成本 CM.................................................................................. 52 9.2 间接使用成本（IOC）.............................................................................. 52 9.3 总成本以及票价的确定............................................................................. 53 第十章 超音速飞机噪音问题................................................................................. 54 10.1 机体降噪................................................................................................ 54 10.2 推进系统降噪......................................................................................... 55 参考文献................................................................................................................. 56 辞谢........................................................................................................................ 57 附表：组员分工表................................................................................................... 58
上浒充夏大￥ 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 第一章市场调研 自“协和”号超音速客机于2003年退役后，超音速客机市场出现空缺。曾经2000年的 “协和”号超音速客机严重事故并没有阻止人类超音速旅行之梦。随着航空工业技术的进一 步发展，现如今各类更加先进超音速客机的设计方案重新被提出来，以争取将来富有很大潜 力的超音速客机市场的蛋糕。 1.1超音速客机市场调研 超音速喷气式客机优势显而易见，其高速性赢得很多客户的青睐。更远距离的旅行需求 更短的时间，任何时候都是一部分特殊人群所强烈渴望的。据相关数据显示，当前部分航空 公司所提出的的几类超音速客机方案刚推出就赢得了大量的订单，发展前景良好，例如英国 的A2,美国的Lynx supersonic超音速客机，Aerion超音速客机方案以及2005年6月日本 和法国就共同开发新一代超音速客机达成协议。 除空客、波音外，全球许多飞机制造商都对第二代超音速飞机有所规划，预计到2025 年时，超音速客机市场将迎来高速增长的全盛时期，而到2050年，搭乘超音速航班的旅客 将占所有航班乘客的10%至20%，届时在全世界开通的此类航线可能将多达数百条。 但是，超音速客机存在的障碍也很明显，就当年唯一投入运营的超音速客机“协和”来 说，其存在三大弱点：第一，经济性差。由于耗油率过高，载客量偏小，成本高，协和号的 票价非常昂贵大多数乘客望而却步。第二，航程短。协和号的航程仅为5110千米，只能勉 强飞越大西洋，这一航程无法发挥超音速飞机的优势。特别是在太平洋航线上，协和号难以 发挥作用。第三，噪音污染严重。协和式由于音爆水平高，所以被限制不得在大陆上空进行 超音速飞行。噪音可以说是协和商业失败的关键性因素。从“协和”号客机的实际情况看， 很容易发现研发新一代经济、可靠的超音速客机尚会遇到不少挑战，主要是噪音严重（主要 由于音爆)、庞大的研发和生产成本支出、高油耗、对环境破坏的隐忧等。 自从1969年首航以来，从未发生任何事故，使协和号获得了全球最安全的客机的名声。 协和号票价高昂，一张伦敦至纽约的来回票要价逾九千美元，亲自搭乘协和号班机往返欧美 大陆成为许许多多人自幼以来的梦想。运营的前六年，英，法航空公司均在赔钱，不过以后 航空公司根据协和式飞机在常客（由于其高速特性，协和式的常客往往为往返于美国和英、 法两国之间的工商界、政界高级人士，投资银行家等人)心目中的形象提高了票价，协和飞 第1页共57页
