Метод определения основных геометрических параметров самолета на начальном этапе проектирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.02, кандидат технических наук Стрелец, Дмитрий Юрьевич

• Стрелец, Дмитрий Юрьевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Стрелец, Дмитрий Юрьевич

Условные обозначения, сокращения и индексы

Введение.

1. Цель работы

2. Постановка задачи

3. Общая характеристика работы

4. Расчет составляющих коэффициента Освальда крыла простой формы в плане на этапе предварительного проектирования самолета

4.1 Определение коэффициента Освальда крыла простой формы в плане при полной реализации подсасывающей силы екр/к=

4.2 Определение коэффициента Освальда крыла простой формы в плане при нулевой подсасывающей силе екр/к=

4.3 Расчет степени реализации подсасывающей силы к.

4.4 Влияние числа М на коэффициент Освальда крыла

4.5 Влияние геометрических параметров крыла на индуктивное сопротивление самолета

4.6 Раскрытие свертки еХ.

4.7 Выводы

5. Определение коэффициента Освальда крыла сложной формы в плане на этапе предварительного проектирования самолета

5.1 Расчет коэффициента Освальда крыла сложной формы в плане при полной реализации подсасывающей силы £кр/к=

5.2 Определение коэффициента Освальда крыла сложной формы в плане при нулевой подсасывающей силе екр/к=

5.3 Расчет степени реализации подсасывающей силы крыла сложной формы в плане к.

5.4 Методика проведения численного эксперимента

5.5 Выводы

6. Коэффициент формы поперечного сечения фюзеляжа.

6.1 Методика определения коэффициента формы поперечного сечения фюзеляжа

6.2 Выводы

7. Апробация метода определения основных геометрических параметров самолета

8. Определение основных геометрических параметров самолета первого приближения

8.1 Определение коэффициента расчетных условий полета

8.2 Обработка статистических данных и расчет критериев совершенства самолетов-аналогов

8.3 Построение ОСС

8.4 Определение удельной взлетной нагрузки на крыло и тяговооруженности

8.5 Выбор аэродинамической схемы самолета и определение основных геометрических параметров компоновки

8.6 Определение взлетной массы, массы пустого самолета, располагаемой массы топлива, площади крыла и площади омываемой поверхности самолета первого приближения

8.7 Выводы

Заключение диссертации по теме «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов», Стрелец, Дмитрий Юрьевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

На основе полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. В диссертационной работе предложен и реализован новый подход к решению задачи определения основных геометрических параметров самолета на начальном этапе проектирования, основанный на предварительном расчете коэффициента Освальда и раскрытии свертки еХ.

2. Разработаны инженерные методы расчета коэффициента Освальда, выраженные в виде конечных формул, предназначенных для конструктора-проектировщика. В отличие от известных зависимостей, полученные инженерные формулы при достаточной для практики точности, обладают универсальностью и простотой, поскольку оперируют с меньшим количеством переменных.

3. Использование разработанного метода определения основных геометрических параметров самолета в практике КБ показало адекватность результатов, полученных расчетом по инженерным формулам, разработанным в диссертации с результатами расчета по точным методам, в пределах линейного изменения коэффициента подъемной силы по углу атаки расхождение не превышает 5%, что вполне удовлетворяет задачам предварительного проектирования.

4. По сравнению с существующими методами определения основных геометрических параметров самолета на начальном этапе проектирования, полученные в диссертационной работе зависимости позволяют на порядок сократить время анализа ТТТ и за короткое время рассмотреть большее число вариантов компоновочных схем, что является особенно важным для этапа предварительного проектирования самолетов.

5. По сравнению с существующими способами определения коэффициента Освальда, разработанный метод определения основных геометрических параметров самолета позволяет повысить точность расчетов на начальном этапе проектирования в среднем на 10. 15% для 1 < Л < 12, 0 < Л^0 0 < т] < «>.

В диссертационной работе получены следующие новые результаты:

1. Разработана и апробирована обобщающая математическая модель расчета критерия е для различных конфигураций крыла произвольной формы в плане и форм поперечных сечений фюзеляжа.

2. Дана оценка и построены области использования известных зависимостей по расчету различных компонентов коэффициента Освальда. На базе полученных данных даны рекомендации конструкторам для каких сочетаний геометрических параметров крыла применима та или иная зависимость.

3. Разработан алгоритм расчета степени реализации подсасывающей силы к по упрощенным эмпирическим зависимостям. Точность полученных результатов вполне удовлетворяет этапу предварительного проектирования, а временные затраты значительно ниже по сравнению с существующими расчетными методиками.

4. Рассмотрена методика расчета екр крыла сложной формы в плане, получено экспериментальное подтверждение существования эквивалентного крыла простой формы в плане и существования нескольких решений при синтезе из него сложного крыла с тем же значением екр.

