Министерство образования и науки украины
НАЦИОНАЛЬНЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”
кафедра 103
Контрольная работа
Определение в нулевом приближении
массовых и геометрических параметров
грузо-пассажирского самолёта типа
ERJ170, Бразилия, фирма "Embraer".
(вариант 12)
по курсу «КОНСТРУКЦИЯ САМОЛЁТОВ И ВЕРТОЛЁТОВ»
(для студентов заочного отделения)
Направление 6.05110102
Технология самолёто - и вертолётостроения
Разработал: студент группы А
Проверил:
ст. преподаватель Данов А. С.
Киев 2016 г
Задание
дальность полета L=300км, крейсерская скорость 950 км/час
количество пассажиров Nпас=52 чел. или массой груза до 6.2 тонн
Содержание :
Введение ……………………………………………………………………… 3
1. Сбор и обработка статистических данных …………………………………4
2. Тактико-технические требования (ТТТ) ……………………………………12
3. Требования к конструкции самолета …………………............................. .13
4. Выбор и обоснование схемы самолета
и его основных параметров ……………………………………………………..13
5. Расчет взлетной массы самолета в нулевом приближении и подбор двигателя ……………. 15
6. Определение геометрических характеристик самолета ………………… 16
6.1. Определение геометрических параметров крыла …………………… 16
6.2. Определение геометрических параметров фюзеляжа ………………. 17
6.3. Определение геометрических параметров ГО и ВО …………………. 17
Чертеж общего вида……………………………………………………………….19
Заключение………………………………………………………………………….20
Список использованной литературы…………………………………………… .21
1. Сбор и обработка статистических данных.
Введение, постановка задачи проектирования
Целью данного задания является рассмотрение возможного варианта проектирования среднемагистральный комерческого грузо-пассажирского самолета со следующими летно-техническими данными:
дальность полета L=2600км,
количество пассажиров Nпас=52 чел. или массой груза до 6.2 тонн
Для сбора статистических данных о самолетах такого класса были выбраны следующие самолеты:
Ан74,Украина,”КБ им. Антонова”.
Ан 148, Украина, ”КБ им. Антонова”.
CRJ700, Канада, фирма "Bombardier".
ERJ170, Бразилия, фирма "Embraer".
CRJ900, Канада, фирма "Bombardier".
Разрабатываемый самолет относится к классу средних пассажирских самолетов эконом класса.
Задача проектирования состоит в разработке конструкции нового самолета и его составляющих элементов. На начальной стадии проектирования была проведена разработка общего вида самолета. Для этого проведено ознакомление с основными тактико-техническими требованиями (ТТТ), предъявленными к самолету, летно-техническими характеристиками (ЛТХ), схемами, основными параметрами, общим устройством самолетов и агрегатов, силовой установкой (СУ), увязкой основных элементов агрегатов самолета, правилами выполнения чертежей общего вида самолета и общего устройства его агрегатов.
В современном инженерном проектировании для принятия оптимальных решений широко используются физические и математические модели, учитывающие различные расчетные условия и ограничения, реализуемые с применением различных видов программирования на ЭВМ. В данной работе применяется метод проектирования на базе статистических данных существующих самолетов, а также аналитические и графоаналитические расчеты.
Сбор и обработка статистических данных в ходе проектирования самолета позволяет:
1.Получить наглядное представление о современном уровне развития самолетостроения с учетом:
а) типов самолетов, необходимых современной авиации;
б) задач, которые они выполняют;
в) летно-технических качеств;
г) средств достижения этих качеств: применяемых схем самолетов, геометрических и массовых параметров, силовой установки, конструкционных материалов, способов производства и др.
2.Определить тенденции и перспективы развития разрабатываемого типа самолета, количественные и качественные изменения ТТТ к самолету, эволюцию его назначения, условия производства и эксплуатации.
3.Определить ряд параметров самолета.
Анализ статистического материала дает возможность разработать ТТТ к проектируемому самолету, выбрать его схему.
Для сбора статистических данных необходимо использовать данные самолетов, аналогичных проектируемому и имеющих близкие летно-технические характеристики и условия эксплуатации. Эти данные вносятся в статистическую таблицу 1.
