Расчет летно-технических характеристик транспортного воздушного судна
МИНИСТЕРСТВО
ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«УЛЬЯНОВСКОЕ
ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ
ГРАЖДАНСКОЙ
АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)»
КАФЕДРА
ЛЭ И БП
КУРСОВАЯ
РАБОТА
по
учебной дисциплине «Аэродинамика и динамика полета магистральных воздушных
судов»
на
тему:
«Расчет
летно-технических характеристик транспортного ВС»
Ульяновск
2012 г
Содержание
1.
Общий вид самолета Ту-154
.1
Исходные данные
.
Расчет ЛТХ ВС при всех работающих двигателях
.1
Построение полетных поляр транспортного ВС
.2
Построение кривых потребных и располагаемых тяг
.3
Влияние изменения массы на летные характеристики
.4
Определение диапазона горизонтальных скоростей полета
.5
Определение вертикальной скорости набора высоты
.6
Расчет характеристик взлета в стандартных условия
.7
Расчет посадочных характеристик в стандартных условиях
.
Расчет характеристик ВС при выполнении установившегося виража
.1
Построение кривых потребных тяг на вираже
.2
Определение границ, радиуса и времени виража
. Результаты
расчетов. Выводы
Список
используемой литературы
самолет летный тяга вираж
1.Общий вид самолета Ту-154
1.1 Перечень
исходных данных в соответствии с выданным заданием
|
αº
|
0
|
2
|
4
|
6
|
8
|
12
|
16
|
18
|
20*
|
|
Cyа
|
-0,23
|
-0,03
|
0,17
|
0,37
|
0,57
|
0,87
|
1,02
|
1,07
|
1,09*
|
|
М
|
Cyа
|
0
|
0,1
|
0,2
|
0,4
|
0,6
|
0,8
|
1,0
|
1,09*
|
|
М
≤ 0,5
|
Cxа
|
0,019
|
0,019
|
0,02
|
0,027
|
0,038
|
0,055
|
0,089
|
0,123
|
|
М
= 0,7
|
Cxа
|
0,021
|
0,021
|
0,022
|
0,029
|
0,043
|
0,066
|
-
|
-
|
|
М
= 0,8
|
Cxа
|
0,0222
|
0,0222
|
0,023
|
0,031
|
0,047
|
-
|
-
|
-
|
|
M
= 0,9
|
Cxа
|
0,026
|
0,026
|
0,028
|
0,042
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
M
= 0,94
|
Cxа
|
0,036
|
0,036
|
0,039
|
0,059
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
S,
м2
|
L,
м
|
P0
взл. кН
|
P0
ном. кН
|
Мmax.
доп.
|
qпред.,
Н/м2
|
ϒдоп,
град
|
Gтоп
|
|
201,5
|
37,5
|
93
|
78,5
|
0,88
|
15700
|
30
|
0,2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mвзл,.
Т
|
nэ
max.доп.
|
Hрасч,
км
|
Hрасч.
Крена, км
|
|
81
|
2,0
|
0;2;7;12
|
2
|
2.Расчет ЛТХ ВС при всех работающих двигателях
.1 Построение полетных поляр транспортного ВС
Значение коэффициента подъемной силы Су
определяются из условия равновесия подъемной силы Yа и веса G (mg) в
горизонтальном полете.
