Геометрические характеристики

S, м² - площадь крыла;

l, м - размах крыла;

c⁰ - стреловидность крыла в градусах (или в радианах);

l = l ² / S - удлинение крыла;

- относительная толщина профиля крыла в бортовом (концевом) сечениях;

h = b ₀ / b _конц. - сужение крыла;

L_ф, м - длина фюзеляжа;

D_ф, м - диаметр фюзеляжа;

l_ф = L_ф / D_ф - удлинение фюзеляжа;

åS_м - сумма миделевых сечений фюзеляжа и мотогондол;

- относительная площадь элеронов;

- относительная площадь горизонтального оперения;

- относительная площадь вертикального оперения;

Производные параметры

p₀ = G₀ / S_,даН / м² - удельная нагрузка на крыло при взлете,

g_дв = P_{0 ДВ.} / G ₀ - удельный вес двигателя;

K гр. = m _гр. / m ₀ - коэффициент полезной нагрузки;

Kм = G ₀ Σ S _МИД., даН / м² - нагрузка на мидель,

, м² - относительная площадь крыла, занятая фюзеляжем;

t₀ = P₀_ДВ. / G₀ - стартовая тяговооружённоcть.

Пример подбора и анализа статистики

Рассмотрим применение методики разработки общего вида самолёта на примере двух вариантов пассажирского самолёта (табл. 1.3.)

№ Вар.	L,км	Nп	Lp,м	Hпот,м	Vkp,км/ч	Hkp,м

Таблица 1.3. Исходные ТТТ для проектирования ПС.

В данном разделе представлены рисунки самолётов, их краткие технические характеристики и описания самолетов. Также в контрольной работе необходимо привести рисунки трёх проекций самолетов, включенных в таблицу статистических данных.

Статистические данные по 1 варианту

В качестве анализируемых вариантов для 1 варианта задания проанализируем данные следующих шести самолётов табл. 1.4.:

1. ВАС-111, Англия 1963 г

2. BAC-111-500, Англия 1968 г

3. Каравелла 3, Франция

4. CL-610 RJ, «Челленджер» Канада.

4. 5. Fokker F-28, «Феллоушип»США,1967 г.

6. VFW Fokker 614, Нидерланды

1. ВАС-111, Англия 1973 г.

Пассажирский самолет с двумя ТРДД.Количество пассажирских мест — 65. Имеет Т —образное оперение, низкоплан, 3-опорная схема шасси с носовой (передней) стойкой. Передняя стойка шасси убирается в фюзеляж, а две другие в крылья. Механизация крыла представлена закрылками и предкрылками.

2.CL-601 Regional JET «Челленджер».

Пассажирский дозвуковой самолет с двумя ТРДД. Характерные особенности этого самолета это то, что он имеет крылышки Уиткомба, которые выполняют функцию концевой шайбы. Крыло стреловидное с наплывом, наплыв позволяет увеличивать устойчивость. Имеет Т- образное оперение, двигатели расположены в кормовой части фюзеляжа, шасси трех опорной схемы с носовой опорой. Механизация крыла состоит из интерцепторов, щитков и закрылков.

3.Каравелла 3, Франция.

Дозвуковой пассажирский самолет с двумя ТРДД. Самолет выполнен по нормальной схеме, с низким расположением крыла. Крыло и Г.О. стреловидное крыло. Г.О. расположено на киле. Двигатели расположены в кормовой части фюзеляжа, что уменьшает слышимость шума двигателей в салоне. На крыле расположены элероны, закрылки. Шасси - трехопорная схема с носовой опорой.

4. BAC-111-500 Англия.

Типичный пассажирский самолет, он разработан по классической схеме имеет Т- образное хвостовое оперение. На киле расположен руль поворота, на стабилизаторе руль высоты. Имеет стреловидное крыло и Г.О.. На кормовой части фюзеляжа крепятся два ТРДД. Механизация крыла представлена интерцепторами, закрылками и предкрылками. Шасси трехопорное с передней стойкой, которая убирается в фюзеляж.

