Описание самолетов – аналогов

Введение

Целью данного пособия является ознакомление студентов с возможными вариантами проектирования в нулевом приближении самолетов целевого назначения заданных преподавателем. Проектирование самолета проводиться по методике, разработанной на кафедре конструкции самолётов ХАИ (каф. 103).

В работу входит ознакомление с существующей литературой и информационными источниками по общим видам, конструкции и проектированию самолётов и объектов АКТ; сбор и обработка статистических данных, выбор и изучение самолетов-аналогов соответствующих заданному по тактико-техническим данным; дополнение тактико-технических требований к проектируемому самолету, обоснование и выбор аэродинамической компоновки самолета, а также - определение взлетной массы самолёта (в нулевом приближении) и его основных геометрических параметров. Вычерчивание общего вида самолёта. Во втором разделе происходит выбор и описание конструктивно-силовой схемы спроектированного самолёта

На основе собранных статистических данных по пяти самолетам-аналогам в необходимо выполнить следующий объем работ:

1. Сбор и обработка статистических данных (летных, массовых, геометрических характеристик), параметров силовой установки самолета.

2. Дополнение заданных тактико-технических требований (ТТТ).

3. Выбор и обоснование аэродинамической схемы самолета и его основных параметров.

4. Определение (в нулевом приближении) взлетной массы самолета и его основных геометрических размеров.

Статистические данные

 

Для формирования статистических данных были подобраны пять аналогов, это самолеты 1. Boeing 767-400ЕR; 2. B 777-200ER 3. A 330-300; 4.В-787-8; 4. Ту-154

Собранные данные занесем в таблицу № 1.1.

Название самолета, страна, год выпуска	Boeing 767 400ER	B 777-200ER	А330-300	В787-8	Ту-154 СССР
Летные данные	Vmax, kм/ч или Мmax				956(0.9)
Hvmax, kм
Vкрейс, kм/ч или Мкрейс				902 (0.85)
Нкрейс, км		12,5	12,5
Vвзл, kм/ч
Vпос, kм/ч
Нпот, км	13/1	13,1
L (Mт max), км
L (Mплатн. нагр max), км
Lразб. или Lвзл, м
Lпроб. или Lпос, м
Массовые данные	Мо(m взл),кг
Mпуст, кг
Мпос,кг
Мпуст снар,кг
Мт,кг
Мк,кг
Nпасс	245/375	301(3)/400(2класса)	253/406	242/381	167/3
Данные силовой установки устано установки	Число и тип двигателей	2ТРДД Alliance	2ТРДД RR Trent 895	2ТРДД Rolls-Royce Trent 700	2ТРДД Rolls-Royce Trent 1000	3ТРДД
P0,даН	2*32660	2*42300	2*31600	2*34000	3*9300
Ср,кг/кВт*ч	0,63	0,6	0,65	0,58	0,69
Mдв, кг	3*3100	4*3900	2*3170	2*1200	3*1550
Геометрические данные	S, м^2	306,3	427.8	361,6
L, м	51,9	60,9	60,3	60,17
cnк^0				32.2
l удлинение кр.	8,8	8,7		7,9	9,5
C0 , Cконц %	18/13	12/11	15/10	12/11	17/12
h сужение кр.	3,1	3,15	3,23	3,19	3,3
lф, м	61,4	63,7	63,69	63,0	39,6
dф, м	5,6	6,2	5,64	5,77	3,8
lф	10,9	10,3	11,3	11,25	10,9
Sотн эл	0.08	0.08	0.09
Sв.о	0,15	0,18	0,16	0,15	0,19
Sг.о	0,18	0,22	0,21	0,19	0,2
SSмид, м^2	12,69	10,8	11,42	13,01	15,2
Производные величины	p=m0×g/10× S, дан/м^2					407,52
t0=10×P0/ m0×g	0,31	0,284	0,271	0,268	0,338
g дв=mдв×g/P0	0,165	0,27	0,2	0,17	0,163
Kотд. =mпуст/m0	0,76	0,67	0,7	0,71	0,51
kм=m0×g/10×S×Sмид,дан/м^2	4401,89	3457,2	3833,32	3419,8	5415,7

Таблица № 1.1

Технические характеристики В 777-300ER

Рис. 4 Проекции 777-200ER/300ER Рис.5 Двигатели, выпущенные предкрылки, закрылки и шасси на Boeing 777-200ER

Основные параметры семейства Боингов 777-200/300 занесём в таблицу 3.