飞行器设计课程设计报告 第 1 页 共 57 页 第一章 市场调研 自“协和”号超音速客机于 2003 年退役后，超音速客机市场出现空缺。曾经 2000 年的 “协和”号超音速客机严重事故并没有阻止人类超音速旅行之梦。随着航空工业技术的进一 步发展，现如今各类更加先进超音速客机的设计方案重新被提出来，以争取将来富有很大潜 力的超音速客机市场的蛋糕。 1.1 超音速客机市场调研 超音速喷气式客机优势显而易见，其高速性赢得很多客户的青睐。更远距离的旅行需求 更短的时间，任何时候都是一部分特殊人群所强烈渴望的。据相关数据显示，当前部分航空 公司所提出的的几类超音速客机方案刚推出就赢得了大量的订单，发展前景良好，例如英国 的 A2，美国的 Lynx supersonic 超音速客机，Aerion 超音速客机方案以及 2005 年 6 月日本 和法国就共同开发新一代超音速客机达成协议。 除空客、波音外，全球许多飞机制造商都对第二代超音速飞机有所规划，预计到 2025 年时，超音速客机市场将迎来高速增长的全盛时期，而到 2050 年，搭乘超音速航班的旅客 将占所有航班乘客的 10%至 20%，届时在全世界开通的此类航线可能将多达数百条。 但是，超音速客机存在的障碍也很明显，就当年唯一投入运营的超音速客机“协和”来 说，其存在三大弱点：第一，经济性差。由于耗油率过高，载客量偏小，成本高，协和号的 票价非常昂贵大多数乘客望而却步。第二，航程短。协和号的航程仅为 5110 千米，只能勉 强飞越大西洋，这一航程无法发挥超音速飞机的优势。特别是在太平洋航线上，协和号难以 发挥作用。第三，噪音污染严重。协和式由于音爆水平高，所以被限制不得在大陆上空进行 超音速飞行。噪音可以说是协和商业失败的关键性因素。从“协和”号客机的实际情况看， 很容易发现研发新一代经济、可靠的超音速客机尚会遇到不少挑战，主要是噪音严重（主要 由于音爆）、庞大的研发和生产成本支出、高油耗、对环境破坏的隐忧等。 自从 1969 年首航以来，从未发生任何事故，使协和号获得了全球最安全的客机的名声。 协和号票价高昂，一张伦敦至纽约的来回票要价逾九千美元，亲自搭乘协和号班机往返欧美 大陆成为许许多多人自幼以来的梦想。运营的前六年，英，法航空公司均在赔钱，不过以后 航空公司根据协和式飞机在常客（由于其高速特性，协和式的常客往往为往返于美国和英、 法两国之间的工商界、政界高级人士，投资银行家等人）心目中的形象提高了票价，协和飞
上浒充通大￥ 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 机开始盈利。在辉煌时期，英航协和式活力占英航总盈余的25%。 但是超音速客机一直被广大客户期待的原因显然是其速度相对普通亚音速客机的大程 度提升。但是昂贵的票价又是很大部分客户望而止步。就拿10多年前的“协和”号来说， 普通亚音速喷气客机由纽约飞往巴黎需时约7小时，而协和飞机只需3小时30分钟，可见 超音速客机在速度上的绝对优势。就票价来说，当时英航“纽约一一伦敦”协和飞机航线的 单程票价只比一般客机的头等舱票价高20%（约756美元）。在一年多的试运营期间，“协 和”号飞机已累计搭载旅客45000人次，累计飞行约5632700千米(3500000英里)。但随 着石油危机、通货膨胀的推动下，机票价格也迅速上涨，到了2003年，纽约一一伦敦的单 程票价为6,636英镑（约合9,900美元）。同样地，法航来往巴黎和纽约的来回机票价格在 1982年的时候是3900美元，但至2000年票价已经达到8,148美元，这已经成为绝大多数乘 客无法接受的价格。 如果从某一单方面来看，很难说明超音速客机和普通亚音速及跨音速客机的综合性能， 下面就几款典型的飞机进行各方面的对比，来体现超音速客机的优势所在。 客机型号 巡航速度 商载（吨） 最大起飞 航程（公 载客量 (马赫) 重量（吨） 里) (人) 波音777 0.84 54 247 9695 440 空 客 0.86 45.9 212 10400 335 A330-300 “协和”号 2.04 12.7 186 5110 140 表1.1：典型超音速飞机和跨音速飞机性能对比表 客机型号 票价 所需时间 波音777 17260人民币(2013年) 7小时55分钟 空客A330-300 17260人民币(2013年) 8小时5分钟 “协和”号 8148美元(2000年) 3小时30分钟 表1.2：典型超音速和跨音速客机票价对比（以从巴黎到纽约为例) 通过对比发现，“协和”号超音速客机特点很明显，其载客量相对较少，航程也较短， 但是其飞行速度很高，非常节省旅途奔时间。但其昂贵的票价使得超音速飞机只能面向一少 部分乘客，例如工商界、政界高级人士，投资银行家等有钱但很需要节省时间的人群。当今 没有正在运营的超音速客机是航空市场的一大缺失，尽快设计出新一代优秀的超音速客机是 第2页共57页