Таблица 1. - Статистические данные
|
Наименование самолета |
Ан74-ТК200 |
Ан-148 |
CRJ700 |
ERJ170 |
CRJ900 |
Летные данные |
Vmax,км/ч |
750 |
880 |
860 |
0,82М |
860 |
Hmax,км |
12.4 |
11,6 |
12.496 |
12 |
12.496 |
|
Vкрейс, км/ч |
950 |
820 |
818 |
870 |
829 |
|
Hкрейс,км |
10,1 |
11,0 |
11.960 |
11,400 |
11.860 |
|
Vвзл, км/ч |
190 |
190 |
210 |
200 |
212 |
|
L(mт max), км |
5200 |
3700 |
3345 |
|
3412 |
|
L(mгр max),км |
3500 |
2800 |
3124 |
3704 |
3208 |
|
Lразб, км |
1,500 |
|
1.564 |
1,59 |
1.97 |
|
Lпроб, км |
0,950 |
0,7 |
1.478 |
1,273 |
1.565 |
|
m0 max, кг |
37500 |
36400 |
32999 |
35990 |
36514 |
|
mпос, кг |
18525 |
18525 |
30390 |
32800 |
33340 |
|
mпуст, кг |
19000 |
19000 |
19731 |
19400 |
21546 |
|
mгр, кг |
9600 |
9600 |
8574 |
8660 |
10206 |
|
Nпас, чел |
52 |
70 |
70 |
70 |
До78 |
|
mт, кг |
13210 |
13210 |
4180 |
9312 |
8822 |
|
Данные силовой уст. |
Число и тип двигателя |
2 ТРДД Прогресс Д-36 серия 4А |
2 ТРДД Прогресс Д-36 серия 4А |
2 x General Electric CF34-8C1 |
2 ТРДД General Electric CF34-8E |
2 General Electric CF34-8C5 |
Р0, даН |
6380 |
6380 |
5640 |
6200 |
5840 |
|
mдв, кг |
2250 |
2250 |
|
|
|
|
Геометрические данные |
S, м2 |
98,62 |
87 |
68.63 |
78 |
68,63 |
l, м |
31,89 |
28,94 |
22,32 |
25,90 |
23,24 |
|
X |
28 |
25 |
30 |
28 |
31 |
|
Λ |
9.5 |
9,45 |
5,2 |
6.8 |
6,8 |
|
Η |
3,2 |
4,04 |
3.3 |
2.6 |
3.3 |
|
Lф, м |
28,07 |
26,45 |
32.94 |
28,6 |
36,19 |
|
Dф, м |
3,1 |
3,35 |
2.69 |
3,35 |
2,69 |
|
λф, м |
8,3 |
8,3 |
10.1 |
6 |
9.4 |
|
Sф, м |
12.3 |
12.3 |
10,53 |
6.65 |
10.53 |
|
ΣSМИД, м2 |
72 |
72 |
62 |
74 |
62 |
|
Sго |
24,5 |
24,5 |
18.3 |
21 |
18,3 |
|
Sво |
16,1 |
16,1 |
15.1 |
18,4 |
15,1 |
|
Производные величины |
P0=m0g/10S, даН/м2 |
380 |
380 |
215 |
261 |
263 |
t0=10P0/m0g |
0.47 |
0.47 |
0.43 |
0.51 |
0.54 |
|
γдв=m0/P0 |
34 |
34 |
90 |
33.7 |
88 |
|
Kгр.полезн=mгр/m0 |
0.13 |
0.13 |
0.13 |
0.17 |
0.12 |
|
Kм=m0g/10Sм, даН/м2 |
12750 |
12750 |
14200 |
8633 |
16700 |
Самолёт АН-74
Рисунок 1 - Самолет Ан-74ТК 200
В 2001 году на Харьковском государственном авиационном производственном предприятии (ХГАПП) был создан принципиально новый, высокоэкономичный вариант транспортного самолета АН-74. 20 апреля 2001 года в Харькове состоялся первый полет самолета АН-74 на аэродроме ХГАПП
АН-74 - грузопассажирский самолет. На самолете, в отличие от базовой модели, двигатели Д36 серии 4А (с реверсом тяги) установлены под крылом на пилонах. Новая компоновка позволила значительно увеличить скорость, дальность и экономическую эффективность самолета. АН-74 оснащен современным радиосвязным и пилотажно-навигационным оборудованием в соответствии с требованиями ICAO 2015 года, что обеспечивает полеты самолета на оборудованных трассах во всех регионах, в простых и сложных метеоусловиях, днем и ночью. Самолет имеет несколько модификаций, в том числе пассажирскую, санитарную, VIP.