Таблица 3. Основные параметры семейства Боингов 777-200/300

	777-200	777-200ER	777-200LR	777 Freighter	777-300	777-300ER	777-8X	777-9X
Экипаж
Длина	63,7 м	73,9 м	69,5 м	76,5 м
Размах крыла	60,9 м	64,8 м	60,9 м	64,8 м	71,3 м
Стреловидность	31,64°
Высота	18,5 м	18,8 м	18,6 м	18,5 м	18,7 м	н.д.
Ширина фюзеляжа	6,19 м
Ширина салона	5,86 м
Пассажировместимость	305 (3 класса) 400 (2 класса)	301 (3 класса) 400 (2 класса)	301 (3 класса)	N/A	368 (3 класса) 451 (2 класса)	365 (3 класса)	353 (3 класса)	407 (3 класса)
Объём грузового отсека	150 м³	636 м³	200 м³
Максимальная взлётная масса	247 210 кг	297 560 кг	347 450 кг	299 370 кг	351 534 кг	315 т	344 т
Масса пустого	139 225 кг	142 900 кг	148 181 кг	160 120 кг	166 881 кг
Запас топлива	117 000 л	171 160 л	202 290 л	181 280 л	171 160 л	181 280 л
Максимальная^[80] крейсерская скорость	905 км/ч^[81]
Максимальная скорость	965 км/ч	945 км/ч
Дальность полёта с макс. полезной нагрузкой	6020 км	10740 км	13890 км	9065 км	7035 км	10190 км
Максимальная дальность полёта	9695 км	14260 км	17500 км	9065 км	11135 км	14685 км
Длина ВПП (при макс. взлётном весе) ISA+15 MSL	2500 м	3536 м	3410 м	3200 м
Практический потолок	13140 м
Двигатели (× 2)	PW 4077RR 877GE90-77B	PW 4090 RR 892 RR 895 GE90-94B	GE90-110B GE90-115B	GE90-110B	PW 4098 RR 892 GE90-94B	GE90-115B	GE9X	GE9X
Тяга (× 2)	PW: 330 кН RR: 330 кН GE: 330 кН	PW: 400 кН RR: 420 кН GE: 410 кН	GE: 480 кН GE: 510 кН	GE: 480 кН	PW: 430 кН RR: 400 кН GE: 410 кН	GE: 510 кН	GE: 470 кН	GE: 470 кН

Самолёт A330-300.

Airbus A330 — широкофюзеляжныйпассажирский самолёт фирмы Airbus, предназначенный для средних и дальних дистанций, оснащённый двумя турбовентиляторными двигателями. Первый полёт A330 состоялся 1 ноября1992 года

Рисунок 6. Airbus A330-300; б) А 330-200

A330-300 разрабатывался как альтернатива и замена A300. Его фюзеляж базируется на A300, но был заметно удлинён. Вариант 300 позволяет перевозить 295 пассажиров в трёх классах, 335 при двух классах и до 440, если самолёт имеет только один класс, на расстояние до 10 800 км. Кроме этого, машина может взять на борт много груза — объём грузового отсека A330 сравним с Boeing 747. Некоторые авиакомпании используют эти свойства для транспортировки грузов в ночное время.

В самолёте используется 2 двигателя General Electric CF6-80E, Pratt & Whitney PW4000 или Rolls-Royce Trent 700. Все двигатели сертифицированы по ETOPS -180. Первая поставка состоялась в 1993 году.

Также Airbus предлагает улучшенный (в том числе с точки зрения дальности полёта) вариант A330-300 под обозначением A330-300X. Прямыми конкурентами A330-300 являются Boeing 777—200(ER) и Boeing 787-9.

· Airbus A330-200 конкурирует со схожим по размеру Boeing 767-400ER.

· Boeing 787-8 — базовый вариант семейства, рассчитанный как замена Boeing 767-200ER и Boeing 767-300ER. Вмещает до 250 пассажиров (в зависимости от конфигурации) и обладает дальностью полёта в 13 600 км. Стоимость 787-8 составляет 224,6 млн $ ^[3] . Введён в эксплуатацию в 2011 году.