; 
Таблица №1
Значение Суа для различных высот и
чисел М полета при расчете и построении полетных поляр самолета
|
Н,
км
|
0
|
H=2000
|
H=7000
|
12
|
|
ρ,
кг/м3
|
1,226
|
0,819
|
0,5901
|
0,312
|
|
а,
м/c
|
340,2
|
332,5
|
312,2
|
295,1
|
|
А=2G/ρSа2
|
0,055584
|
0,0871047
|
0,1371253
|
0,290279
|
|
Значения
Суа
|
М
= 0,5
|
0,2879495
|
0,4533067
|
0,5235074
|
0,959601
|
|
М
= 0,7
|
0,1777648
|
0,2798475
|
0,3231857
|
0,592407
|
|
М
= 0,8
|
0,1361012
|
0,2142583
|
0,2474391
|
0,453561
|
|
М
= 0,9
|
0,1075367
|
0,1692905
|
0,1955074
|
0,358369
|
|
М
= 0,94
|
0,0985794
|
0,1551893
|
0,1792225
|
0,328519
|
По результатам расчета и исходным данным
построены полетные поляры и зависимость CYa от угла атаки (Рис. 1а и 1б)
.2 Построение кривых потребных и располагаемых
тяг
. Задаемся рядом значений скорости от Vсв при
Суа мах до 900 км/ч
. По формуле Cya = 2G/SρV2
вычисляем значения Cya, потребные для
горизонтального полета на заданной скорости.
. На полетной поляре ГП (Н=0) находим значения
CXа для каждого значения потребного Сyа и по этим значениям вычисляем K
4. По формулам вычисляем тягу,
потребную для горизонтального полета на заданной скорости
Таблица №2
|
H=0
|
|
Параметр
|
Cyа1=Суа
мах
|
Cyа2
|
Cyа3
|
Cyа4
|
Cyа5
|
Cyа6
|
Cyа7
|
Cyа8
|
Cyа9
|
|
V(м/с)
|
77
|
85
|
90
|
96
|
104
|
113
|
127
|
146
|
179
|
|
V(км/ч)
|
277
|
304
|
323
|
345
|
373
|
408
|
457
|
527
|
646
|
|
Vпр
(км/ч)
|
277
|
304
|
323
|
345
|
373
|
408
|
457
|
527
|
646
|
|
M
|
0,226
|
0,249
|
0,264
|
0,282
|
0,304
|
0,333
|
0,373
|
0,43
|
0,527
|
|
Cyа
|
1,09
|
0,9
|
0,8
|
0,71
|
0,6
|
0,5
|
0,4
|
0,3
|
0,2
|
|
Cxа
|
0,123
|
0,07
|
0,055
|
0,045
|
0,038
|
0,032
|
0,027
|
0,023
|
0,02
|
|
K
|
8,9
|
12,9
|
14,5
|
15,6
|
15,8
|
15,6
|
14,8
|
13
|
10
|
|
Pп
|
90
|
62
|
55
|
51
|
50
|
51
|
54
|
61
|
79
|
|
H=2000
|
|
|
Cyа1=Суа
мах
|
Cyа2
|
Cyа3
|
Cyа4
|
Cyа5
|
Cyа6
|
Cyа7
|
Cyа8
|
Cyа9
|
|
V(м/с)
|
85
|
93
|
99
|
106
|
114
|
125
|
140
|
162
|
198
|
|
V(км/ч)
|
305
|
336
|
356
|
381
|
411
|
451
|
504
|
582
|
712
|
|
Vпр
(км/ч)
|
277
|
304
|
323
|
345
|
373
|
408
|
457
|
527
|
646
|
|
M
|
0,255
|
0,281
|
0,298
|
0,318
|
0,344
|
0,376
|
0,421
|
0,486
|
0,595
|
|
Cyа
|
