Массовых и геометрических параметров

Грузо-пассажирского самолёта типа

ERJ170, Бразилия, фирма "Embraer".

(вариант 12)

 

По курсу «КОНСТРУКЦИЯ САМОЛЁТОВ И ВЕРТОЛЁТОВ»

(для студентов заочного отделения)

Направление 6.05110102

Технология самолёто - и вертолётостроения

 

Разработал: студент группы А

 

Проверил:

ст. преподаватель Данов А. С.

 

 

Киев 2016 г

Задание

дальность полета L=300км, крейсерская скорость 950 км/час

количество пассажиров N_пас=52 чел. или массой груза до 6.2 тонн

 

 

Содержание:

 

Введение ……………………………………………………………………… 3

1. Сбор и обработка статистических данных …………………………………4

2. Тактико-технические требования (ТТТ) ……………………………………12

3. Требования к конструкции самолета …………………..............................13

Выбор и обоснование схемы самолета

и его основных параметров ……………………………………………………..13

5. Расчет взлетной массы самолета в нулевом приближении и подбор двигателя ……………. 15

6. Определение геометрических характеристик самолета ………………… 16

6.1. Определение геометрических параметров крыла …………………… 16

6.2. Определение геометрических параметров фюзеляжа ………………. 17

6.3. Определение геометрических параметров ГО и ВО …………………. 17

Чертеж общего вида……………………………………………………………….19

Заключение………………………………………………………………………….20

Список использованной литературы…………………………………………….21

 

 

Сбор и обработка статистических данных.

Введение, постановка задачи проектирования

Целью данного задания является рассмотрение возможного варианта проектирования среднемагистральный комерческого грузо-пассажирского самолета со следующими летно-техническими данными:

дальность полета L=2600км,

количество пассажиров N_пас=52 чел. или массой груза до 6.2 тонн

Для сбора статистических данных о самолетах такого класса были выбраны следующие самолеты:

- Ан74,Украина,”КБ им. Антонова”.

- Ан 148, Украина, ”КБ им. Антонова”.

- CRJ700, Канада, фирма "Bombardier".

- ERJ170, Бразилия, фирма "Embraer".

- CRJ900, Канада, фирма "Bombardier".

Разрабатываемый самолет относится к классу средних пассажирских самолетов эконом класса.

Задача проектирования состоит в разработке конструкции нового самолета и его составляющих элементов. На начальной стадии проектирования была проведена разработка общего вида самолета. Для этого проведено ознакомление с основными тактико-техническими требованиями (ТТТ), предъявленными к самолету, летно-техническими характеристиками (ЛТХ), схемами, основными параметрами, общим устройством самолетов и агрегатов, силовой установкой (СУ), увязкой основных элементов агрегатов самолета, правилами выполнения чертежей общего вида самолета и общего устройства его агрегатов.

В современном инженерном проектировании для принятия оптимальных решений широко используются физические и математические модели, учитывающие различные расчетные условия и ограничения, реализуемые с применением различных видов программирования на ЭВМ. В данной работе применяется метод проектирования на базе статистических данных существующих самолетов, а также аналитические и графоаналитические расчеты.

Сбор и обработка статистических данных в ходе проектирования самолета позволяет:

1.Получить наглядное представление о современном уровне развития самолетостроения с учетом:

а) типов самолетов, необходимых современной авиации;

б) задач, которые они выполняют;

в) летно-технических качеств;

г) средств достижения этих качеств: применяемых схем самолетов, геометрических и массовых параметров, силовой установки, конструкционных материалов, способов производства и др.

2.Определить тенденции и перспективы развития разрабатываемого типа самолета, количественные и качественные изменения ТТТ к самолету, эволюцию его назначения, условия производства и эксплуатации.

3.Определить ряд параметров самолета.

Анализ статистического материала дает возможность разработать ТТТ к проектируемому самолету, выбрать его схему.

Для сбора статистических данных необходимо использовать данные самолетов, аналогичных проектируемому и имеющих близкие летно-технические характеристики и условия эксплуатации. Эти данные вносятся в статистическую таблицу 1.