Основные характеристики самолета семейства Boeing 787-8 приведены в таблице 4.

Таблица 4. Основные характеристики самолета Boeing 787-8

	787-3	787-8
Размеры
Длина (м)	56.7	55.5
Размах крыльев (м)	51.7	58.8
Высота (м)	16.9	16.5
Площадь крыла (кв.м)
Вес
Макс. взлетный вес (кг)	170 250	228 000
Макс. посадочный вес (кг)	158 800	172 000
Вес пустого (кг)		154 000
Емкость топливных баков (л)	42 000	124 700
Летные данные
Макс. дальность полета (км)		15 700
Дальность полета с макс. загрузкой (км)	5 500	14 500
Макс. крейсерская скорость (км/ч)
Максимальная скорость (км/ч)
Потолок (макс. высота полета) (м)	13 000	13 000
Двигатели	R-R Trent 1000, 2 x 24000 кгс	R-R Trent 1000, 2 x 29000 кгс GE GEnx, 2 x 29000 кгс
Пассажирский салон
Кол-во кресел (эконом/ бизнес)
Кол-во кресел (эконом/ бизнес/ первый)
Ширина салона (м)	5.49	5.49

 

Боинг 787-8 – рассчитан на перевозку 250 пассажиров на расстояние в 15800 километров. Ориентировочная стоимость – 160 миллиона долларов.

Боинг 787 выгодно отличается от своих собратьев:
- имеет увеличенные на 65 % иллюминаторы.
- самолет оборудован системой подавления «воздушных ям».
- снижено на 20% количество вредных выбросов.
- оснащен более экономичными двигателями (на 20%), что может сказаться на уменьшении стоимости билетов (до 10%)
- себестоимость обслуживания снижена на 10%.
- уровень шума снижен на 60%.
- усовершенствованный салон, обеспечивающий пассажирам такой комфорт, какого они не смогут ощутить ни на одном другом самолете.

 

 

Пятьдесят процентов всех элементов, из которых изготовлен фюзеляж "Боинга-787", состоят из материалов, содержащих углеродное волокно. Именно поэтому данный самолет намного легче и прочнее тех лайнеров, при производстве которых применен алюминий. Композитные материалы на пятьдесят процентов состоят из углеволокна, на двадцать – из алюминия, на пятнадцать – из титана, на десять – из стали, а пять процентов в их составе – другие компоненты. При сборке "Боинга-787" используют сверхэкономичные и малошумные двигатели General Electric GEnx-1B и Rolls Royce Trent 1000. В первом из них лопатки турбины и корпус изготовлены только из композитных материалов. Именно поэтому двигатель способен при более низком температурном режиме создать рабочую тягу. Как следствие, происходит сокращение углеводородных выбросов в атмосферу. В "Боинге-787" разработана большая, чем у других моделей, длина крыла. К тому же антиобледенительное оборудование, механизм закрылков и прочие системы смонтированы в виде единого блока. Это позволяет облегчить их обслуживание и снизить вероятность поломок. Компанией разработаны три модификации "Боинга-787". Это 3, 8, 9 и 10 модели. Каждая из них имеет некоторые отличия в конкретных технических параметрах. Одинаков у всех только диаметр фюзеляжа (5,77 м), высота (16,9 м), максимальная высота полета (13100 м) и самая высокая скорость (950 км/ч). - http://fb.ru/article/150609/boing--boeing---tehnicheskie-harakteristiki

 

Ту - 154 ОКБ А.Н.Туполева

Пассажирский самолет для авиалиний средней протяженности

Исследования усовершенствованного варианта самолета Ту-154, оснащенного более экономичным ТРДД Д-ЗОКУ, начались в 1981?1982гг. Первоначально самолет имел обозначение Ту-164.Первый полет опытного самолета был выполнен в 1982 г.,а серийное производство началось в 1984 г. на заводе в Самаре. До появления самолета Ту-204 самолет Ту-154М был одним из самых экономичных российских пассажирских самолетов. Он является одним из немногих отечественных пассажирских самолетов, поставляемых на экспорт.