5.Fokker F-28,США,1963 г..

Пассажирский самолет, имеющий два ТРДД, стреловидное крыло и оперение. Самолет выполнен по нормальной схеме, имеет Т-образное хвостовое оперение Это сделано для того, чтобы Г.О. не попадало в турбулентный поток, стреловидность Г.О. обеспечена для того, чтобы Г.О. не теряло эффективность раньше чем крыло. Конструкция крыла лонжеронная, в крыле расположены ниши для уборки шасси.

6.Fokker 614.

Дозвуковой пассажирский самолет с двумя ТРДД, расположенными на крыле. Г.О. крепится на фюзеляже, самолет выполнен по нормальной схеме. Самолет имеет низко расположенное крыло, что позволяет обеспечить дополнительную защиту при аварии пассажирам и экипажу.

Таблица 1.4.

Параметры	Наименование самолета, страна, год выпуска
Fokker F-28, США, 1967г.	ВАС-111, Англия 1973г.	VFW Fokker 614,ФРГ, Нидерланды.	Каравелла 3, Франция.	BAC-111-222, Англия.	CL-610 RJ, Канада.

Летные данные
V_max, км/ч (М_max)
H_max, км	10,675	10,67	10,5	10,2	10,67	10,7
V_кр, км/ч (М_кр)
H_кр, км	6,4	9,144	6,1	7,62		10,2
V_пос, км/ч
V_взл, км/ч
V_у, м/с	13,4	13,2	15,25			14,5
Н_пот,,КМ	11,5	11,5		11,2	11,3	11,6
L_км (с max m_T)
L_км (с max m_гр)
L_разб,М.
L_проб,М.
Массовые данные
m_o (m_взл), кг
m_{o max}, кг
m_пос, кг
m_пуст, кг
m_об, кг
m_к, кг
m_{гр ком}, кг
n_пас, чел	40-65			до 64
m_г, кг
Данные силовой установки
Число и тип двигателей	2´ТРДД СFE 132	2´ТРДД RR755-12	2´ ТРДД RR7BOM	2´ ТРДД R-R	2´ ТРДД R-R	2´ ТРДД MK 55
Р_o, даН	2´4500	2´5150	2´3462	2´5071	2´4720	2´3214
m_дв, кг	2´1990	2´1168	2´680	2´1521	2´1038	2´803
С_р, кг/даН×ч	0,57	0,8	0,6	0,81	0,76	0,6
Степень у, двухконтурности	1,8	1,4	1,6	1,5		1,8
Геометрические данные
S, м²		95,8	63,9	146,7
l, м	25,07	28,5	21,49	34,3	28,5	21,44
c°	16°	20°	15°	14°	20°	30°
l	7,28	8,48	7,22	8,02	8,01	9,2
	0,152/0,11	0,12/0,1	0,12/0,1	0,124/0,112	0,125/0,11	0,13/0,115
h	2,66	3,17	2,49	2,84	3,2	2,75
L_ф, м	23,58	25,55	20,15			24,5
D_ф, м	3,3	3,4	2,87	3,2	3,4	2,8
l_ф	7,44	7,51	7,02		7,4	8,7
S_ф, м²	12,5		10,2	12,5	12,8
∑S_м, м²	13,2	13,7	11,4	13,2	13,6	10,2
	0,08	0,072	0,05	0,053	0,07	0,06
	0,27	0,26	0,282	0,191	0,26	0,25
	0,23	0,2	0,148	0,1	0,21	0,2
Производные величины

	0,36	0,26	0,364	0,22	0,309	0,3
	0,44	0,227	0,197	0,3	0,22	0,25
	0,25	0,235	0,38	0,18	0,23	0,26
					2617,6