1,09
|
0,9
|
0,8
|
0,7
|
0,6
|
0,5
|
0,4
|
0,3
|
0,2
|
|
Cxа
|
0,123
|
0,055
|
0,045
|
0,038
|
0,032
|
0,027
|
0,023
|
0,022
|
|
K
|
8,9
|
12,9
|
14,5
|
15,6
|
15,8
|
15,6
|
14,8
|
13
|
9,1
|
|
Pп
|
90
|
62
|
55
|
51
|
50
|
51
|
54
|
61
|
87
|
|
H=7000
|
|
|
Cyа1=Суа
мах
|
Cyа2
|
Cyа3
|
Cyа4
|
Cyа5
|
Cyа6
|
Cyа7
|
Cyа8
|
Cyа9
|
|
V(м/с)
|
111
|
122
|
129
|
138
|
149
|
163
|
183
|
211
|
231
|
|
V(км/ч)
|
399
|
439
|
465
|
497
|
537
|
589
|
658
|
760
|
832
|
|
Vпр
(км/ч)
|
277
|
304
|
323
|
345
|
373
|
408
|
457
|
527
|
577
|
|
M
|
0,355
|
0,391
|
0,414
|
0,443
|
0,478
|
0,524
|
0,586
|
0,677
|
0,741
|
|
Cyа
|
1,09
|
0,9
|
0,8
|
0,7
|
0,6
|
0,5
|
0,4
|
0,3
|
0,25
|
|
Cxа
|
0,123
|
0,07
|
0,055
|
0,045
|
0,038
|
0,0325
|
0,029
|
0,026
|
0,027
|
|
K
|
8,9
|
12,9
|
14,5
|
15,6
|
15,8
|
15,4
|
13,8
|
11,5
|
9,3
|
|
Pп
|
90
|
62
|
55
|
51
|
50
|
52
|
58
|
69
|
86
|
|
H=12000
|
|
|
Cyа1=Суа
мах
|
Cyа2
|
Cyа3
|
Cyа4
|
Cyа5
|
Cyа6
|
Cyа7
|
Cyа8
|
|
|
V(м/с)
|
152
|
159
|
168
|
178
|
197
|
205
|
225
|
237
|
|
|
V(км/ч)
|
548
|
572
|
603
|
640
|
710
|
739
|
809
|
853
|
|
|
Vпр
(км/ч)
|
277
|
289
|
304
|
323
|
358
|
373
|
408
|
430
|
|
|
M
|
0,516
|
0,539
|
0,568
|
0,602
|
0,668
|
0,696
|
0,762
|
0,803
|
|
|
Cyа
|
1,09
|
1
|
0,9
|
0,8
|
0,65
|
0,6
|
0,5
|
0,45
|
|
|
Cxа
|
0,123
|
0,089
|
0,069
|
0,056
|
0,045
|
0,042
|
0,037
|
0,035
|
|
|
K
|
8,9
|
11,2
|
13
|
14,3
|
14,4
|
14,3
|
13,5
|
12,9
|
|
|
Pп
|
90
|
71
|
61
|
56
|
55
|
56
|
59
|
62
|
|
По результатам расчета таблиц построим потребные
и располагаемые тяги горизонтального полета (Рис. 2)
На основании анализа графиков потребных и
располагаемых тяг данные по характерным скоростям горизонтального полета, а
также избыток тяги ΔP вносятся в
таблицу №3.
Таблица №3
Изменение характерных скоростей и избытка тяги с
увеличением высоты
|
Параметры
|
Vсв
|
Vнв
|
Vmax
|
ΔP,
кН
|
|
Н=0
|
277
|
373
|
695
|
146
|
|
Н=4000
|
338
|
456
|
798
|
75
|
|
Н=8000
|
423
|
570
|
889
|
47
|
|
Н=12000
|
548
|
710
|
849
|
23
|
.3 Влияние изменения массы на летные
характеристики
Для выполнения полета на современном
транспортном самолете полетная масса значительно уменьшается вследствие
выработки топлива,
а т.к. 