5. Разработан метод расчета коэффициента формы поперечного сечения фюзеляжа кф. На базе метода присоединенных масс получена аналитическая зависимость.

6. На базе метода расчета коэффициента Освальда разработан алгоритм раскрытия свертки еЛ, позволяющий, по сравнению с существующими методами, быстрее и с меньшими затратами синтезировать основные геометрические параметры самолета на начальном этапе проектирования для широкого класса аэродинамических компоновок.

7. Наряду с простыми полуэмпирическими формулами в работе представлены аппроксимационные зависимости для более точного расчета коэффициента екр на ЭВМ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Стрелец, Дмитрий Юрьевич, 1998 год

1. Аржаников Н.С., Мальцев В.Н. Аэродинамика. -М.: Оборонгиз, 1956.-483с.

2. Аэродинамика летательных аппаратов: Учебник для вузов по специальности "Самолетостроение"/ Г.А. Колесников, В.К. Марков, А.А. Михайлюк и др.; Под ред. Г.А. Колесникова. -М.: Машиностроение, 1993.-544с.

3. Аэродинамика летательных аппаратов и гидравлика их систем: Учебник для вузов/ Под ред. М.И. Ништа. -М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1981,- 579с.

4. Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов. /Под ред. Г.С. Бюшгенса. -М.: Наука. Физматлит, 1998,- 816с.

5. Аэромеханика самолета: Учебник для авиационных вузов/ Под ред. А.Ф. Бочкарева. -М.: Машиностроение, 1977,- 416с.

6. Бадягин А.А., Мухамедов Ф.А. Проектирование легких самолетов. -М.: Машиностроение, 1978.

7. Баринов В.А. Расчет коэффициентов сопротивления и аэродинамического качества дозвуковых пассажирских и транспортных самолетов.- Труды ЦАГИ, вып.220 5, 1983.

8. Белоцерковский С.М. Метод расчета коэффициентов вращательных производный и присоединенных масс тонкого крыла произвольной формы в плане.- Труды ЦАГИ, вып.940, 1964.

9. Белоцерковский С.М. Скрипач Б.К. Аэродинамические производные летательного аппарата и крыла при дозвуковых скоростях. -М.: Наука, 1975.-424с.

10. Белоцерковский С.М., Моисеев Е.М., Табачников В.Г. Атлас нестационарных аэродинамических характеристик крыльев различной формы в плане. -М.: ЦАГИ, 1959. -484с.

11. Белоцерковский С.М. К расчету обтекания и аэродинамического качества тонкой деформированной несущей поверхности. -Труды ЦАГИ, вып. 1286, 1970.

12. Бехтир П.Т., Бехтир В.Т. Практическая аэродинамика самолета ИЛ-18. -М.: Транспорт, 1972.

13. Ганиев Ф.И., Ништ М.И. Расчет аэродинамических характеристик схематизированного летательного аппарата при дозвуковых скоростях. -Труды ЦАГИ, вып. 1286, 1970.

14. Горощенко Б.Т., Дьяченко A.A., Фадеев H.H. Эскизное проектирование самолета. -М.: Машиностроение, 1970.

15. Демидов B.C. Расчет аэродинамических характеристик самолета: Методические указания к курсовой работе по аэродинамике летательных аппаратов. -М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1971.- 119с.

16. Игнатьев С.Г. К расчету поляры крыла большого удлинения при докритических числах М. -Труды ЦАГИ, вып.1921, 1978.

17. Иродов Р.Д., Старкова Э.В. Статистическая формула для расчета несущих свойств крыла при дозвуковых скоростях потока. -Труды ЦАГИ, вып.2146, 1982.

18. Капковский Я. Летающие крылья. -М.: ДОСААФ СССР, 1988,- 127с.

19. Красильщиков П.П. Практическая аэродинамика крыла. -Труды ЦАГИ, вып. 1479, 1973.

20. Краснов Н.Ф. Аэродинамика. 4.1. Основы теории. Аэродинамика профиля и крыла.: Учебник для студентов втузов. -М.: Высш. школа, 1980. -495с.

21. Кюхеман Д. Аэродинамическое проектирование самолетов. Пер. с англ./ Пер. H.A. Благовещенский, Г.И. Майкапар; Под ред. Г.И. Майкапара. -М.: Машиностроение, 1983. -656с.

22. Лебедев A.A., Чернобровкин Л.С. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. -М.: Оборонгиз, 1962.- 548с.

23. Лигум Т.И. Аэродинамика самолета Tv-134A-3 (Б-3) -М.: Транспорт, 1987. -261с.

24. Миеле А. Механика полета, т.1 -М.: Наука, 1965,- 408с.

25. Микеладзе В.Г., Титов В.М. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и ракет: Справочник. -М.: Машиностроение, 1990.- 144с.

26. Мхитарян А.М. Аэродинамика. -М.: Машиностроение, 1976.- 448с.