 

Таблица 1. - Статистические данные

	Наименование самолета	Ан74-ТК200	Ан-148	CRJ700	ERJ170	CRJ900
Летные данные	Vmax,км/ч				0,82М
Hmax,км	12.4	11,6	12.496		12.496
Vкрейс, км/ч
Hкрейс,км	10,1	11,0	11.960	11,400	11.860
Vвзл, км/ч
L(mт max), км
L(mгр max),км
Lразб, км	1,500		1.564	1,59	1.97
Lпроб, км	0,950	0,7	1.478	1,273	1.565
m0 max, кг
mпос, кг
mпуст, кг
mгр, кг
Nпас, чел					До78
mт, кг
Данные силовой уст.	Число и тип двигателя	2 ТРДД Прогресс Д-36 серия 4А	2 ТРДД Прогресс Д-36 серия 4А	2 x General Electric CF34-8C1	2 ТРДД General Electric CF34-8E	2 General Electric CF34-8C5
Р0, даН
mдв, кг
Геометрические данные	S, м^2	98,62		68.63		68,63
l, м	31,89	28,94	22,32	25,90	23,24
X
Λ	9.5	9,45	5,2	6.8	6,8
Η	3,2	4,04	3.3	2.6	3.3
Lф, м	28,07	26,45	32.94	28,6	36,19
Dф, м	3,1	3,35	2.69	3,35	2,69
λф, м	8,3	8,3	10.1		9.4
Sф, м	12.3	12.3	10,53	6.65	10.53
ΣSМИД, м^2
Sго	24,5	24,5	18.3		18,3
Sво	16,1	16,1	15.1	18,4	15,1
Производные величины	P0=m0g/10S, даН/м^2
t0=10P0/m0g	0.47	0.47	0.43	0.51	0.54
γдв=m0/P0				33.7
Kгр.полезн=mгр/m0	0.13	0.13	0.13	0.17	0.12
Kм=m0g/10Sм, даН/м^2

 

Самолёт АН-74

Рисунок 1 - Самолет Ан-74ТК 200

В 2001 году на Харьковском государственном авиационном производственном предприятии (ХГАПП) был создан принципиально новый, высокоэкономичный вариант транспортного самолета АН-74. 20 апреля 2001 года в Харькове состоялся первый полет самолета АН-74 на аэродроме ХГАПП

АН-74 - грузопассажирский самолет. На самолете, в отличие от базовой модели, двигатели Д36 серии 4А (с реверсом тяги) установлены под крылом на пилонах. Новая компоновка позволила значительно увеличить скорость, дальность и экономическую эффективность самолета. АН-74 оснащен современным радиосвязным и пилотажно-навигационным оборудованием в соответствии с требованиями ICAO 2015 года, что обеспечивает полеты самолета на оборудованных трассах во всех регионах, в простых и сложных метеоусловиях, днем и ночью. Самолет имеет несколько модификаций, в том числе пассажирскую, санитарную, VIP.

Самолет АН-74 максимально учитывает возрастающие требования авиакомпаний и пассажиров к экономичности и безопасности эксплуатации, к комфорту на борту, доступному до последнего времени, только в трансконтинентальных лайнерах.

Совершенство аэродинамической компоновки самолета в сочетании с высокой экономичностью двигателей позволяют АН-74 совершать протяженные полеты за минимальное время.

Несмотря на то, что модель Ан-74 является модернизацией базовой машины Ан-74, фактически создана машина с новыми характеристиками, поскольку дальность полета увеличена до 5300 км, крейсерская скорость до 750 км/ч. и почти на четверть повышена эффективность использования топлива.

Самолет оснащен турбореактивными двухконтурными двигателями модульной конструкции Д36 серия 4А, которые отвечают международным нормам относительно уровня шума и выбросов вредных веществ.

Большой внутренний объем фюзеляжа, который АН-74 унаследовал от своего предшественника, позволил дизайнерам создать просторный салон, приближающий среднемагистральный самолет по уровню комфорта пассажиров к широкофюзеляжному межконтинентальному лайнеру. Высокий потолок, оптимальное расстояние между креслами, емкие багажные полки как следствие естественных размеров салона дополняют удачные решения глубинно-пространственной композиции интерьера.

Багажные полки отличает не только современный дизайн, но и рациональные кинематика и механика привода крышек, конструкция замков. Чтобы положить ручную кладь, не требуются большие усилия. При этом исключается самопроизвольное раскрытие замков на всех режимах полета.

В АН-74 наряду с салоном эконом-класса и бытовым отсеком предусмотрено помещение VIP-пассажиров, для которого характерны повышенный комфорт, изящные удобные кресла, аудио-видеотехника ведущих мировых производителей.