Самолет АН-74 максимально учитывает возрастающие требования авиакомпаний и пассажиров к экономичности и безопасности эксплуатации, к комфорту на борту, доступному до последнего времени, только в трансконтинентальных лайнерах.
Совершенство аэродинамической компоновки самолета в сочетании с высокой экономичностью двигателей позволяют АН-74 совершать протяженные полеты за минимальное время.
Несмотря на то, что модель Ан-74 является модернизацией базовой машины Ан-74, фактически создана машина с новыми характеристиками, поскольку дальность полета увеличена до 5300 км, крейсерская скорость до 750 км/ч. и почти на четверть повышена эффективность использования топлива.
Самолет оснащен турбореактивными двухконтурными двигателями модульной конструкции Д36 серия 4А, которые отвечают международным нормам относительно уровня шума и выбросов вредных веществ.
Большой внутренний объем фюзеляжа, который АН-74 унаследовал от своего предшественника, позволил дизайнерам создать просторный салон, приближающий среднемагистральный самолет по уровню комфорта пассажиров к широкофюзеляжному межконтинентальному лайнеру. Высокий потолок, оптимальное расстояние между креслами, емкие багажные полки как следствие естественных размеров салона дополняют удачные решения глубинно-пространственной композиции интерьера.
Багажные полки отличает не только современный дизайн, но и рациональные кинематика и механика привода крышек, конструкция замков. Чтобы положить ручную кладь, не требуются большие усилия. При этом исключается самопроизвольное раскрытие замков на всех режимах полета.
В АН-74 наряду с салоном эконом-класса и бытовым отсеком предусмотрено помещение VIP-пассажиров, для которого характерны повышенный комфорт, изящные удобные кресла, аудио-видеотехника ведущих мировых производителей.
Оригинальная арка межсалонной перегородки подчеркивает перспективу, воссоздаваемую линиями темной облицовки карнизов багажных полок. Художественно-конструкторские решения шторок и ниш иллюминаторов, замков багажных полок, пультов пассажирских кресел и панелей потолка усиливают впечатление завершенности композиции. Общий дизайн пассажирского салона органично дополняют решения отдельных элементов интерьера. Мониторы, установленные в межсалонной перегородке таким образом, что хорошо видны с любого места пассажира. Шторка иллюминатора перемещается без усилия и легко фиксируется в заданном положении.
Применение в оформлении интерьера сертифицированных шумопоглощающих негорючих авиационных материалов облицовочных панелей, высокая надежность работы всех систем, проверенная многолетней эксплуатацией долговечность планера и продуманная система аварийных выходов создают беспрецедентный уровень безопасности самолета.
АН-148
Региональный самолет Ан-148-100, обеспечивающий перевозку в одноклассной компоновке от 70 пассажиров с шагом кресел 864 мм (34‘’) до 80 пассажиров с шагом кресел 762 мм (30‘’). С целью обеспечения гибкости удовлетворения требований различных авиакомпаний, а также с целью снижения эксплуатационных затрат и повышения рентабельности перевозок предусматривается сертификация базового самолета в вариантах с максимальной дальностью полета от 2200 до 5100 км. Крейсерская скорость полета 820-870 км/ч. Проведенные маркетинговые исследования показали, что базовый самолет по своим технико-экономическим характеристикам отвечает требованиям большого количества авиакомпаний.
Рисунок 2 - Самолет Ан-148
Самолет Ан-148-100 выполнен по схеме высокоплана с двигателями Д-436-148, размещенными на пилонах под крылом. Это позволяет повысить уровень защищенности двигателей и конструкции крыла от повреждений посторонними предметами. Наличие вспомогательной силовой установки, бортовой системы регистрации состояния самолета, а также высокий уровень эксплуатабельности и надежности систем позволяют использовать Ан-148-100 на сети технически слабооснащенных аэродромов.
Ан-148 будет использоваться на маршрутах дальностью от 1,5 до 5 тысяч километров. В зависимости от модификации машина сможет перевозить от 45 до 75 пассажиров.