В 1996-1997гг. планировалось начать выпуск модификации Ту-154М-2 с использование цифрового комплекса авионики и улучшенной топливной экономичностью на 20%. В 1980-х годах в ОКБ велись работы по применению на пассажирских самолетах криогенных топлив. Были проработаны модификации Ту-154М и Ту-156М. Прошли летные испытания экспериментального самолета Ту-155. с двигателем ТРДД НК-88 работающем на криогенном топливе, жидком природном газе и метане.

Оборудование

Самолет оснащен обычным комплексом авионики с электромеханическими средствами индикации, разработанным отечественными КБ. В состав пилотажного комплекса входят автоматизированная система управления самолетом АБСУ-154, радионавигационная система "Омега" и система предупреждения столкновений самолетов в полете TCAS. Ту-154 представляет собой моноплан со свободнонесущим стреловидным низкорасположенным крылом. Самолет имеет стреловидное хвостовое оперением с верхним расположением стабилизатора. Шасси трёхопорное. Двигатели: 3ТРДД по 9300 Н.

 

рис.3. Схема самолёта Ту-154

 

Экономическая часть.

Пассажирский самолет

Заданные данные: V = 844 км/ч, L = 2193 км. Тип двигателя 3 ТРДД взлетная масса нулевого приближения m₀ = 32628 кг, = 0,1, = 0,28; = 0,1; = 0,189.

Приведенную стоимость одного килограмма самолета берем из статистических данных А.А.Кобылянского “Некоторые экономические характеристики самолетов” № 3 страница 5: С_т1=350 дол/кг.

С учетом транспортного самолета с ТРДД инфляции в среднем 5,05% в год с 2005 по 2010^й год за 5 лет составит К_инр =(1,0505)⁵=1,279321%. Тогда стоимость самолета с учетом инфляции на 2010^й год через 5 лет составит:

С_тm0 = С_т1 * m₀ * К_инр = 350 дол/кг * 32628 кг * 1,279321 = 14 609589 долларов.

Зная из расчетов проектируемого самолета его относительные массы можно определить их стоимость с учетом инфляции за 5 лет на 2010^й год:

С_Т = С_тm0* =14 609589 * 0,28 = 4 090 685 долларов.

С_Т = С_тm0* = 14 609589 * 0,1 = 1 460 958 долларов.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В итоге была определена взлетная масса нулевого приближения пассажирского самолета, разработан общий вид самолета, определены его геометрические параметры; проведены конструктивно - силовая увязка агрегатов самолёта, экономические расчёты.

Данные, полученные при проектировании самолета с турбореактивными двигателями, свидетельствуют о том, что его параметры не хуже аналогичных самолетов-прототипов.

Полученные результаты являются основой для дальнейшей более детальной разработки конструкции самолета.

 

Список использованной литературы

 

1. В.Н. Клименко, А.А. Кобылянский, Л.А. Малашенко “Приближенное определение основных параметров самолета”, ХАИ, 1989, 46 стр.

2. Шульженко М.И. “Конструкция самолетов”, М.: ”Машиностроение”, 1971, 400 стр.

3. Житомирский Г.И. “Конструкция самолетов”, М.: “Машиностроение”, 1991,416 стр.

 

 

Введение

Целью данного пособия является ознакомление студентов с возможными вариантами проектирования в нулевом приближении самолетов целевого назначения заданных преподавателем. Проектирование самолета проводиться по методике, разработанной на кафедре конструкции самолётов ХАИ (каф. 103).

В работу входит ознакомление с существующей литературой и информационными источниками по общим видам, конструкции и проектированию самолётов и объектов АКТ; сбор и обработка статистических данных, выбор и изучение самолетов-аналогов соответствующих заданному по тактико-техническим данным; дополнение тактико-технических требований к проектируемому самолету, обоснование и выбор аэродинамической компоновки самолета, а также - определение взлетной массы самолёта (в нулевом приближении) и его основных геометрических параметров. Вычерчивание общего вида самолёта. Во втором разделе происходит выбор и описание конструктивно-силовой схемы спроектированного самолёта

На основе собранных статистических данных по пяти самолетам-аналогам в необходимо выполнить следующий объем работ:

1. Сбор и обработка статистических данных (летных, массовых, геометрических характеристик), параметров силовой установки самолета.

