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Flying wing – problems and decisions 飛 翼問題和 決定

Flying wing – problems and decisions 飛 翼問題和 決定. 指導老師 : 沈毓泰 　　組員 : 楊明祥 陳 有 朋 　　　　　蕭文賢 日期 : 20140430. 目錄. 摘要 引言 初步研究 目前調查 IWB 方案 特點 結語. 摘要. 1 . 選擇固件主要設計 方案 2 . 氣動布局 3 . 結構 概念 4 . 背後理念的配置與分析 5 . FAR-25. Federal Aviation Regulations 美國聯邦 航空法規 關於適 航及環保標準. 引言. 1 . 降低票價

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Presentation Transcript

  1. Flying wing – problems and decisions飛翼問題和決定 指導老師: 沈毓泰 　　組員:楊明祥 陳有朋 　　　　　蕭文賢 日期:20140430

  2. 目錄 • 摘要 • 引言 • 初步研究 • 目前調查 • IWB方案特點 • 結語

  3. 摘要 • 1.選擇固件主要設計方案 • 2.氣動布局 • 3.結構概念 • 4.背後理念的配置與分析 • 5.FAR-25 Federal Aviation Regulations 美國聯邦航空法規 關於適航及環保標準

  4. 引言 • 1.降低票價 • 2.緩解大型機場問題 1.體重效率的下降 2.機場基礎設施 降低15~20%的金額

  5. 1.將空間容納入機翼裡 • 2.增加中心部分結構深度

  6. 初步研究 • 機翼構造 • 弦外翼參數 • 動力裝置的類型及結構 • 結構概念 • 合理的飛機尺寸 初步概念設計:1.引擎位在超過後半中心部位 2.直尾翅設置在翼尖上 3.減少機頭和機尾的重量 4.承載940名乘客 5.在0.8馬赫下飛行10,000公里

  7. 機翼構造 • 利用3個不同的模型來執行空氣動力學之實驗，位於TsAGI(中央流體力學研究院)進行低速風洞測試，測試結果為圖3所示。 減少中間部位翼展優點： 1.減少震波阻力 2.增加翼展的升力 3.減輕作用於乘客在X旋轉和 橫縱向的負載 減少中間部位翼展缺點： 1.減少大型結構深度，機翼重量 增加 2.部分相鄰的翼弦，導致某些誘 導阻力增加 3.客艙的伸長，其結果導致重心 加寬範圍，增加調整損失

  8. 弦外翼參數 • 整體來說它的功能和控制單元的安排是和XB-35、YB-49相同，這兩架飛機是由諾斯羅普公司在40年代所開發的。

  9. 主要利用簡單的鉸鏈來安裝襟翼位於靠近重心的位置，已盡量減少負俯仰力矩，可以由翼尖來微調升降副翼(圖4)。

  10. 動力裝置的類型及結構 • 引擎被設置在超過機翼中心後緣的掛架，這樣的設計被認為是最好的，不僅可以降低客艙噪音，當旋轉元件故障時也能增加乘客安全。

  11. 雖然後置引擎及槳扇引擎的配合，有助於降低油耗量但細部實驗分析後，發現以下缺點: • 1.為了彌補機頭向下的俯仰力矩，引擎這樣的佈置是有問題的，會導致引擎 • 的推力在起飛時嚴重損失升力 • 2.對於後置引擎的飛機不能接受測流槽不穩定，或在任何情況下，飛機載重 • 不同時，導致重心位置過寬且分散 • 3.對於相連接的引擎佈置，若其中一個故障，其他的引擎也會接連失效 • 4.無法達到所要求的巡航馬赫

  12. 結構概念 • FW客機的主要特徵是客艙的佈置在機翼中間部位，經過計算顯示出，機翼中間部位採用相當大量的上下面板，能夠使其同時間承載壓力和彎曲負荷。 • 使用平板吸收外部負載，以及圓柱型殼吸收客艙壓力的概念，在圖5、6中可呈現合理的區域。

  13. 合理的飛機尺寸 當定義一架合理的飛機尺寸(客機)，耗油量和DOC(每英里票價)是作為成本因素的衡量標準，具有650-700名乘客的傳統客機，其獲利幾乎很少(圖7)。 而在實驗方面測試結果證實FW設計可以達到非常高的巡航馬赫，相對於傳統客機約高出20~25%。在同一時間，高攻角的狀態也更有利於升力和力矩特性。

  14. 目前調查 • 需求定義 • 替代配置方法 • 飛機替代變數比較

  15. 需求定義 • 初步階段獲得的結果,考慮到合作者的規格和技術水平去定義如下表: 而依現在技術，機翼(FW)概念設計的可行性，影響最大的關鍵技術為: •空氣動力的佈局 •機身/引擎的干擾 •系統提供穩定性，可控性和飛行安全 •中央翼段結構 •氣體動彈性和顫動 •FAR-25乘客緊急逃生的客艙佈置 •機場基礎設施​​的相容性 ACN: 飛機於跑道因各種因素，相互適應的具體數值。

  16. 替代配置方法 • 為了更徹底查清設計問題，我們決定了要考慮多種可能的配置，透過混合動力配置來改良傳統。四個開發配置如下: 配置1(常規)： 這是一個傳統配置在尾部的設計，該乘客容納在機身的兩個階層內。

  17. 配置2(混合部局IWB): • IWB配置的總體視圖，主要特點如下： • 一體化機翼/機身結構 • 相對於中心機翼厚度大的絕對結構深度 • 簡化各艙的緊急出口配置 這個配置已經演變成基本配置。它是一個縮短機身和擴大的中心部分機翼的結合。約40％的總乘客被容納在中心翼部。其餘乘客被放置在了其他機身甲板。

  18. 配置3(LB): 該配置具有中心翼機身寬度大，乘客被容納在一個階層的，而下層為服務單位和貨艙。 其主要特點如下： •缺少上部客艙甲板 •大量貨物集中於貨運板 •廚房轉移到下層可方便服務乘客 •起落架縮短並使起飛的迎腳無限制

  19. 配置4(FW): 此配置最接近於“飛翼”定義，這裡所有的乘客容納在一個寬大的中央部分。其主要特點如下： •缺少上部客艙甲板， •通順串連控制台和中間部分

  20. 飛機替代變數比較 • 比較參考點: • •空氣動力學效率 • •重量效率 • •燃油效率 • •操作特性 • •巡航時客艙地板坡度 • •緊急出口的最大距離 • •貨物容納數量 • •經營重心範圍 如圖配置第2，3，4（IWB佈局，LB和FW）實際上已經與空氣動力效率相同在M = 0.8

  21. 重量效率比較

  22. 操作和其他特點比較 根據以上採用的標準比較，最後決定IWB方案，其中： •包括所有有關FW型的結構特殊性 •在經營和生產方面與傳統的飛機，有 許多共同的特點，圓滿解決了緊急疏 散問題 •優越的技術和經濟條件

  23. IWB方案特點 • 基本數據 • 重量範圍 • 緊急疏散

  24. 基本數據

  25. 重量範圍 飛行時中心與重心位置的空氣動力變化

  26. 緊急疏散 • FAR-25規定: • 緊急逃生口，應使用不超過50％的出口 • 座位到逃生口最大距離不能超過18.3m

  27. 結語 • 已經進行了多次定義上的配置和FW型飛機具有超強的高載客量的特徵調查，結果證實，FW型飛機與傳統飛機在技術與經濟相比是具可行性的。而在作者看來，混合佈局(IWB)，它代表一個“純粹”的FW和傳統的飛機之間的綜合是最具競爭力的概念。

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