Статистические данные по второму варианту

Таблица № 1.5

Название самолета, страна, год выпуска	Як – 42 СССР	BAe 146-100 Великобритания	BAC 111-475 Великобритания	DC-9-20 США	Ту-154 СССР
Летные данные	Vmax, kм/ч или Мmax
Hvmax, kм
Vкрейс, kм/ч или Мкрейс
Нкрейс, км		7,5	8,5
Vвзл, kм/ч
Vпос, kм/ч
Нпот, км
L (Mт max), км
L (Mплатн. нагр max), км
Lразб. или Lвзл, м
Lпроб. или Lпос, м
Массовые данные	Мо(m взл),кг
Mпуст, кг
Мпос,кг
Мпуст снар,кг
Мт,кг
Мк,кг
Nпасс / n_экип.	120/2	93/3	89/2	90/3	167/3
Данные силовой установки устано установки	Число и тип двигателей	3ТРДД	4ТРДД	2ТРДД	2ТРДД	3ТРДД
P_0дв., даН	3х6500	4х3160	2х5700	2х6810	3х9300
Ср,кг/даН*ч	0,63	0,6	0,65	0,58	0,69
Mдв, кг	3х1100	4х900	2х1170	2х1200	3х1550
Геометрические данные	S, м²		77,3	95,78
L, м	36,38	26,19	28,5	31,8
cnк⁰
l удлинение крыла	7,8	7,6	7,5	7,9	9,5
C₀/ Cконц %	18/13	12/11	15/10	12/11	17/12
h сужение крыла	3,1	3,15	3,23	3,19	3,3
Lф, м	32,91	26,2	25,2	31,82	39,6
Dф, м	3,8	3,56	3,4	3,3	3,8
lф	9,5	8,86	7,1	8,81	10,9
Sотн эл	0,08
Sв.о	0,15	0,18	0,16	0,15	0,19
Sг.о	0,18	0,22	0,21	0,19	0,2
SSмид, м²	12,69	10,8	11,42	13,01	15,2
Производные величины	p₀ = m₀×g/10× S, дан/м²	372,4	483,02	457,05	478,4	407,52
t₀=10×P₀_ДВ_./ m₀×g	0,349	0,338	0,260	0,306	0,338
g дв= m _дв_.×g/10хP₀_ДВ_.	0,165	0,27	0,2	0,17	0,163
Kотд. =m_{пол. гр.}/m₀	0,76	0,67	0,7	0,71	0,51
k_м=m₀×g/10×S×Sмид, дан/м²	4401,89	3457,2	3833,32	3419,8	5415,7

Описание самолетов – аналогов

Як-42

1. Пассажирский самолёт ОКБ А.С.Яковлева

Пассажирский самолет Як-42 для авиалиний средней протяженности был разработан для замены самолетов типа Ил-18 и Ту-134. К созданию самолета в ОКБ А.С.Яковлева приступили в конце 1972г. Як-42 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное. Первый полет опытного самолета состоялся 7 марта 1975 г. В 1980 г. самолет был сертифицирован и поступил в эксплуатацию. Модификации:

Як-42Д - модификации Як-42Д с увеличенной взлетной массой и большей дальностью полета. Выпускается с 1988 г.

Як-42Е-ЛЛ - испытательный стенд для двигателей, демонстрировался в 1991г. на авиасалоне в Ле Бурже, оснащенный винтовентилляторным двигателем ЗМКБ Прогресс Д-236 по правому борту.

Як-42Ф - модификация для аэрофотосъемки, оснащен двумя большими подкрыльевыми контейнерами, в которых размещаются электрооптические датчики.

Як-42М - модернизированная версия Як-42Д с тремя ТРДД Д-436М тягой по 7500 кгс. Цифровой пилотажно-навигационный комплекс ЦПНК-42М обеспечивает автоматическую посадку в условиях метеоминимума по категории IIIa ИКАО. Новые двигатели позволяют сертифицировать самолет в соответствии с нормами ИКАО, глава 3.