, то сила
тяги 
, то график
при меньшей массе смещается вниз и влево (Рис. 3)
Таблица №4
Влияние изменения массы на
характерные скорости и избыток тяги при Н=0
|
Параметры
|
Vсв
|
Vнв
|
Vmax
|
Δ
P, кН
|
|
m=90000
|
292
|
404
|
894
|
146
|
|
m=95000
|
300
|
393
|
888
|
136
|
|
m=80000
|
275
|
371
|
906
|
154
|
.4 Определение диапазона горизонтальных
скоростей полета
По кривым потребных и располагаемых тяг
определим на выбранных высотах характерные скорости горизонтального полета
самолета:
максимальную Vmax
минимальную теорет. (сваливания Vсв )
наивыгоднейшую Vнв
На графике (Рис.4) также покажем ограничения
скорости полета по максимальному скоростному напору qmax и по предельному числу
М полета
(по q)
(по M)
Таблица №5
|
H(м)
|
H=0
|
H=4000
|
H=8000
|
H=12000
|
|
Vqmax
|
576
|
636
|
785
|
1142
|
|
Vмmax
|
1078
|
1053
|
1002
|
935
|
2.5 Определение вертикальной скорости набора
Вертикальная скорость самолета
равна: 
Таблица №6
|
H=0м
|
|
V,
км/ч
|
500
|
550
|
600
|
650
|
|
DPV, кВт
|
16944
|
17417
|
17333
|
16611
|
|
Vy,
м/с
|
18,18
|
18,69
|
18,6
|
17,82
|
|
H=4000м
|
|
V,
км/ч
|
550
|
600
|
650
|
700
|
|
DPV, кВт
|
14056
|
14167
|
14083
|
13222
|
|
Vy,
м/с
|
15,08
|
15,2
|
15,11
|
14,19
|
|
H=8000м
|
|
V,
км/ч
|
600
|
650
|
700
|
750
|
|
DPV, кВт
|
8833
|
9208
|
8750
|
7917
|
|
Vy,
м/с
|
9,48
|
9,88
|
9,39
|
8,49
|
|
H=12000м
|
|
V,
км/ч
|
650
|
700
|
750
|
800
|
|
DPV, кВт
|
3972
|
4278
|
3750
|
2889
|
|
Vy,
м/с
|
4,26
|
4,59
|
4,02
|
3,1
|
По этим данным строим вспомогательные кривые ΔPV=f(V)
(Рис.5),
затем по ним определяем (ΔPV)max и
по формуле
Определяем VYmax, после чего строим
кривую VYmax=f(H) (Рис 6), по которому определяем теоретический и практический
потолки самолета.
На объединенном графике зависимости
скоростей от высоты (Рис 4), покажем значение практического потолка.
2.6 Определение характеристик взлета в
стандартных условиях
для ТРД с 3-мя двигателями
, где СYmax - для взлетной
конфигурации
СYmax определяем по графику в
начальных условиях в методическом пособии СYmax=1,09 = 77 м/с = 277 км/чотр= 88
м/с = 318 км/ч
Длина разбега:
, где 
отр определяем на графике потребных
и располагаемых тягср = 264500 Н;р = 1314 м;
; V2 = 277*1,2= 332 км/ч;
, где 
и 
,
СXотр определяется по поляре для
взлетной конфигурации, для этого необходимо найти СYотр отр = 1,25; Cxотр =
0,125;отр = 120513 Н; = 129487 H ;
Cy2 = 1,2;
Cx2 = 0,123;= 129120 H; =115880 H;
Pср=122683 H;
Lрн = 481 м.
Длина взлетной дистанции
определяется по формуле
взл = Lр+Lрн = 1314+481= 1795м
.7 Расчет посадочных характеристик в
стандартных условиях
пос.=mвзл.-0,8 mт;т=0,2*81000=16200
кг;пос=81000-0,8*16200=68040 кг.
Величина посадочной скорости
определяется по формуле
,
где СYmax - максимальное значение СY
для посадочной конфигурации= 50м/c = 180 км/ч;пос= 60 м/с = 217 км/ч
Длина пробега определяется по
формуле
,
где Кст - аэродинамическое качество
самолета на стояночном угле атаки 3о и fпр - приведенный коэффициент трения на
пробеге 0,25ст = 1,03 ; Lпр = 377 м
Длина участка выравнивания и
выдерживания
; h=10 м, Кср=7;
нвыр = 71 м/с = 254 км/ч;вв = 294 м
Длина предпосадочного снижения
, где 
сн =150 м;
Длина воздушного участка
ву=Lсн+Lвв=150+294= 444 м;
Длину посадочной дистанции
пос=Lву+Lпр=444+377 = 821 м
3.Расчет характеристик ВС при выполнении
установившегося виража
.1 Построение кривых потребных мощностей на
вираже
Используя следующие соотношения между скоростью
и тягой на вираже и в горизонтальном полете на заданной высоте Н расч крена
; 
; P = G/K; Рв = Р ny1,5
; 
,
Значения расчетных ny (
) выбираем
произвольно. Обязательным является расчет с 
и с , соответствующим максимально
допустимой эксплуатационной перегрузке.
