1、课 程 报 告科 目： 轻型电动飞机的主要性能参数估算 教 师： 姓 名： 学 号： 专 业： 类 别： 上课时间： 考生成绩： 轻型电动飞机的主要性能参数估算概述随着地面交通问题的不断增多和对商务航空运输的需求越来越大，用于个人短途使用的轻型节能的电动飞机开始进入到人们的研究领域，本文就轻型电动飞机的主要性能参数进行一个大概的估算。对于民用短途支线交通飞机，载人数和客舱等级以及空间的舒适程度是很重要的设计标准。同时，飞行速度和飞行高度，最大航程，最大飞行时间，起飞着陆性能指标都是在飞机初步设计阶段需要确定的指标。在满足这些基本飞行要求和目的后，就需要对飞机做进一步的设计了。对于轻型电动飞机根
2、据设计要求，从气动、强度、制造工艺和使用维护等诸方面初步确定飞机总体布局形式采用正常布局，上单翼，并且机翼形状为矩形，水平尾翼安装在垂直尾翼上，并采用“T”型平尾的形式，起落架采用的是前三点式。在确定设计要求后就需要对设计参数进行求解，在众多的飞机设计参数当中，最主要的有三个：1飞机的正常起飞质量m0（kg）；2动力装置的海平面静推力P0（dan）；3机翼面积 S（m2）。飞机全质量的估算这里以对轻型电动飞机全质量进行估算为例来分析说明飞机性能参数设置，估算起飞质量的思路主要有两点：（1）首先根据设计要求（有效载荷、航程、续航时间、巡航速度），估算出所需的燃油质量 ；（2）利用飞机起飞质量 和
3、空机质量 的之间的统计油 0 空机经验公式。基于上述两点，估算起飞质量 、空机质量 和燃油质量 可按以下步骤来进行：0 空机 油第一步：确定设计要求中所要求的设计要求有效载荷 。有效第二步：猜测一个合适的起飞质量值 。0第三步：确定完成任务的燃油质量 。油第四步：按下式计算假想的（可用的）使用空机质量 ：使用（可用）使用（可用） =0-油 -有效第五步：按下式计算假想的（可用的）空机质量 ：空机（可用） =使用（可用） -不可用燃油 -机组对某些飞机的 可按 0.5% 计算，通常在设计阶段可以忽略掉。不可用燃油第六步：利用飞机起飞质量 和空机质量 的之间的统计经验公式，计算出需用的0 空机空机
4、质量 。使用（需用）第七步：比较第五步和第六步得到的 和 。调整 重复第三步使用（可用） 使用（需用） 0到第六步的计算过程，直到 和 之间的相对误差小于 0.5%为止。使用（可用） 使用（需用）关于计算有效载荷对于轻型电动飞机来说，乘组人员一般为2人，对于民用飞机，每个乘客平均质量为80kg，所带行李为15kg（短途飞行），那么 。有效 =190kg关于起飞质量的最初近似估测值起飞质量 的最初估测值可从参考资料中所列的设计要求相近的飞机比较而得到0。0=480关于燃油质量 的计算油燃油质量 由两部分组成：油 油 =使用燃油 +备用燃油这里为了简化计算，备用燃油的质量 为使用燃油质量 的25%
5、 。使用燃油的备用燃油 使用燃油确定可由燃油系数法计算，该方法是将飞行任务分为若干阶段，每个阶段所用的燃油质量，根据简单的性能计算公式或统计数据来取确定。燃油系数法可以应用于任意一架飞机。图示为典型任务剖面图。任务剖面图可以划分为几个任务阶段，每个阶段用数字来表示，每个阶段有一个起始质量和一个与其有关的结束质量。每一阶段的燃油系数被定义为结束质量与起始质量的比值。下一步是给有关的每一任务段所分配的燃油系数。具体做法如下：阶段 1起动和暖机起始质量 ，结束质量与 。该段的燃油系数为 可查表取0.995.0 1 10阶段 2滑行起始质量 ，结束质量与 。该段的燃油系数为 可查表取0.997.1 2
6、 21阶段 3起飞起始质量 ，结束质量与 。该段的燃油系数为 可查表取0.998.2 1 32阶段 4爬升到巡航高度和加速到巡航高度起始质量 ，结束质量与 ，该段的燃油系数 可用 Breguet 的续航公式计算，3 4 43对于螺旋桨飞机：爬升 =603.4( 1爬升 )()爬升 ()爬升 (34)其中： 在上式中 的单位是km/h， 是爬升时间，其值由爬升高度与爬升速率的爬升 爬升比求得，通过查资料可得爬升高度取1.2km，爬升平均速率取100km/h，其余参数可查表2取得 ， ， ，代入计算可得：=0.8=0.6=943=0.9997阶段 5巡航起始质量 ，结束质量与 。该段的燃油系数 可
7、用 Breguet 的航程公式估算。4 5 54对于螺旋桨飞机：巡航 =603.4()巡航 ()巡航 (45)取 ，并查表2 可知 ， ， ，代入计算可得：巡航 =100 =0.8=0.6=954=0.986阶段 6盘旋对于轻型电动飞机，所需要的盘旋时间非常短，因此这部分的耗油不计，起始质量 ，结5束质量 ，该段的燃油系数 。6 65=1阶段 7下降起始质量 ，结束质量 。该段的燃油系数 查表1取0.993.6 7 76图1表1表2阶段 8着陆、滑跑和停机起始质量 ，结束质量与 。该段的燃油系数 查表1取0.993.7 8 87现在可以计算燃油系数 ：=107=1+1 =0.9623飞行中耗油量： 使用燃油 =(1-)0总耗油量 ：油油 =54(1-)0=22.6421空机质量 ：使用（可用） 使用（可用） =0-油 -有效 =267.3579从计算结果来看，此参数估算与我国研发制造的轻型飞机锐翔的空机质量270kg有比较高的一致性。