Оригинальная арка межсалонной перегородки подчеркивает перспективу, воссоздаваемую линиями темной облицовки карнизов багажных полок. Художественно-конструкторские решения шторок и ниш иллюминаторов, замков багажных полок, пультов пассажирских кресел и панелей потолка усиливают впечатление завершенности композиции. Общий дизайн пассажирского салона органично дополняют решения отдельных элементов интерьера. Мониторы, установленные в межсалонной перегородке таким образом, что хорошо видны с любого места пассажира. Шторка иллюминатора перемещается без усилия и легко фиксируется в заданном положении.

Применение в оформлении интерьера сертифицированных шумопоглощающих негорючих авиационных материалов облицовочных панелей, высокая надежность работы всех систем, проверенная многолетней эксплуатацией долговечность планера и продуманная система аварийных выходов создают беспрецедентный уровень безопасности самолета.

 

АН-148

Региональный самолет Ан-148-100, обеспечивающий перевозку в одноклассной компоновке от 70 пассажиров с шагом кресел 864 мм (34‘’) до 80 пассажиров с шагом кресел 762 мм (30‘’). С целью обеспечения гибкости удовлетворения требований различных авиакомпаний, а также с целью снижения эксплуатационных затрат и повышения рентабельности перевозок предусматривается сертификация базового самолета в вариантах с максимальной дальностью полета от 2200 до 5100 км. Крейсерская скорость полета 820-870 км/ч. Проведенные маркетинговые исследования показали, что базовый самолет по своим технико-экономическим характеристикам отвечает требованиям большого количества авиакомпаний.

Рисунок 2 - Самолет Ан-148

Самолет Ан-148-100 выполнен по схеме высокоплана с двигателями Д-436-148, размещенными на пилонах под крылом. Это позволяет повысить уровень защищенности двигателей и конструкции крыла от повреждений посторонними предметами. Наличие вспомогательной силовой установки, бортовой системы регистрации состояния самолета, а также высокий уровень эксплуатабельности и надежности систем позволяют использовать Ан-148-100 на сети технически слабооснащенных аэродромов.

Ан-148 будет использоваться на маршрутах дальностью от 1,5 до 5 тысяч километров. В зависимости от модификации машина сможет перевозить от 45 до 75 пассажиров.

Таблица 2 ЛТ данные АН 148

Модификация	Ан-148-100
Размах крыла, м	28.91
Длина самолета,м	29.13
Высота самолета,м	8.19
Площадь крыла,м2	87.32
Масса, кг
пустого самолета
максимальная взлетная
топлива
Тип двигателя	2 ТРДД Д436-148
Тяга, кН
Крейсерская скорость, км/ч	820-870
Перегоночная дальность, км
Практическая дальность, км
с максимальной загрузкой
100А
100В (75 пассажиров)
100Е (75 пассажиров)
Практический потолок, м
Экипаж, чел	2+3
Полезная нагрузка:	80 пассажиров или до 9000 кг груза

 

Современное пилотажно-навигационное и радиосвязное оборудование, применение многофункциональных индикаторов, электродистанционных систем управления полетом самолета позволяют использовать Ан-148-100 на любых воздушных трассах, в простых и сложных метеоусловиях, днем и ночью, в том числе на маршрутах с высокой интенсивностью полетов при высоком уровне комфорта для экипажа.

Комфорт пассажирам обеспечивается на уровне комфорта на магистральных самолетах и достигнут рациональной компоновкой и составом сервисных помещений, глубокой эргономической оптимизацией общего и индивидуального пространства пассажирского салона, применением современных кресел, дизайна и материалов интерьера, а также созданием комфортных климатических условий и низкого уровня шума. Рационально выбранная длина пассажирского салона и размещение пассажиров в ряду по схеме 2+3 позволяют силами эксплуатанта получить различные одноклассные и смешанные компоновки в диапазоне 55-80 пассажиров с салонами экономического, бизнес и первого класса. Высокая степень преемственности конструктивно-технологических решений и эксплуатационной унификации Ан-148-100 с успешно эксплуатируемыми самолетами «Ан», использованием «Hi-Tech» компонентов оборудования и систем отечественного и зарубежного производств обеспечивают самолету Ан-148-100 высокий конкурентный уровень экономической эффективности, технического и эксплуатационного совершенства.

