Скачиваний:
29
Добавлен:
24.07.2017
Размер:
3.72 Mб
Скачать

1.1.2 Разработка экспресс-методики определения взлетной удельной нагрузки на крыло самолетов

Взлетная удельная нагрузка на крыло, согласно [2], определяется для пассажирских самолетов из двух условий полета самолета:

- захода самолета на посадку;

- крейсерского полета.

Зависимость для вычисления взлетной удельной нагрузки на крыло из условия захода на посадку определяется из равенства аэродинамической подъемной силы в момент касания колес шасси взлетно-посадочной полосы () и посадочного веса самолета()

(1.9)

с учетом требований Авиационных правил (АП-25) к пассажирским самолетам, согласно которым

(1.10)

где -скорость захода на посадку;

- посадочная скорость.

В ТЗ на проектирование самолета, как правило, задается величина скорости захода на посадку, поэтому в искомой формуле необходимо иметь в качестве исходной величины скорость захода на посадку.

Запишем уравнение (1.9) в более подробном виде, определив из него величину площади крыла самолета, необходимой для выполнения захода на посадку с заданными требованиями

,

(1.11)

где -максимальное значение коэффициента подъемной

аэродинамической силы самолета на посадке;

- плотность воздуха на высоте аэродрома.

Зная величину взлетной массы, а, следовательно, и взлетного веса, можно получить значение взлетной удельной нагрузки на крыло, определяемое условиями захода самолета на посадку

.

(1.12)

В формуле (1.11) величина максимального значения коэффициента подъемной аэродинамической силы самолета на посадке должна учитывать требования АП-25 по безопасности полета самолета на этом режиме

, (1.13)

где - теоретическое максимальное значение коэффициента подъемной аэродинамической силы самолета в посадочной конфигурации.

Результаты расчетов по формулам (1.11), (1.12) и (1.13) для современных пассажирских самолетов представлены в таблице 1.7.

Расчеты показали, что физически и математически точные формулы (1.11) и (1.12) дают практическое совпадение статистических и расчетных значений взлетной удельной нагрузки на крыло различных пассажирских самолетов. Кроме того, расчеты показали, что определяющим расчетным условием для всех рассмотренных пассажирских самолетов для определения взлетной удельной нагрузки на крыло оказывается условие захода самолета на посадку. Поэтому условие полета на крейсерском режиме в предлагаемой методике не рассматривается, хотя предварительные исследования пассажирских самолетов большой пассажировместимости (типа А-380) показали, что это условие совсем не учитывать нельзя.

На ранних этапах проектирования необходимо прогнозирование аэродинамических характеристик самолета на посадке и величины посадочной массы самолета.

Таблица 1.7

самолет

Максимальный коэффициент подъемной силы на посадке

Коэффициент подъемной силы при заходе на посадку

Плотность воздуха в расчетных условиях, кг/м3

A-300-600R

2,9800

1,763

1,225

A-310-300

3,0200

1,787

1,225

A-319-100

2,9700

1,757

1,225

A-320-200

3,0000

1,775

1,225

A-321-200

3,2300

1,911

1,225

A-330-200

2,7400

1,621

1,225

A-330-300

2,7300

1,615

1,225

A-340-200

2,8400

1,680

1,225

A-380

1,225

B-717-200

3,0100

1,781

1,225

B-737-200

3,0600

1,811

1,225

B-737-600

1,225

B-747-100

2,5800

1,527

1,225

B-747-400

2,3800

1,408

1,225

B-757-200

2,8100

1,663

1,225

B-777-200

2,5300

1,497

1,225

DC-9-10

2,9900

1,769

1,225

DC-9-30

3,1200

1,846

1,225

DC-9-40

2,9700

1,757

1,225

DC-9-50

3,1500

1,864

1,225

MD-81

2,9900

1,769

1,225

MD-82

2,9900

1,769

1,225

MD-83

2,9800

1,763

1,225

MD-87

2,9900

1,769

1,225

Ил-96M

1,225

Ту-154M

2,7700

1,639

1,225

Ту-204-200

1,225

RJ70

3,4200

2,024

1,225

RJ85

3,4300

2,030

1,225

RJ100

3,5100

2,077

1,225

RJ115

3,5100

2,077

1,225

100 (CANADAIR)