Таблица 2 ЛТ данные АН 148
Модификация |
Ан-148-100 |
Размах крыла, м |
28.91 |
Длина самолета,м |
29.13 |
Высота самолета,м |
8.19 |
Площадь крыла,м2 |
87.32 |
Масса, кг |
|
пустого самолета |
22490 |
максимальная взлетная |
37780 |
топлива |
12100 |
Тип двигателя |
2 ТРДД Д436-148 |
Тяга, кН |
|
Крейсерская скорость, км/ч |
820-870 |
Перегоночная дальность, км |
6000 |
Практическая дальность, км |
|
с максимальной загрузкой |
1070 |
100А |
2130 |
100В (75 пассажиров) |
3600 |
100Е (75 пассажиров) |
5100 |
Практический потолок, м |
12500 |
Экипаж, чел |
2+3 |
Полезная нагрузка: |
80 пассажиров или до 9000 кг груза |
Современное пилотажно-навигационное и радиосвязное оборудование, применение многофункциональных индикаторов, электродистанционных систем управления полетом самолета позволяют использовать Ан-148-100 на любых воздушных трассах, в простых и сложных метеоусловиях, днем и ночью, в том числе на маршрутах с высокой интенсивностью полетов при высоком уровне комфорта для экипажа.
Комфорт пассажирам обеспечивается на уровне комфорта на магистральных самолетах и достигнут рациональной компоновкой и составом сервисных помещений, глубокой эргономической оптимизацией общего и индивидуального пространства пассажирского салона, применением современных кресел, дизайна и материалов интерьера, а также созданием комфортных климатических условий и низкого уровня шума. Рационально выбранная длина пассажирского салона и размещение пассажиров в ряду по схеме 2+3 позволяют силами эксплуатанта получить различные одноклассные и смешанные компоновки в диапазоне 55-80 пассажиров с салонами экономического, бизнес и первого класса. Высокая степень преемственности конструктивно-технологических решений и эксплуатационной унификации Ан-148-100 с успешно эксплуатируемыми самолетами «Ан», использованием «Hi-Tech» компонентов оборудования и систем отечественного и зарубежного производств обеспечивают самолету Ан-148-100 высокий конкурентный уровень экономической эффективности, технического и эксплуатационного совершенства.
Техническое обслуживание самолета Ан-148-100 основано на удовлетворении требований международных стандартов (ICAO, MSG-3) и обеспечивает поддержание летной годности самолета в пределах жизненного цикла эксплуатации по состоянию с интенсивностью до 300 ч в месяц с коэффициентом готовности более 99,4%, при минимизации затрат на ТО (1,3 чел-ч на 1 час налета).
Семейство самолетов Ан-148 также включает следующие модификации:
пассажирский самолет, обеспечивающий перевозку 40-55 пассажиров на дальность до 7000 км; административный на 10 – 30 пасс. с дальностью до 8700 км;
грузовой вариант с боковой грузовой дверью для перевозок генеральных грузов на поддонах и в контейнерах;
грузо-пассажирский вариант для смешанных перевозок «пассажиры + груз».
Принципиальной особенностью создания семейства Ан-148 является использование максимальной унификации и преемственности агрегатов и компонентов базового самолета – крыла, оперения, фюзеляжа, силовой установки, пассажирского и самолетного оборудования.
Самолёт CRJ700
CRJ700 - среднемагистральный пассажирский самолет для местных авиалиний, разработанный канадской фирмой Bombardier Regional Aircraft (входящей в корпорацию Bombardier Aerospace). В 1997 г. фирма официально начала программу разработки 70-местного самолета CRJ700 (ранее имел обозначение CRJ-X), работы по которому она вела с 1995 г.
Рисунок 3 - Самолет CRJ700
Он разрабатывался на основе самолета CRJ200 и имел увеличенную длину (32,41 м), больший размах крыла (24,07 м) и двигатели General Electric CF34-8C1 тягой по 6510 кгс. Самолет представляет собой свободнонесущий низкоплан с силовой установкой в хвостовой части фюзеляжа и Т-образным оперением. Самолет имеет трехопорное шасси с носовой стойкой, основные опоры убираются в крыло. Максимальная взлетная масса составит 32,8 т, платная нагрузка - 8,52 т. Самолет CRJ-700 предназначен для полетов по маршрутам протяженностью 3000-3200 км.
Первый полет опытного самолета был намечен на второй квартал 1999 г., а сертификация - на третий квартал 2000 г. Расчетная цена самолета 23 млн. долл. Стоимость разработки самолета CRJ-700 оценивалась в 645 млн. канадских долларов. В разработке самолета приняли участие фирмы - Shorts (средняя часть фюзеляжа), Mitsubishi (хвостовой отсек фюзеляжа), Avcorp (стабилизаторы), Abex (гидравлика), Menasco (шасси) и Rockwell Collins (радиоэлектронное оборудование). Программа самолета официально начата 21 января 1997 года. Первый полет самолета состоялся 27 мая 1999 года. В 2000 году самолет получил канадский сертификат и к концу года началось его сертифицирование по программам U.S. Federal Aviation Administration (FAA) и the European Joint Airworthiness Authorities (EJAA). Планировалось начать поставки самолета в первых месяцах 2001 года.
