王琦

摘 要：在概念階段制定兩座飛機(jī)研制的各項(xiàng)指標(biāo)中，起飛重量是一個(gè)關(guān)鍵要素，對(duì)兩座飛機(jī)的各項(xiàng)總體參數(shù)有著決定性的影響。本文利用經(jīng)驗(yàn)公式法，總結(jié)分析了各分類部件重量估算方法。建立了兩座飛機(jī)起飛重量估算模型，分析了估算模型迭代方法及收斂性。

關(guān)鍵詞：兩座飛機(jī)；起飛重量；概念設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.185

1 引言

起飛重量是兩座飛機(jī)設(shè)計(jì)重要目標(biāo)也是飛機(jī)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。它不僅影響到飛機(jī)功重比和翼載荷等關(guān)鍵參數(shù)的選取，還決定兩座飛機(jī)的基本尺寸、飛行性能和成本等。在兩座飛機(jī)的概念設(shè)計(jì)階段，估算起飛重量時(shí)很難考慮到所有組成部分的要求，由于所有組成部分的重量本身又取決于兩座飛機(jī)起飛重量的大小，而兩座飛機(jī)各組成部分的重量未定，又確定不了起飛重量。本文旨在分析兩座飛機(jī)重量組成部分的同時(shí)，提出一種兩座飛機(jī)起飛重量的估算方法。

2 兩座飛機(jī)分類重量估算

2.1 結(jié)構(gòu)重量

2.1.1 機(jī)翼重量

機(jī)翼是飛機(jī)的重要部件之一，其最主要作用是產(chǎn)生升力。機(jī)翼的重量與展弦比、翼型相對(duì)厚度、后掠角等幾何參數(shù)以及最大使用過載、翼載的大小有關(guān)，同時(shí)還與機(jī)翼的形式有關(guān)。對(duì)于常規(guī)機(jī)翼重量估算采用Cessna方法。因?yàn)镃essna長期從事輕型飛機(jī)的生產(chǎn)制造，旗下有多款輕型飛機(jī)在售，并在全世界范圍內(nèi)廣受歡迎。因此其方法用于兩座飛機(jī)的重量估算較為可信。

2.1.2 機(jī)身重量

兩座飛機(jī)機(jī)身主要由蒙皮、框和長桁等主要結(jié)構(gòu)件，通過機(jī)械連接等方式進(jìn)行連接。兩座飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)的重量估算公式同樣采用Cessna的方法。

2.1.3 尾翼重量

兩座飛機(jī)尾翼的結(jié)構(gòu)形式與機(jī)翼相類似，尾翼一般可分為垂直尾翼和水平尾翼。其重量估算公式為候鳥維方法。

水平尾翼 垂直尾翼

2.1.4 起落架重量

起落架就是兩座飛機(jī)在地面停放、起落滑跑時(shí)用于支持兩座飛機(jī)重量、承受相應(yīng)載荷、吸收和消耗著陸撞擊能量的起飛著陸裝置。起落架的重量統(tǒng)計(jì)估算公式同樣采用Cessna方法。

固定式起落架：

2.2 固定設(shè)備重量

由于飛機(jī)的類型和用途不同，各種飛機(jī)的固定設(shè)備項(xiàng)目差別很大，本文只針對(duì)兩座飛機(jī)，因此估算方法采用Cessna的方法和分類。根據(jù)Cessna的分類兩座飛機(jī)的固定設(shè)備重量主要包括操縱系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等，其各組成部分重量統(tǒng)計(jì)估算公式。

（1）操縱系統(tǒng)重量

（2）電氣系統(tǒng)

2.3 動(dòng)力裝置重量

兩座飛機(jī)動(dòng)力裝置重量估算采用的是Torenbeek方法。由于兩座飛機(jī)多采用活塞螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，因此估算公式為：

2.4 燃油重量

兩座飛機(jī)燃油重量主要包括任務(wù)燃油、備用燃油及死油。兩座飛機(jī)上的燃油只有一部分可在執(zhí)行任務(wù)時(shí)使用，稱為任務(wù)燃油。其它燃油，包括各種設(shè)計(jì)規(guī)范所要求的儲(chǔ)備燃油，以及不能抽出油箱的“死油”，不能在執(zhí)行任務(wù)時(shí)使用。

3 起飛重量

通過上述計(jì)算，最終可得出兩座飛機(jī)的起飛重量。

4 結(jié)論

本文對(duì)兩座飛機(jī)的起飛重量進(jìn)行了分類，并給出了兩座飛機(jī)各分類部件重量估算公式，最后利用建立的兩座飛機(jī)起飛重量計(jì)算模型。該方法的應(yīng)用對(duì)兩座飛機(jī)概念設(shè)計(jì)階段起飛重量的估算及各分類部件重量分配有一定參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)總編委會(huì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第八冊(cè)重量平衡與控制）[M].北京：航空工業(yè)出版社，2002.

[2]Dr.Jan Roskam.Aircraft Design.AIAA Education Series，1985.