2,0000

1,183

1,225

Продолжение таблицы 1.7

самолет

Скорость захода на посадку, км/ч

Скорость захода на посадку, м/с

Посадочная масса самолета, кг

Площадь крыла (расчет), м2

A-300-600R

252

69,90

140000

260

A-310-300

255

70,93

123000

219

A-319-100

242

67,33

61000

123

A-320-200

248

68,88

64500

123

A-321-200

255

70,93

73500

122

A-330-200

250

69,39

177150

363

A-330-300

252

69,90

179000

363

A-340-200

248

68,88

181000

364

A-380

B-717-200

241

66,82

46266

93

B-737-200

242

67,33

46720

91

B-737-600

B-747-100

261

72,47

255830

511

B-747-400

283

78,64

285760

525

B-757-200

254

70,42

95450

185

B-777-200

255

70,93

201850

429

DC-9-10

213

59,11

33565

87

DC-9-30

233

64,76

45000

93

DC-9-40

242

67,33

46265

93

DC-9-50

244

67,85

49885

93

MD-81

246

68,36

58000

112

MD-82

248

68,88

58970

113

MD-83

257

71,45

63280

113

MD-87

246

68,36

58000

112

MD-90-30

Ил-96M

Ту-154M

224

62,19

80000

202

Ту-204-200

RJ70

224

62,19

37875

77

RJ85

226

62,71

38555

77

RJ100

228

63,22

40143

77

RJ115

228

63,22

40143

77

100 (CANADAIR)

255

70,93

20275

55

Продолжение таблицы 1.7

самолет

удельная нагрузка на крыло (расчет), даН/м2

удельная нагрузка на крыло (статистика), даН/м2

погрешность вычислений

A-300-600R

634

635

-0,000883774

A-310-300

685

685

-0,000504742

A-319-100

522

523

-0,002014779

A-320-200

599

600

-0,002232914

A-321-200

727

727

1,28275E-05

A-330-200

633

635

-0,003993592

A-330-300

573

575

-0,003281263

A-340-200

690

693

-0,004515387

A-380

663

B-717-200

555

556

-0,001914809

B-737-200

582

583

-0,001658338

B-737-600

522

B-747-100

666

664

0,001966129

B-747-400

751

752

-0,000933714

B-757-200

625

626

-0,000905985

B-777-200

565

567

-0,002852073

DC-9-10

405

406

-0,001775286

DC-9-30

526

527

-0,001046543

DC-9-40

556

556

5,25909E-05

DC-9-50

584

585

-0,000994843

MD-81

565

565

0,0003417

MD-82

603

604

-0,002309376

MD-83

645

646

-0,002206986

MD-87

565

565

0,0003417

MD-90-30

630

Ил-96M

689

Ту-154M

495

496

-0,00240224

Ту-204-200

607

RJ70

527

528

-0,002318731

RJ85

545

546

-0,001461513

RJ100

571

572

-0,001711781

RJ115

594

596

-0,002591217

100 (CANADAIR)

395

394

0,001637345

Из анализа, приведенных в таблице статистических данных, можно предложить для начальных этапов проектирования пассажирских самолетов следующие средние значения = 2,95±0,5. Большие значения применять при использовании высокоэффективной механизации по передней и задней кромке, а меньшие - для простой механизации по задней кромке.

Для определения посадочной массы или посадочного веса самолета следует использовать вместо формул, рекомендуемых в [2], следующие формулы:

(1.14)

,

(1.15)

где -взлетный вес самолета в первом приближении;

- вес топлива при полете на расчетную дальность.

Результаты расчетов по формуле (1.14) для современных пассажирских самолетов представлены в таблице 1.8.