Як-142 (Як-42А) - вариант самолета Як-42Д с более совершенным оборудованием, повышенным комфортом и меньшим уровнем шума.

Оборудование

Навигационный комплекс "Ольха-1" и комплекс высотно-скоростных параметров ВСП-1-6 обеспечивают автономную навигацию, система автоматического управления САУ-42 - посадку в условиях минимума II категории ИКАО. Имеются также два автоматических радиокомпаса, радиотехническая система ближней навигации "Веер-М", навигационно-посадочная система "Курс-МП-70", метеолокатор "Гроза-42".

Двигатели: ТРДД Запорожского моторостроительного КБ "Прогресс" Д-36 (3х63,7 кН, 3х6500 кгс).

рис.1.7. Схема самолёта ЯК- 42

2. Самолёт DC - 9 - 20 McDonnell Douglas Пассажирский самолет для авиалиний малой протяженности.

В 1966 г. фирма "Дуглас", используя конструкцию самолета DC-9-10, решила создать вариант с улучшенными взлетно-посадочными характеристиками и с возможностью эксплуатироваться в условиях жаркого климата и высокогорья. Для этой цели было разработано новое крыло с увеличенным размахом и улучшенной механизацией, которая была ранее применена на модификации DC-9-30. Интерес к самолету проявила только скандинавская авиакомпания SAS, заказавшая 10 самолетов. Первый полет самолет DC-9-20 выполнил 18 сентября 1968 г. Поставки начались в декабре этого же года. DC-9-20 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное. Двигатели: 2ТРДД по 5700 Н.

рис.1.8.. Схема самолёта DC - 9 - 20

3. Самолёт Ту - 154 ОКБ А.Н.Туполева

Пассажирский самолет для авиалиний средней протяженности

Исследования усовершенствованного варианта самолета Ту-154, оснащенного более экономичным ТРДД Д-ЗОКУ, начались в 1981?1982гг. Первоначально самолет имел обозначение Ту-164.Первый полет опытного самолета был выполнен в 1982 г.,а серийное производство началось в 1984 г. на заводе в Самаре. До появления самолета Ту-204 самолет Ту-154М был одним из самых экономичных российских пассажирских самолетов. Он является одним из немногих отечественных пассажирских самолетов, поставляемых на экспорт.
В 1996-1997гг. планировалось начать выпуск модификации Ту-154М-2 с использование цифрового комплекса авионики и улучшенной топливной экономичностью на 20%. В 1980-х годах в ОКБ велись работы по применению на пассажирских самолетах криогенных топлив. Были проработаны модификации Ту-154М и Ту-156М. Прошли летные испытания экспериментального самолета Ту-155. с двигателем ТРДД НК-88 работающем на криогенном топливе, жидком природном газе и метане.

Оборудование

Самолет оснащен обычным комплексом авионики с электромеханическими средствами индикации, разработанным отечественными КБ. В состав пилотажного комплекса входят автоматизированная система управления самолетом АБСУ-154, радионавигационная система "Омега" и система предупреждения столкновений самолетов в полете TCAS. Ту-154 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное.

Двигатели: 3ТРДД по 9300 Н.

рис.1.9. Схема самолёта Ту-154

4. BAC 111 - 475 British Aerospace. Пассажирский самолет для авиалиний малой протяженности

Предварительные исследования реактивного пассажирского самолета для авиалиний малой протяженности фирма "Бритиш Эркрафт Корпорейшн" (БАК, в конце 1970-х годов вошла в состав авиационно-космической корпорации "Бритиш Аэроспейс") начала в конце 1950-х годов. В результате изучения различных вариантов компоновки была выбрана схема с двумя ТРДД, расположенными по бокам хвостовой части фюзеляжа. Впервые официально о проекте самолета БАК 111 было объявлено в мае 1961 г. Первый полет опытного самолета БАК 111-200 состоялся 20 августа 1963 г. В 1965 г. он поступил в эксплуатацию. Всего было построено 65 самолетов БАК 111 -200. Позднее был создан вариант БАК 111-300 с более мощными ТРДД и увеличенным запасом топлива (построено девять самолетов). В середине июля 1965 г. начались летные испытания самолета БАК 111-400, разработанного специально для авиакомпаний США. В начале 1966 г. он поступил в эксплуатацию; построено 69 самолетов.