2. Дополнение заданных тактико-технических требований (ТТТ).

3. Выбор и обоснование аэродинамической схемы самолета и его основных параметров.

4. Определение (в нулевом приближении) взлетной массы самолета и его основных геометрических размеров.

Статистические данные

 

Для формирования статистических данных были подобраны пять аналогов, это самолеты 1. Boeing 767-400ЕR; 2. B 777-200ER 3. A 330-300; 4.В-787-8; 4. Ту-154

Собранные данные занесем в таблицу № 1.1.

Название самолета, страна, год выпуска	Boeing 767 400ER	B 777-200ER	А330-300	В787-8	Ту-154 СССР
Летные данные	Vmax, kм/ч или Мmax				956(0.9)
Hvmax, kм
Vкрейс, kм/ч или Мкрейс				902 (0.85)
Нкрейс, км		12,5	12,5
Vвзл, kм/ч
Vпос, kм/ч
Нпот, км	13/1	13,1
L (Mт max), км
L (Mплатн. нагр max), км
Lразб. или Lвзл, м
Lпроб. или Lпос, м
Массовые данные	Мо(m взл),кг
Mпуст, кг
Мпос,кг
Мпуст снар,кг
Мт,кг
Мк,кг
Nпасс	245/375	301(3)/400(2класса)	253/406	242/381	167/3
Данные силовой установки устано установки	Число и тип двигателей	2ТРДД Alliance	2ТРДД RR Trent 895	2ТРДД Rolls-Royce Trent 700	2ТРДД Rolls-Royce Trent 1000	3ТРДД
P0,даН	2*32660	2*42300	2*31600	2*34000	3*9300
Ср,кг/кВт*ч	0,63	0,6	0,65	0,58	0,69
Mдв, кг	3*3100	4*3900	2*3170	2*1200	3*1550
Геометрические данные	S, м^2	306,3	427.8	361,6
L, м	51,9	60,9	60,3	60,17
cnк^0				32.2
l удлинение кр.	8,8	8,7		7,9	9,5
C0 , Cконц %	18/13	12/11	15/10	12/11	17/12
h сужение кр.	3,1	3,15	3,23	3,19	3,3
lф, м	61,4	63,7	63,69	63,0	39,6
dф, м	5,6	6,2	5,64	5,77	3,8
lф	10,9	10,3	11,3	11,25	10,9
Sотн эл	0.08	0.08	0.09
Sв.о	0,15	0,18	0,16	0,15	0,19
Sг.о	0,18	0,22	0,21	0,19	0,2
SSмид, м^2	12,69	10,8	11,42	13,01	15,2
Производные величины	p=m0×g/10× S, дан/м^2					407,52
t0=10×P0/ m0×g	0,31	0,284	0,271	0,268	0,338
g дв=mдв×g/P0	0,165	0,27	0,2	0,17	0,163
Kотд. =mпуст/m0	0,76	0,67	0,7	0,71	0,51
kм=m0×g/10×S×Sмид,дан/м^2	4401,89	3457,2	3833,32	3419,8	5415,7

Таблица № 1.1

Описание самолетов – аналогов

Boeing 767

Рис. 1 B 767-400ER

Первый вариант самолётов семейства Boeing 767, 767-2

00 начал создаваться в 1978 году и первая машина этой модификации приступила к коммерческим полётам в 1982 году, когда начала обслуживать линии авиакомпании United Airlines.

Boeing 767 — двухмоторный турбовентиляторныйнизкоплан со стреловидным крылом и однокилевым оперением.

• Расход топлива — 4800 кг в час при максимальной коммерческой загрузке.

