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飞机总体设计作业

飞机总体设计作业

作者: lippon | 来源:发表于2019-10-27 21:14 被阅读0次

    给定参数

    rangeR = 1500Km
    people numberN = 622
    W_ {payload} = 55980 Kg
    cruise altitude H = 11000m, M_{cruise} = 0.85, V_{cruise} = 903.5Km/h ,C_{cruise}=0.51/h
    The mission profile of aircraft is divided as takeoff, climb,cruise and landing
    aspect ratio of winA = 9.6
    wetted area rationS_{wet}/s_{ref} = 6.0

    重量估算

    • 第一步:确定有效任务载荷W_{PL}=52980 × 9.8 =519,204N
    • 第二步:起飞总重W_{TO}=\frac{W_{PL}}{1-\frac{W_F}{W_{TO}}-\frac{W_E}{W_{TO}}}
      考虑到设计的飞机人员数量大于六百,因此该飞机为重型干线客机,查表,选取空机重量系数为0.45,燃油重量系数为0.36,因此猜测起飞重量W_{TOguess}= 2887389N
      下面计算巡航阶段然后系数
      其中巡航段航程R=1500Km
      巡航高度11000m的声速a= 331.3+[0.606x(-57)]= 296.7m/s
      查表得蒙皮摩擦阻力系数为C_{fe}=0.003
      零升阻力为C_{D0} = C_{fe}\frac{S_{wet}}{S_{ref}} = 0.018
      估计机翼前缘后掠角为\Lambda _{LE}= 10°
      奥斯瓦尔德效率因子为e=4.16(1-0.045A^{0.68})(cos\Lambda _{LE})^{0.15}-3.1=0.55
      巡航段的升阻比为\frac{L}{D}=0.5(\frac{\pi Ae}{C_{D0}})^{\frac{1}{2}}=15.18
      马赫数M=v/a= 0.846
      巡航阶段燃油系数满足关系式ln\frac{W_{initial}}{W_{final}}=\frac{R}{(\frac{a}{C})(M\frac{L}{D})}= 0.2
      因此巡航段燃油系数\frac{W_{final}}{W_{initial}}=0.818
      根据飞机任务需要,求出任务燃油系数为:m_{ff} = 0.998*0.998*0.998*0.985*0.818*0.997*0.99*0.998=0.79
    • 第三步:任务油重W_F=W_{Fused}+W_{Fres}
      任务燃油重量最终为:W_F=(1-m_{ff})W_{TO}=433108N
    • 第四步:确定飞机使用空重试探值:W_{OEtent}=W_{TOguess}-W_F-W_{PL}=1,905,677N
    • 第五步:求空重试探值:W_{Etent}=W_{OEtent}-W_{tfo}-W{crew}
    • 第六步:求出空重的许可值。
    • 第七步:比较空重许可值和试探值,若其差值小于0.5%,则求出起飞重量,否则取估计起飞重量和当前求出的起飞重量的中间值为下次迭代的估计起飞重量,重复第三到第六步。
      代入程序,得到起飞重量为3768918.6275449987N,迭代次数为34

    源码

    # create by lippon
    # 2019-10-27
    def fun(W_TOguess, W_PL, m_ff, m_e, times):
        W_F = 0
        W_OEtent = 0
        W_Etent = 0
        W_E = 0
        time = 0
    
    
        while True:
            time += 1
            W_F = (1 - m_ff)*W_TOguess
            W_OEtent = W_TOguess - W_F - W_PL
            W_Etent = W_OEtent - W_TOguess * 0.005
            W_E = W_TOguess * m_e
            W_TO = W_E + W_TOguess * 0.005 + W_F + W_PL
    
            if abs(W_E - W_Etent)/W_E < 0.005 or time > times:
                break
            else:
                W_TOguess = (W_TOguess + W_TO)/2
    
            print(time)
    
        return W_TO
    
    print(fun(2887389, 519204, 0.79, 0.65, 100))
    

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