Считать посадочную массу пассажирского самолета как разницу между взлетной массой и массой топлива нельзя [2], о чем свидетельствует сравнение столбцов «самолет без топлива» и статистические данные по посадочным массам современных пассажирских самолетов (таблица 1.8). Предлагаемая формула, полученная по итогам обработки статистических

Таблица 1.8

самолет

взлетная масса, кг

топливо,кг

самолет без топлива, кг

Посадочная масса самолета (статистика), кг

Посадочная масса самолета (расчет), кг

A-300-600R

165000

56330

108670

140000

129317

A-310-300

150000

49624

100376

123000

119447

A-319-100

64000

13020

50980

61000

60666

A-320-200

73500

17940

55560

64500

66116

A-321-200

89000

23330

65670

73500

78147

A-330-200

230000

85765

144235

177150

171640

A-330-300

208000

70786

137214

179000

163285

A-340-200

251000

111882

139118

181000

165550

A-380

560000

216275

343725

409033

B-717-200

51710

9965

41745

46266

49677

B-737-200

53070

13819

39251

46720

46709

B-737-600

65090

18390

46700

55573

B-747-100

340200

134335

205865

255830

244979

B-747-400

394630

176206

218424

285760

259925

B-757-200

115900

40190

75710

95450

90095

B-777-200

242670

71170

171500

201850

204085

DC-9-10

35245

8235

27010

33565

32142

DC-9-30

49000

14385

34615

45000

41192

DC-9-40

51710

13935

37775

46265

44952

DC-9-50

54420

13530

40890

49885

48659

MD-81

63500

13205

50295

58000

59851

MD-82

67812

17457

50355

58970

59922

MD-83

72580

21235

51345

63280

61101

MD-87

63500

19417

44083

58000

52459

MD-90-30

70760

16810

53950

64201

Ил-96M

270000

107960

162040

192828

Ту-154M

100000

30070

69930

80000

83217

Ту-204-200

110750

33130

77620

92368

RJ70

40823

10813

30010

37875

35712

RJ85

42184

10023

32161

38555

38272

RJ100

44225

9732

34493

40143

41047

RJ115

46040

8955

37085

40143

44131

100(CANADAIR)

21523

2930

18593

20275

22126

Продолжение таблицы 1.8

самолет

погрешность вычисления посадочной массы

квадрат погрешности

A-300-600R

-0,07631

0,00582

A-310-300

-0,02888

0,00083

A-319-100

-0,00547

0,00003

A-320-200

0,02506

0,00063

A-321-200

0,06323

0,00400

A-330-200

-0,03111

0,00097

A-330-300

-0,08780

0,00771

A-340-200

-0,08536

0,00729

A-380

0,00000

B-717-200

0,07372

0,00543

B-737-200

-0,00024

0,00000

B-737-600

B-747-100

-0,04241

0,00180

B-747-400

-0,09041

0,00817

B-757-200

-0,05610

0,00315

B-777-200

0,01107

0,00012

DC-9-10

-0,04240

0,00180

DC-9-30

-0,08463

0,00716

DC-9-40

-0,02837

0,00081

DC-9-50

-0,02457

0,00060

MD-81

0,03191

0,00102

MD-82

0,01615

0,00026

MD-83

-0,03444

0,00119

MD-87

-0,09554

0,00913

MD-90-30

Ил-96M

Ту-154M

0,04021

0,00162

Ту-204-200

RJ70

-0,05711

0,00326

RJ85

-0,00735

0,00005

RJ100

0,02251

0,00051

RJ115

0,09935

0,00987

100 (CANADAIR)

0,09128

0,00833

Сумма=

0,09155

Среднеквадратичная ошибка вычислений

0,05718

данных, дает точность вычисления посадочной массы пассажирского самолета менее 6% (последняя строка таблицы 1.8).

Проведем расчет взлетной удельной нагрузки на крыло современных пассажирских самолетов по предлагаемым формулам и средним значениям исходных величин. Результаты расчетов сведем в таблицу 1.9.