飞行器设计课程设计报告 第 2 页 共 57 页 机开始盈利。在辉煌时期，英航协和式活力占英航总盈余的 25%。 但是超音速客机一直被广大客户期待的原因显然是其速度相对普通亚音速客机的大程 度提升。但是昂贵的票价又是很大部分客户望而止步。就拿 10 多年前的“协和”号来说， 普通亚音速喷气客机由纽约飞往巴黎需时约 7 小时，而协和飞机只需 3 小时 30 分钟，可见 超音速客机在速度上的绝对优势。就票价来说，当时英航“纽约——伦敦”协和飞机航线的 单程票价只比一般客机的头等舱票价高 20%（约 756 美元）。在一年多的试运营期间，“协 和”号飞机已累计搭载旅客 45000 人次，累计飞行约 5632700 千米（3500000 英里）。但随 着石油危机、通货膨胀的推动下，机票价格也迅速上涨，到了 2003 年，纽约——伦敦的单 程票价为 6,636 英镑（约合 9,900 美元）。同样地，法航来往巴黎和纽约的来回机票价格在 1982 年的时候是 3900 美元，但至 2000 年票价已经达到 8,148 美元，这已经成为绝大多数乘 客无法接受的价格。 如果从某一单方面来看，很难说明超音速客机和普通亚音速及跨音速客机的综合性能， 下面就几款典型的飞机进行各方面的对比，来体现超音速客机的优势所在。 客机型号 巡航速度 （马赫） 商载（吨） 最大起飞 重量（吨） 航程（公 里） 载客量 （人） 波音 777 0.84 54 247 9695 440 空 客 A330-300 0.86 45.9 212 10400 335 “协和”号 2.04 12.7 186 5110 140 表 1.1：典型超音速飞机和跨音速飞机性能对比表 客机型号 票价 所需时间 波音 777 17260 人民币（2013 年） 7 小时 55 分钟 空客 A330-300 17260 人民币（2013 年） 8 小时 5 分钟 “协和”号 8148 美元（2000 年） 3 小时 30 分钟 表 1.2：典型超音速和跨音速客机票价对比（以从巴黎到纽约为例） 通过对比发现，“协和”号超音速客机特点很明显，其载客量相对较少，航程也较短， 但是其飞行速度很高，非常节省旅途奔时间。但其昂贵的票价使得超音速飞机只能面向一少 部分乘客，例如工商界、政界高级人士，投资银行家等有钱但很需要节省时间的人群。当今 没有正在运营的超音速客机是航空市场的一大缺失，尽快设计出新一代优秀的超音速客机是
上浒充通大学 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 航空市场发展的要求。 我们组设计的下一代的超音速客机将会更大的提升客机的航程，来实现超音速跨洋飞 行，并且尽可能减少飞机耗油，降低票价，使更大一部分人能够享受到超音速客机的服务。 而且在噪音这方面将会有很大的技术改良，达到适航标准所要求的范围。 1.2设计任务 上一代超音速飞机协和号失败的原因：1、经济性差，由于耗油率过高，票价非常昂：2、 航程短，超音速飞机巡航优势不够明显：3、噪音污染严重，无法在大陆上空进行超音速飞 行。新型超音速飞机设计思路：1、采用新型发动机，优化气动设计，降低油耗：2、设计跨 洋长航程飞机：3、降低噪音，削弱音爆，使得飞机可以在陆地上空超音速巡航 通过对市场调研的分析，确定飞机总体参数： 面向市场 中美航线 设计航程 11000km 巡航马赫 1.7 商载 60人 发动机选型 变循环发动机 竞争机型 B777、A-330 票价 为现有亚音速机型头等舱票价的1.5倍 型号名称 China Dream-60 表1.3 提出本次超音速民航客机设计的总体参数后，之后的章节将阐述如何实现本次设计，给 出超音速民航客机的详细设计，并进行气动性能，飞行性能，稳定性及经济性的分析，论证 本次设计的可行性。 第3页共57页
飞行器设计课程设计报告 第 3 页 共 57 页 航空市场发展的要求。 我们组设计的下一代的超音速客机将会更大的提升客机的航程，来实现超音速跨洋飞 行，并且尽可能减少飞机耗油，降低票价，使更大一部分人能够享受到超音速客机的服务。 而且在噪音这方面将会有很大的技术改良，达到适航标准所要求的范围。 1.2 设计任务 上一代超音速飞机协和号失败的原因：1、经济性差，由于耗油率过高，票价非常昂；2、 航程短，超音速飞机巡航优势不够明显；3、噪音污染严重，无法在大陆上空进行超音速飞 行。新型超音速飞机设计思路：1、采用新型发动机，优化气动设计，降低油耗；2、设计跨 洋长航程飞机；3、降低噪音，削弱音爆，使得飞机可以在陆地上空超音速巡航 通过对市场调研的分析，确定飞机总体参数： 面向市场 中美航线 设计航程 11000km 巡航马赫 1.7 商载 60 人 发动机选型 变循环发动机 竞争机型 B-777、A-330 票价 为现有亚音速机型头等舱票价的 1.5 倍 型号名称 China Dream-60 表 1.3 提出本次超音速民航客机设计的总体参数后，之后的章节将阐述如何实现本次设计，给 出超音速民航客机的详细设计，并进行气动性能，飞行性能，稳定性及经济性的分析，论证 本次设计的可行性