Техническое обслуживание самолета Ан-148-100 основано на удовлетворении требований международных стандартов (ICAO, MSG-3) и обеспечивает поддержание летной годности самолета в пределах жизненного цикла эксплуатации по состоянию с интенсивностью до 300 ч в месяц с коэффициентом готовности более 99,4%, при минимизации затрат на ТО (1,3 чел-ч на 1 час налета).

Семейство самолетов Ан-148 также включает следующие модификации:

пассажирский самолет, обеспечивающий перевозку 40-55 пассажиров на дальность до 7000 км; административный на 10 – 30 пасс. с дальностью до 8700 км;

грузовой вариант с боковой грузовой дверью для перевозок генеральных грузов на поддонах и в контейнерах;

грузо-пассажирский вариант для смешанных перевозок «пассажиры + груз».

Принципиальной особенностью создания семейства Ан-148 является использование максимальной унификации и преемственности агрегатов и компонентов базового самолета – крыла, оперения, фюзеляжа, силовой установки, пассажирского и самолетного оборудования.

Самолёт CRJ700

CRJ700 - среднемагистральный пассажирский самолет для местных авиалиний, разработанный канадской фирмой Bombardier Regional Aircraft (входящей в корпорацию Bombardier Aerospace). В 1997 г. фирма официально начала программу разработки 70-местного самолета CRJ700 (ранее имел обозначение CRJ-X), работы по которому она вела с 1995 г.

Рисунок 3 - Самолет CRJ700

Он разрабатывался на основе самолета CRJ200 и имел увеличенную длину (32,41 м), больший размах крыла (24,07 м) и двигатели General Electric CF34-8C1 тягой по 6510 кгс. Самолет представляет собой свободнонесущий низкоплан с силовой установкой в хвостовой части фюзеляжа и Т-образным оперением. Самолет имеет трехопорное шасси с носовой стойкой, основные опоры убираются в крыло. Максимальная взлетная масса составит 32,8 т, платная нагрузка - 8,52 т. Самолет CRJ-700 предназначен для полетов по маршрутам протяженностью 3000-3200 км.

Первый полет опытного самолета был намечен на второй квартал 1999 г., а сертификация - на третий квартал 2000 г. Расчетная цена самолета 23 млн. долл. Стоимость разработки самолета CRJ-700 оценивалась в 645 млн. канадских долларов. В разработке самолета приняли участие фирмы - Shorts (средняя часть фюзеляжа), Mitsubishi (хвостовой отсек фюзеляжа), Avcorp (стабилизаторы), Abex (гидравлика), Menasco (шасси) и Rockwell Collins (радиоэлектронное оборудование). Программа самолета официально начата 21 января 1997 года. Первый полет самолета состоялся 27 мая 1999 года. В 2000 году самолет получил канадский сертификат и к концу года началось его сертифицирование по программам U.S. Federal Aviation Administration (FAA) и the European Joint Airworthiness Authorities (EJAA). Планировалось начать поставки самолета в первых месяцах 2001 года.

Самолёт ERJ-170

ERJ-170 - среднемагистральный пассажирский самолет для местных авиалиний, разработанный бразильской фирмой Embraer. Самолет является новой разработкой фирмы Embraer в классе с увеличенной пасcажировместимостью по сравнению с самолетами ERJ-135/140/145.

Рисунок 4 - Самолет ERJ170

ERJ-170 - среднемагистральный пассажирский самолет для местных авиалиний, разработанный бразильской фирмой Embraer.

Таблица 3 Летно-технические характеристики ERJ-170

	E-170	E-175	E-190	E-195
Экипаж
Пассажировместимость	70-80	78-88	98-114	108-124
Длина, м	29,90	31,68	36,24	38,65
Размах крыла, м		28,72
Высота, м	9,67	10,28
Вес пустого самолёта, кг	21 140	21 810	28 080	28 970
Максимальный взлётный вес, кг	37 200	38 790	51 800	52 290
Силовая установка	2× ТРДД GE CF34-8Е	2× ТРДД GE CF34-10Е
Расход топлива часовой, кг/ч	—	1850^[4]
Максимальная скорость, км/ч
Дальность, км	3 900	4 260	3 350
Рабочий потолок, м	12 500

 