Таблица 1.9

самолет

Посадочная масса самолета (расчет), кг

Максимальный коэффициент подъемной силы на посадке

Площадь крыла (расчет), м2

A-300-600R

139270

2,9500

262

A-310-300

116776

2,9500

213

A-319-100

54316

2,9500

110

A-320-200

70693

2,9500

137

A-321-200

87659

2,9500

160

A-330-200

157498

2,9500

300

A-330-300

160414

2,9500

301

A-340-200

174743

2,9500

338

A-380

378031

2,9500

B-717-200

43963

2,9500

90

B-737-200

50373

2,9500

102

B-737-600

53040

2,9500

B-747-100

217799

2,9500

380

B-747-400

270009

2,9500

401

B-757-200

97384

2,9500

180

B-777-200

208815

2,9500

381

DC-9-10

28000

2,9500

74

DC-9-30

41754

2,9500

91

DC-9-40

45013

2,9500

91

DC-9-50

51296

2,9500

102

MD-81

65617

2,9500

129

MD-82

68884

2,9500

133

MD-83

71796

2,9500

129

MD-87

52195

2,9500

102

MD-90-30

69391

2,9500

Продолжение таблицы 1.9

самолет

Посадочная масса самолета (расчет), кг

Максимальный коэффициент подъемной силы на посадке

Площадь крыла (расчет), м2

Ил-96M

201782

2,9500

Ту-154M

73251

2,9500

174

Ту-204-200

98763

RJ70

29931

3,4500

61

RJ85

36119

3,4500

72

RJ100

42002

3,4500

82

RJ115

47272

3,4500

93

100 (CANADAIR)

20574

2,4500

45

Продолжение таблицы 1.9

самолет

удельная нагрузка на крыло (расчет), даН/м2

удельная нагрузка на крыло (статистика), даН/м2

погрешность вычисления

квадрат погрешности

A-300-600R

672

635

0,05922

0,00351

A-310-300

701

685

0,02335

0,00055

A-319-100

552

523

0,05579

0,00311

A-320-200

611

600

0,01719

0,00030

A-321-200

648

727

-0,10891

0,01186

A-330-200

721

635

0,13427

0,01803

A-330-300

686

575

0,19434

0,03777

A-340-200

730

693

0,05254

0,00276

A-380

663

B-717-200

518

556

-0,06837

0,00467

B-737-200

552

583

-0,05317

0,00283

B-737-600

522

B-747-100

752

664

0,13131

0,01724

B-747-400

945

752

0,25728

0,06619

B-757-200

682

626

0,09027

0,00815

B-777-200

715

567

0,26157

0,06842

DC-9-10

403

406

-0,00854

0,00007

Продолжение таблицы 1.9

самолет

удельная нагрузка на крыло (расчет), даН/м2

удельная нагрузка на крыло (статистика), даН/м2

погрешность вычисления

квадрат погрешности

DC-9-30

503

527

-0,04489

0,00201

DC-9-40

542

556

-0,02490

0,00062

DC-9-50

541

585

-0,07530

0,00567

MD-81

553

565

-0,02193

0,00048

MD-82

585

604

-0,03212

0,00103

MD-83

649

646

0,00495

0,00002

MD-87

589

565

0,04302

0,00185

MD-90-30

630

Ил-96M

689

Ту-154M

501

496

0,01057

0,00011

Ту-204-200

607

RJ70

540

528

0,02218

0,00049

RJ85

546

546

-0,00066

0,00000

RJ100

549

572

-0,04059

0,00165

RJ115

538

596

-0,09794

0,00959

100 (CANADAIR)

462

394

0,17215

0,02964

Сумма=

0,29863

Среднеквадратичная ошибка вычислений

0,10327

Точность вычисления взлетной удельной нагрузки на крыло пассажирских самолетов по предлагаемой экспресс-методике составляет около 10% (последняя строчка таблицы 1.9), что можно допустить для начальных этапов проектирования.

Соседние файлы в папке фадхилах