上游克通大￥ 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 第二章 超音速客机总体参数初步设计 超音速客机总体参数的初步设计主要是在确定了飞行任务剖面后，对飞机的重量进行初 步估算，确定飞机的翼载以及推重比。初步设计得到的参数将指导详细设计的进行，在本次 设计中起到了基石的作用。 2.1飞行任务剖面 飞机的飞行任务剖面是确定飞机重量的重要参考依据，典型的飞行任务图如下： LOITER LND TO BIMPLE CRUISE AIR SUPERIORITY LON-LEVEL 8TRIKE Typical mission profiles for sizing. 图2.1：典型飞行任务图 ([15]Daniel P.Raymer,Aircraft Design:A Conceptual Approach,Four Edition,AIAA Education Series.2006.) 从而，我们根据超音速商用飞机的飞行状态、航程、航时以及巡航速度确定“simple cruise'”作为我们的飞机飞行任务剖面。 2.2飞机重量初始估计 对于一般飞机，起飞总重可以表示为如下形式： 所=r+2D 1-Mr-Mp (2-1) 其中，M=W/W为空机重量占最大起飞重量的百分比： M=W/W为燃油重量占最大起飞重量的百分比。 通常空机重量系数M、燃油重量系数M可以根据统计经验公式确定，因为空机重量 系数的公式中含有，故须进行迭代求解。 第4页共57页
飞行器设计课程设计报告 第 4 页 共 57 页 第二章 超音速客机总体参数初步设计 超音速客机总体参数的初步设计主要是在确定了飞行任务剖面后，对飞机的重量进行初 步估算，确定飞机的翼载以及推重比。初步设计得到的参数将指导详细设计的进行，在本次 设计中起到了基石的作用。 2.1 飞行任务剖面 飞机的飞行任务剖面是确定飞机重量的重要参考依据，典型的飞行任务图如下： 图 2.1：典型飞行任务图 (引自[15] Daniel P. Raymer, Aircraft Design： A Conceptual Approach, Four Edition, AIAA Education Series, 2006.) 从而，我们根据超音速商用飞机的飞行状态、航程、航时以及巡航速度确定 “simple cruise”作为我们的飞机飞行任务剖面。 2.2 飞机重量初始估计 对于一般飞机，起飞总重可以表示为如下形式： 0 1 CREW PAYLOAD E F W W W M M ……………………………………………………（2-1） 其中，ME=WE/WO为空机重量占最大起飞重量的百分比； MF=WF/W0为燃油重量占最大起飞重量的百分比。 通常空机重量系数 ME 、燃油重量系数 MF可以根据统计经验公式确定，因为空机重量 系数的公式中含有，故须进行迭代求解
上浒充夏大￥ 飞行器设计课程设计报告 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 2.2.1 飞机有效载荷WPL的确定 根据我们的超音速飞机的定位以及市场调研情况，我们确定飞机的有效商载为60人。 按照国际航线适航条例，每位空乘人员服务的平均乘客数如下表： Average number of passengers per flight attendant First Class Mixed Tourist International Flights 16 21 31 Domestie Flights 20 29 36 表2.1每位空乘人员服务的平均乘客数 ([15]Daniel P.Raymer,Aircraft Design:A Conceptual Approach,Four Edition,AIAA Education Series,2006.) 由于飞机面向的主要是商务人员，我们确定飞机采用全头等舱来安排空乘人员，则经过 权衡，我们选取5名空乘人员。一般而言，空客人员的平均重量（包括行李）为90kg。则 飞机的有效载荷为 WPL WCREW +WPAYLOAD =5850Kg 2.2.2 空机重量系数ME的确定 一般而言，空机重量系数M的确定由如下的经验公式得到： WE AWc Kvs ME二W (2-2) 其中数据的选取由下表所示的经验数据来确定： 第5页共57页
飞行器设计课程设计报告 第 5 页 共 57 页 2.2.1 飞机有效载荷 WPL 的确定 根据我们的超音速飞机的定位以及市场调研情况，我们确定飞机的有效商载为 60 人。 按照国际航线适航条例，每位空乘人员服务的平均乘客数如下表： 表 2.1 每位空乘人员服务的平均乘客数 (引自[15] Daniel P. Raymer, Aircraft Design： A Conceptual Approach, Four Edition, AIAA Education Series, 2006.) 由于飞机面向的主要是商务人员，我们确定飞机采用全头等舱来安排空乘人员，则经过 权衡，我们选取 5 名空乘人员。一般而言，空客人员的平均重量（包括行李）为 90kg。则 飞机的有效载荷为 5850 W W W Kg PL CREW PAYLOAD 2.2.2 空机重量系数 ME 的确定 一般而言，空机重量系数 ME 的确定由如下的经验公式得到： 0 0 E C E VS W M AW K W ………………………………………………（2-2） 其中数据的选取由下表所示的经验数据来确定：