27. Нгуен Дык Кыонг Расчет индуктивного сопротивления летательного аппарата пространственной компоновки: Научно-методические материалы по аэродинамике летательного аппарата. -М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1980.

28. Нилсен Дж. Аэродинамика управляемых снарядов: Перевод с английского. Под ред. В.Г. Микеладзе. -М.: Оборонгиз, 1962.- 474с.

29. Основы автоматизированного проектирования самолетов: Учеб. пособие для студентов авиационных специальностей вузов./ С.М. Егер, Н.К. Лисейцев, О.С. Самойлович. -М.: Машиностроение, 1986. -232с.

30. Основы прикладной аэрогазодинамики. Кн.1. Аэродинамика крыла (профиля), корпуса и их комбинаций: Учеб. пособие для техн. вузов/ Н.Ф. Краснов, Е.Э. Боровский, А.И. Хлупнов; Под ред. Н.Ф. Краснова. -М.: Высш. шк., 1990. -336с.

31. Остославский И.В., Титов В.М. Аэродинамический расчет самолета. -М.: Оборонгиз, 1947.

32. Проектирование самолетов: Учебник для вузов/ С.М. Егер, В.Ф. Мишин, Н.К. Лисейцев и др. Под ред. С.М. Егера. -М.: Машиностроение, 1983.- 616с.

33. Проектирование гражданских самолетов: Теории и методы/ И .Я. Катырев, М.С. Неймарк, В.М. Шейнин и др.; Под ред. Г.В. Новожилова. -М.: Машиностроение, 1991. -672с.

34. Расчет аэродинамических характеристик самолета: Учебное пособие/ под ред. М.И. Ништа. -М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1994.

35. Самойлович О.С. Формирование области существования самолета в пространстве обобщенных проектных параметров: Учебное пособие по курсу "Проектирование самолетов".-М.: МАИ, 1994.- 56с.

36. Самойлович О.С. Автоматизация проектно-конструкторских работ в авиастроении. -М.: Изд-во МАИ, 1990.

37. Самойлович О.С. Перспективы развития дальних магистральных пассажирских самолетов. Aerospace MAI Journal. Moscow, 1997.

38. Самойлович О.С. Формирование облика самолета в системе автоматизированного проектирования. -М.: Воениздат, 1979.- 140с.

39. Самойлович О.С., Стрелец Д.Ю. Расчет коэффициента Освальда на этапе предварительного проектирования. Труды научных чтений. Военно-воздушная инженерная академия имени Н.Е.Жуковского. Москва, 1997.

40. Самойлович О.С., Стрелец Д.Ю. Основы формирования области существования самолета в пространстве проектных параметров. -Полет, 1998, N3.

41. Стрелец Д.Ю. Метод расчета коэффициента Освальда крыла на этапе формирования первоначального облика самолета., Моск. авиац. ин-т., 1997. -Деп. в ВИНИТИ N 3144 В97 от 28.10.97.

42. Стрелец Д.Ю. Определение составляющих коэффициента Освальда крыла простой формы в плане на этапе предварительного проектирования., Моск. авиац. ин-т., 1997. -Деп. в ВИНИТИ N 3145 В97 от 28.10.97.

43. Торенбик Э. Проектирование дозвуковых самолетов: Пер. с англ./ Пер. Е.П. Голубков. -М.: Машиностроение, 1983.- 648с.

44. Штейнберг Р.И. Приближенный метод определения подъемной силы крыльев при дозвуковых и околозвуковых скоростях полета. -Труды ЦАГИ, вып. 1577, 1974.

45. Штейнберг Р. И. Приближенный метод определения нелинейных изменений подъемной силы крыльев малого удлинения при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. -Труды ЦАГИ, вып. 1645, 1973.

46. Daniel P.Raymer. Aircraft Design: A Conceptual Approach. AIAA Education Series. Washington, 1993.

47. Roskam J. Airplane Design. The University of Kansas. Lawrence, Kansas,1987.

48. O.Samoylovich. Forming of the Area of aircraft existence in design parameters space. Second Seminar on RRDPAE '96. Warsaw. 1997.

49. Schemensky R.T. Empirical methods, vol.1, AFFDL-TR-73-144.1. МАТЕРИАЛЫ О ВНЕДРЕНИИ

50. В данном разделе представлены документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы в этих организациях.

51. АВИАЦИОННЫЙ НАУЧНО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС «МиГ»

52. Филиал Государственного унитарного предприятия Московского авиационного производственного объединения «МИГ»

53. ФАКС: [phone] ТЕЛ.: [phone]. АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО1. ОКБ СУХОГО125284 Москва, улЛоликарпова 23А-Тел.: [phone]'Факс: [phone]*Телекс: 414716SUHOI SU-Телетайп 417608, 112066 "КУЛОН"на №.1. Г~