两座飞机概念阶段重量估算方法

王琦

摘 要：在概念阶段制定两座飞机研制的各项指标中，起飞重量是一个关键要素，对两座飞机的各项总体参数有着决定性的影响。本文利用经验公式法，总结分析了各分类部件重量估算方法。建立了两座飞机起飞重量估算模型，分析了估算模型迭代方法及收敛性。

关键词：两座飞机；起飞重量；概念设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.185

1 引言

起飞重量是两座飞机设计重要目标也是飞机设计的起点。它不仅影响到飞机功重比和翼载荷等关键参数的选取，还决定两座飞机的基本尺寸、飞行性能和成本等。在两座飞机的概念设计阶段，估算起飞重量时很难考虑到所有组成部分的要求，由于所有组成部分的重量本身又取决于两座飞机起飞重量的大小，而两座飞机各组成部分的重量未定，又确定不了起飞重量。本文旨在分析两座飞机重量组成部分的同时，提出一种两座飞机起飞重量的估算方法。

2 两座飞机分类重量估算

2.1 结构重量

2.1.1 机翼重量

机翼是飞机的重要部件之一，其最主要作用是产生升力。机翼的重量与展弦比、翼型相对厚度、后掠角等几何参数以及最大使用过载、翼载的大小有关，同时还与机翼的形式有关。对于常规机翼重量估算采用Cessna方法。因为Cessna长期从事轻型飞机的生产制造，旗下有多款轻型飞机在售，并在全世界范围内广受欢迎。因此其方法用于两座飞机的重量估算较为可信。

2.1.2 机身重量

两座飞机机身主要由蒙皮、框和长桁等主要结构件，通过机械连接等方式进行连接。两座飞机机身结构的重量估算公式同样采用Cessna的方法。

2.1.3 尾翼重量

两座飞机尾翼的结构形式与机翼相类似，尾翼一般可分为垂直尾翼和水平尾翼。其重量估算公式为候鸟维方法。

水平尾翼 垂直尾翼

2.1.4 起落架重量

起落架就是两座飞机在地面停放、起落滑跑时用于支持两座飞机重量、承受相应载荷、吸收和消耗着陆撞击能量的起飞着陆装置。起落架的重量统计估算公式同样采用Cessna方法。

固定式起落架：

2.2 固定设备重量

由于飞机的类型和用途不同，各种飞机的固定设备项目差别很大，本文只针对两座飞机，因此估算方法采用Cessna的方法和分类。根据Cessna的分类两座飞机的固定设备重量主要包括操纵系统、电气系统等，其各组成部分重量统计估算公式。

（1）操纵系统重量

（2）电气系统

2.3 動力装置重量

两座飞机动力装置重量估算采用的是Torenbeek方法。由于两座飞机多采用活塞螺旋桨发动机，因此估算公式为：

2.4 燃油重量

两座飞机燃油重量主要包括任务燃油、备用燃油及死油。两座飞机上的燃油只有一部分可在执行任务时使用，称为任务燃油。其它燃油，包括各种设计规范所要求的储备燃油，以及不能抽出油箱的“死油”，不能在执行任务时使用。

3 起飞重量

通过上述计算，最终可得出两座飞机的起飞重量。

4 结论

本文对两座飞机的起飞重量进行了分类，并给出了两座飞机各分类部件重量估算公式，最后利用建立的两座飞机起飞重量计算模型。该方法的应用对两座飞机概念设计阶段起飞重量的估算及各分类部件重量分配有一定参考价值。

参考文献：

[1]飞机设计手册总编委会.飞机设计手册（第八册重量平衡与控制）[M].北京：航空工业出版社，2002.

[2]Dr.Jan Roskam.Aircraft Design.AIAA Education Series，1985.