Таблица 2. Характеристики семейства Boeing 767

	767-200	767-200ER	767-300	767-300ER	767-300F	767-400ER
Длина	48,51 м	54,94 м	61,4 m
Размах крыла	47,57 м	51,9 м
Пассажировместимость, чел.	от 181 до 255	от 218 до 350	—	от 245 до 375
Груз	81,4 м³	106,8 м³	454 м³	129,6 м³
Макс. взлетная масса	142 880 кг	179 170 кг	158 760 кг	186 880 кг	186 880 кг	204 120 кг
Масса пустого	80 130 кг	82 380 кг	86 070 кг	90 010 кг	86 180 кг	103 870 кг
Дальность	9 400 км	12 200 км	9 700 км	11 305 км	6 050 км	10 450 км
Крейсерская скорость	M =0,80 (851 км/ч)^[27]
Двигатели	Два турбовентиляторных двигателя; обычно применяются General Electric CF6-80A, (ранние 767-200 и 767-300 кроме ER) или General Electric CF6-80C2 (обычно 65 000 lbf), или Пратт & Уитни PW4062 (обычно 63 000 lbf);очень ограничено использование двигателей Rolls-Royce RB211 (обычно 60 000 lbf)

 

Модификация 767-400ER стала результатом двойного удлинения фюзеляжа базовой модели. Головным заказчиком стала авиакомпания Continental Airlines в 2000 году ^[8][16] . Модификация на 6,43 м длиннее модификации 767-300 и имеет длину 61,4 м ^[17] . Размах крыла увеличен на 4,36 м за счет более длинных и скошенных законцовок. Кроме этого, было внедрено новое пилотажное оборудование, пересмотрена конструкция шасси и установлен интерьер салона Signature Interior, впервые появившийся на Boeing 777 ^[18] . На самолёте устанавливаются двигатели Pratt & Whitney PW4000 или General Electric CF6 повышенной мощности. Pratt & Whitney PW4000 — семейство двухконтурных турбовентиляторных авиационных двигателей с силой тяги во взлётном режиме (от 230 до 441 кН).

рис.2. Схема самолёта Boeing 767 - 200

Boeing 777-200 — самолет для перевозки 300-400 пассажиров на расстояние до 6 тысяч километров (базовая версия), 11 тысяч километров (777-200ER) и 14 тысяч километров (777-200LR). Полезная нагрузка — 305-328 пассажиров в кабине трех классов, 375-400 пассажиров в кабине двух классов или 440 пассажиров в экономическом классе.

Рис. 3 В 777-200ER
Модификация В 777-200ER («ER» означает Extended Range, повышенная дальность) предназначалась для Сегмента B и изначально обозначалась как 777-200IGW (Increased Gross Weight — увеличенный взлётный вес). ^[41] У 777-200ER увеличен запас топлива и максимальный взлётный вес по сравнению с модификацией 777-200. ^[38] Предназначенная для международных перевозчиков и трансатлантических перелётов, модификация 777-200ER имеет максимальную дальность 7700 морских миль (14260.4 км).

Низкопланнормальной аэродинамической схемы, со стреловидным крылом и однокилевым оперением. Конструкция планера самолёта включает в себя использование композитных материалов, которые составляют 9 % от веса конструкции. ^[8] Из таких материалов сделаны в том числе пол салона и штурвалы. Главная часть фюзеляжа имеет круглое сечение ^[9] и сзади переходит в лезвиеподобный хвостовой конус, в котором расположена вспомогательная силовая установка ^[10] .

Крыло Boeing 777 имеет сверхкритический профиль, оптимизированный для крейсерской скорости, соответствующей M =0,83 (после испытаний показатель был пересмотрен в сторону повышения до M =0,84). ^[11] Конструкция крыла имеет бо́льшую толщину и размах, чем у предыдущих авиалайнеров, что позволило увеличить дальность и полезную нагрузку, повысить лётные характеристики и увеличить крейсерскую высоту полёта

Каждая шина из основной шестиколёсной стойки шасси 777-300ER может выдержать нагрузку в 27 тонн, что больше, чем нагрузка на шину у самолёта Boeing 747-400. ^[15]

Самолёт имеет три резервныхгидравлических системы, из которых для посадки нужна всего одна. ^[

Два турбовентиляторных двигателя.

9 % элементов фюзеляжа изготовлены из композитных материалов на основе углерода.

Компания Boeing представила ряд передовых технологий по проекту 777, включая полностью цифровую электродистанционную систему управления fly-by-wire ^[3] , полностью программируемую авионику, стеклянную кабину с жидкокристаллическими дисплеями Honeywell ^[4] ; оптоволоконная сеть авионики на коммерческом авиалайнере была проведена впервые