Самолет является новой разработкой фирмы Embraer в классе с увеличенной пасcажировместимостью по сравнению с самолетами ERJ-135/140/145. Самолет представляет собой низкоплан с расположенной на пилонах под крылом силовой установкой. Самолет имеет классическую схему оперения и трехопорное шасси с носовой стойкой, основные опоры убираются в крыло. В разработке самолета участвуют фирмы: General Electric (турбореактивные двигатели CF34-8E/10E), Hamilton Sundstrand (разработка хвостовой части), Honeywell (авионика Primus Epic), Kawasaki, Latecoere, Liebherr, Gamesa, Sonaca (различные части фюзеляжа), Parker Hannifin (гидродинамика и топливная система). Работы над самолетом были начаты в 1998 году. Впервые самолет был представлен 11 февраля 1999 года и показан в июне 1999 года на Парижской авиавыставке. Первый полет самолета был запланирован на 2001 год. Серийное производство намечено на конец 2002 года. Стоимость самолета оценивается в 21 миллионов долларов.

Инженеры Embraer, изучив потенциал E-Jet как грузового самолета, пришли к выводу, что такое применение этого семейства может быть реализовано, если на него будет спрос у авиакомпаний.

Рис. 5

На смену E-Jet Embraer готовит программу модернизированных пассажирских самолетов E2. Планируется, что в 2018 г. будут введены в эксплуатацию первые авиалайнеры E190-E2, рассчитанные на 97–106 пасс. На следующий год начнутся поставки модели E195-E2 вместимостью 118–132 пасс. А в 2020 г. Embraer выпустит самолеты E175-E2 на 80–88 мест.

ВС семейства E-Jet E2 будут оснащены обновленными редукторными турбовентиляторными двигателями Pratt & Whitney, электродистанционной системой управления и измененным крылом. Одним из главных преимуществ E2 перед нынешней серией E-Jet специалисты называют снижение расхода топлива на 16–23% в зависимости от подтипа.

 

Самолёт CRJ900

CRJ900 - среднемагистральный пассажирский самолет для местных авиалиний, разработанный канадской фирмой Bombardier Regional Aircraft (входящей в корпорацию Bombardier Aerospace). Самолет является усовершенствованной моделью пассажирского самолета Bombardier CR7200. Самолет представляет собой свободнонесущий низкоплан с силовой установкой в хвостовой части фюзеляжа и Т-образным оперением. Самолет имеет трехопорное шасси с носовой стойкой, основные опоры убираются в крыло.

Рисунок 6 - Самолет CRJ900

У самолета был удлинен фюзеляж на 3.86 м по сравнению с CRJ700, что позволило увеличить пассажировместимость на 16 пассажиров. Работы над самолетом начаты в 1999 году.

2. Тактико-технические требования (ТТТ)

После сбора статистических данных переходим к разработке ТТТ. Этот этап будет проводиться на основе анализа статистических материалов, дополнив заданные ТТТ проектируемого самолета.

Так как задан пассажирский самолет для 70 пассажиров с дальностью полета L=3000 км, длиной разбега L_разб=1500 м, то назначаем высоту крейсерского полета Н_крейс=11 км, крейсерскую скорость V_крейс=950 км/ч, М_н=11км=850/1074=0,79.

Подберем количество членов экипажа: на отделение I класса с числом пассажиров до 70 необходимо 1 бортпроводник, т.е. всего нужно 3 члена экипажа.

Полученные ТТТ заносим в таблицу 2.

Таблица 1.2 - Тактико-технические требования

Мн=11км	Lн=11км, м	nпас, чел	Lр, м	Vкрейс, км/ч	Нкрейс, м	nэк, чел
0,79

Требования к конструкции самолета

Назначение самолета и условия его применения предполагают некоторые особые требования к его конструкции, которые можно свести в несколько основных групп:

Ø самолет должен быть устойчив и управляем на всех режимах полета и движения по земле, при этом усилия на органах управления, должны быть в допустимых пределах;

Ø конструкция планера должна иметь минимально возможный вес конструкции, при этом должны полностью удовлетворяться требования прочности и жесткости;

Ø конструкция планера и система управления самолета должна удовлетворять требованиям живучести при наличии значительных повреждений;

Ø самолет должен быть простым в эксплуатации, ремонте и обслуживании;

Ø все детали самолета должны иметь усиленную антикоррозионную обработку;

Ø самолет должен быть простым и экономичным в производстве;

Ø самолет должен обеспечивать выполнение задания при незначительном отказе систем самолета;

Ø самолета должен сохранять работоспособность при воздействии внешних факторов (явлений);

Ø системы самолета должны по максимуму предупреждать ошибки пилотов;