推重比计算

推重比和翼载是影响飞机飞行性能的两个最重要的参数。优化这两个参数是初步设计版图完成后的主要分析和设计工作。但是,在初始设计布局之前,需要对翼载和推重比进行可靠的估算,否则优化后的飞机可能会与原布局相差太远,导致设计师重新设计,浪费大量的人力、资源和时间。

推重比计算

图1推重比和翼载是评价军用飞机性能的两个重要参数。

推重比的计算方法

推重比直接影响飞机的性能。推重比越高,加速越快,爬升越快,最大高度越高,转弯角速度越大。另一方面,飞机的发动机越大,在所有任务中消耗的燃油就越多,从而增加了已完成设计任务的飞机的起飞重量。推重比不是一个常数。在飞行过程中,随着燃油的消耗,飞机的重量不断减少。其次,发动机的推力也随高度和速度而变化。

图2无飞机起飞推重比的统计值

设计师在提到飞机的推重比时,通常是指海平面静止状态(零速)和标准掉漆条件下的推重比,也指设计起飞重量和最大油门状态下的推重比。在确定推重比的过程中,应注意避免将起飞推重比与其他条件下的推重比混淆。如果要求的推重比是在其他条件下得到的,就不能换算成起飞条件,以方便发动机数量和尺寸的选择。例如,当巡航推重比(T/W)是在设计过程中获得的,它可以通过下列公式转换:

飞机巡航时,处于水平匀速飞行状态。此时飞机的重量等于作用在飞机上的升力,推力等于阻力,所以推重比等于升阻比L/D的倒数,其计算公式如下:

当飞机处于爬升状态时,推重比的计算公式为:

一般来说,军用飞机的起飞滑跑距离会在技术要求中给出,所以推重比可以由起飞滑跑距离按下式确定。

推重比也可以根据最大水平飞行速度来确定。如果可以获得最大水平飞行速度和翼载,就可以计算出所需的推重比。相反,如果推重比已知,就可以得到所需的翼载。

选定飞机的推重比后,根据其不同的性质可以得到几个推重比,飞机的推重比取最大值。

翼载的计算方法

翼载是飞机的重量除以飞机的参考机翼面积。它会影响失速速度、爬升率、起降距离、悬停距离并决定设计升力系数。此外,它将通过影响浸湿面积和翼展来改变主力。对确定飞机总起飞重量有很大影响。如果翼载减小,机翼会变大,造成额外的主力和空飞机重量,导致完成任务的总起飞量增加。计算机翼载荷有几种方法:

无飞机起飞时的翼载统计

第一种是根据失速速度计算翼载。飞机失速是影响飞机安全的主要因素,失速速度直接由翼载和最大升力系数决定。在计算过程中,失速速度和翼载之间的关系可以用来计算满足失速性能的翼载。其计算公式为:

计算翼载的第二种方法是通过起飞距离来确定。起飞滑行距离是指机轮离地前的实际距离,正常起飞速度是失速速度的1.1倍。下面两个公式给出了给定起飞距离的最大允许翼载。

第三,根据机动过载确定翼载。飞机的机动性主要体现在一定高度和速度下的过载系数,机动性取决机的最大升阻比和发动机推力。一般来说,战斗机设计8或9 G作为最大使用过载,但这个过载必须对应一定的战斗重量。下面的公式给出了给定过载系数的最大允许翼载。

第四种方法是根据天花板确定翼载,其计算公式如下:

第五种方法是根据航程计算翼载。在给定条件下,可以计算螺旋桨飞机和喷气式飞机在最大航程时的翼载。

螺旋桨飞机的机翼载荷公式:

喷气式飞机的机翼载荷公式:

第六种方法是根据飞行时间确定翼载。其中,螺旋桨飞机在最大飞行时间的翼载可通过以下公式计算:

喷气式飞机最大飞行时间时的翼载可以用下列公式计算:

选择机翼翼载时,应根据飞机的不同性能要求计算翼载,并取最小值。

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