В июне 1967 г. начались испытания самолета БАК 111-500, который отличался удлиненным фюзеляжем, увеличенным до 119 числом мест и более мощными ТРДД. В конце 1969 г. фирма БАК приступила к разработке варианта "модель 111-475", который имел фюзеляж от самолета БАК 111-400, а крыло и силовую установку - от самолета БАК 111-500. Специально для ВВС султаната Оман в начале 1970-х годов было построено три грузопассажирских самолета, оснащенных с левого борта перед крылом грузовой дверью размером 3,05 х 1,85м. В настоящее время предпринимаются попытки установить на самолетах БАК 111 шумоглушащие устройства на гондолах ТРДД, в результате чего самолеты смогут отвечать современным нормам по шуму (ИКАО, глава 3) и находиться в эксплуатации в 2000-х годах. БАК 111-475 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси с пневматиками низкого давления, что обеспечивает эксплуатацию с ВПП с ослабленным покрытием. Оборудование: самолет оснащен стандартным комплексом авионики с электромеханическими средствами вывода информации.

Двигатели: ТРДД Роллс-Ройс "Спей" Mk.512-14DW (2 х 5700 кгс)

Состояние

Выпускался серийно в 1965-1974гг. Всего было поставлено 232 самолета в различных модификациях. В конце 1996 г. в эксплуатации находилось 108, из которых более половины находится у европейских авиакомпаний.

рис.1.10. Схема самолёта BAC-111-475

5. Самолёт BAe 146 - 100 British Aerospace. Пассажирский самолет для авиалиний малой протяженности

В конце 1960-х годов фирма "Хоукер Сиддли" (в апреле 1977 г. вошла в состав корпорации "Бритиш Аэроспейс") начала исследования проекта пассажирского реактивного самолета, предназначенного для замены созданного в 1950-х годах турбовинтового самолета HS748. Фирма планировала создать самолет, способный эксплуатироваться с коротких ВПП и обладающий низким уровнем шума. После оценки различных вариантов была выбрана схема с высокорасположенным крылом умеренной стреловидности, Т-образным оперением и четырьмя ТРДД на пилонах под крылом. Для сокращения длины разбега на самолете применили развитую механизацию задней кромки крыла, более 60% размаха которой занимают закрылки Фаулера. В августе 1973 г. фирма "Хоукер Сиддли" впервые сообщила, что приступает к разработке самолета HS146, которая будет в значительной степени финансироваться правительством. Однако из-за финансовых и политических проблем разработка самолета стала сильно затягиваться и в конце 1977 г. оказалась под угрозой полного прекращения. Причем сторонником продолжения работ выступало правительство. Только в июле 1978 г. совет директоров корпорации "Бритиш Аэроспейс" принял решение об официальном начале программы разработки самолета, получившего к тому времени обозначение ВАе 146. ВАе 146 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным высокорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное. Оборудование: самолет оснащен стандартным комплексом авионики с электромеханическими средствами вывода информации.

Двигатели: ТРДД Эллайд Сигнал ALF 502R-5 (4 х 3160 кгс)

Уровень шума: дБ: при взлете - 83, сбоку от ВПП - 87,5, при заходе на посадку - 95,6

Состояние: Выпускался серийно в 1983-1989 гг. Всего был построен 221 самолет ВАе 146 в различных модификациях, из которых поставлено 219. Оставшиеся два самолета находятся на консервации на заводе фирмы.

рис.1.11. Схема самолёта BAe-146-100