Таблица № 7
Расчет потребных тяг на вираже
|
ﻻ
|
cosﻻ
|
nَ
|
Vâ
يâ , êى/÷
|
Pâ,
êH
|
râ
,ى
|
tâ
,ٌ
|
Vٌâ
êى/÷
|
Vmax
êى/÷
|
|
0
|
1
|
1
|
373
|
50325
|
-
|
-
|
277
|
874
|
|
30
|
0,866
|
1,1547
|
401
|
58111
|
2186
|
123
|
297
|
874
|
|
62,282
|
0,4651
|
2,15
|
547
|
108199
|
1235
|
51
|
406
|
874
|
|
70
|
0,342
|
2,9238
|
637
|
147141
|
1163
|
41
|
473
|
-
|
دîًٌٍîèى
êًèâûه
ïîًٍهليûُ
è
ًàٌïîëàمàهىûُ
ٍےم يà âèًàوه
è
èçىهيهيèه
ىèيèىàëüيîé
ïîًٍهليîé
ٍےمè â çàâèٌèىîٌٍè
îٍ َمëà êًهيà
(ذèٌ.
8)
3.2 خïًهنهëهيèه
مًàيèِ, ًàنèٌَà
è âًهىهيè
âèًàوà
جèيèىàëüيûé ًàنèٌَ
è âًهىے âèًàوà
يà ح=0ى ïîëَ÷àٌٍے
ïًè ًàçâîًîٍه
ٌ êًهيîى
62,28 è ïًهنهëüيîé
ïهًهمًَçêîé
2,15 è ٌîٌٍàâëےٍ 1235 ى
çà
51ٌ.
4.ذهçَëüٍàٍû ًàٌ÷هٍîâ.
آûâîنû
دًàêٍè÷هٌêèé
ïîٍîëîê…………………………...12200 ى
دîٌàنî÷يàے
ٌêîًîٌٍü…………………………….217êى/÷
ؤëèيà
ïًîلهمà…………………………………….377
ى
دîٌàنî÷يàے
نèٌٍàيِèے……………………………821 ى
رêîًîٌٍü
îًٍûâà…………………………………318 êى/÷
ؤëèيà ًàçلهمà……………………………………1314
ى
آçëهٍيàے
نèٌٍàيِèے……………………………..1795 ى
جèيèىàëüيûé ًàنèٌَ
âèًàوà
يà âûٌîٍه
2000ى…1235 ى
آًهىے
âèًàوà……………………………………
.51ٌ
دîًٍهليàے
âçëهٍيàے
ىîùيîٌٍü
نëے
ٌàىîëهٍà
âû÷èٌëےهٌٍے
ïî
ôîًىَëه:
دîًٍهليàے
ٍےمà
èç
ٌَëîâèé
ïًîنîëوهييîمî âçëهٍà ٌ îنيèى
îٍêàçàâّèى
نâèمàٍهëهى
لَنهٍ ًàâيà:
ر َâهëè÷هيèهى
âûٌîٍû:
ïîًٍهليàے
ىîùيîٌٍü
ٌنâèمàهٌٍے
âïًàâî,
â
ٌٍîًîيَ
َâهëè÷هيèے
ïîًٍهليûُ ٌêîًîٌٍهé
ïîëهٍà,
à يà
لîëüّèُ
âûٌîٍàُ âٌëهنٌٍâèه
لîëüّèُ
èٌٍèييûُ ٌêîًîٌٍهé
هùه
è
ïîنيèىàهٌٍے
ââهًُ
èç-çà
âëèےيèے
ٌوèىàهىîٌٍè
(َىهيüّàهٌٍے
êà÷هٌٍâî
ت);
ًàٌïîëàمà