Самолёт ERJ-170
ERJ-170 - среднемагистральный пассажирский самолет для местных авиалиний, разработанный бразильской фирмой Embraer. Самолет является новой разработкой фирмы Embraer в классе с увеличенной пасcажировместимостью по сравнению с самолетами ERJ-135/140/145.
Рисунок 4 - Самолет ERJ170
ERJ-170 - среднемагистральный пассажирский самолет для местных авиалиний, разработанный бразильской фирмой Embraer.
Таблица 3 Летно-технические характеристики ERJ-170
|
E-170 |
E-175 |
E-190 |
E-195 |
Экипаж |
2 |
|||
Пассажировместимость |
70-80 |
78-88 |
98-114 |
108-124 |
Длина, м |
29,90 |
31,68 |
36,24 |
38,65 |
Размах крыла, м |
26 |
28,72 |
||
Высота, м |
9,67 |
10,28 |
||
Вес пустого самолёта, кг |
21 140 |
21 810 |
28 080 |
28 970 |
Максимальный взлётный вес, кг |
37 200 |
38 790 |
51 800 |
52 290 |
Силовая установка |
2× ТРДД GE CF34-8Е |
2× ТРДД GE CF34-10Е |
||
Расход топлива часовой, кг/ч |
— |
1850[4] |
||
Максимальная скорость, км/ч |
890 |
|||
Дальность, км |
3 900 |
4 260 |
3 350 |
|
Рабочий потолок, м |
12 500 |
|||
Самолет является новой разработкой фирмы Embraer в классе с увеличенной пасcажировместимостью по сравнению с самолетами ERJ-135/140/145. Самолет представляет собой низкоплан с расположенной на пилонах под крылом силовой установкой. Самолет имеет классическую схему оперения и трехопорное шасси с носовой стойкой, основные опоры убираются в крыло. В разработке самолета участвуют фирмы : General Electric (турбореактивные двигатели CF34-8E/10E), Hamilton Sundstrand (разработка хвостовой части), Honeywell (авионика Primus Epic), Kawasaki, Latecoere, Liebherr, Gamesa, Sonaca (различные части фюзеляжа), Parker Hannifin (гидродинамика и топливная система). Работы над самолетом были начаты в 1998 году. Впервые самолет был представлен 11 февраля 1999 года и показан в июне 1999 года на Парижской авиавыставке. Первый полет самолета был запланирован на 2001 год. Серийное производство намечено на конец 2002 года. Стоимость самолета оценивается в 21 миллионов долларов.
Инженеры Embraer, изучив потенциал E-Jet как грузового самолета, пришли к выводу, что такое применение этого семейства может быть реализовано, если на него будет спрос у авиакомпаний.
Рис. 5
На смену E-Jet Embraer готовит программу модернизированных пассажирских самолетов E2. Планируется, что в 2018 г. будут введены в эксплуатацию первые авиалайнеры E190-E2, рассчитанные на 97–106 пасс. На следующий год начнутся поставки модели E195-E2 вместимостью 118–132 пасс. А в 2020 г. Embraer выпустит самолеты E175-E2 на 80–88 мест.
ВС семейства E-Jet E2 будут оснащены обновленными редукторными турбовентиляторными двигателями Pratt & Whitney, электродистанционной системой управления и измененным крылом. Одним из главных преимуществ E2 перед нынешней серией E-Jet специалисты называют снижение расхода топлива на 16–23% в зависимости от подтипа.
Самолёт CRJ900
CRJ900 - среднемагистральный пассажирский самолет для местных авиалиний, разработанный канадской фирмой Bombardier Regional Aircraft (входящей в корпорацию Bombardier Aerospace). Самолет является усовершенствованной моделью пассажирского самолета Bombardier CR7200. Самолет представляет собой свободнонесущий низкоплан с силовой установкой в хвостовой части фюзеляжа и Т-образным оперением. Самолет имеет трехопорное шасси с носовой стойкой, основные опоры убираются в крыло.
Рисунок 6 - Самолет CRJ900
У самолета был удлинен фюзеляж на 3.86 м по сравнению с CRJ700, что позволило увеличить пассажировместимость на 16 пассажиров. Работы над самолетом начаты в 1999 году.