大型战略运输机设计.doc

1、大型战略运输机设计项目：大型战略运输机设计组长：组员：班级：01010703日期：目 录第1章前言4第2章 设计任务书72.1 设计要求错误！未定义书签。2.2概念草图错误！未定义书签。第3章 初步设计83.1初始参数：83.1.1起飞重量W0的估算83.1.2飞机升阻特性估算- 21 -3.1.3推重比的确定- 23 -3.1.4翼载荷的确定- 25 -第4章：气动布局- 27 -4.1 总体气动布局- 27 -4.2 翼型的选择- 27 -4.3机翼参数- 28 -4.4机身参数- 29 -4.5垂尾参数- 30 -4.6平尾参数- 32 -4.8操纵面参数- 36 -第5章：机舱及装载布

2、置- 39 -5.1驾驶舱布置- 39 -5.2货仓布置- 40 -第6章：动力装置- 40 -6.1 发动机选择- 40 -第7章：起落装置- 44 -7.1起落架设计- 44 -第8章：重量特性估算- 46 -8.1 飞机重量分配- 46 -8.2 重量估算- 47 -第9章：飞机性能分析- 49 -9.1气动数据的估算- 49 -9.2飞机的升阻特性- 51 -9.2.1 最大升力系数- 51 -9.3平飞阻力特性- 51 -9.3.1平飞需用推力- 51 -9.5 起飞着陆性能：- 53 -9.5.1起飞性能- 53 -9.5.2着陆性能- 54 -第10章 成本分析- 57 -第11

3、章 结束语- 59 -第1章前言在当今世界军事强国中，大中型军用运输机，我们习惯称之为大运，是其军用飞机中的重要机种之一，在规模化军事行动中有着举足轻重的地位。这类机型具有快速运送大量兵员、武器装备和其他军用物资到作战前线的能力，确保部队战略机动、战术投送的规模化、快捷性和突然性，在近年来多次现代战争中发挥了至关重要的作用。由于大型军用运输机用途广泛，因此还可作为空中预警机、空中加油机、电子干扰机、海上巡逻机。特种任务飞机等支援机型的改装基础平台。因此，各世界大国都把自行研制和拥有大中型军用战略运输机，作为本国空军是否具备战略运送能力、是否具备快速机动能力的标志；而由此类飞机改装的大量支援机队

4、作为空中作战的力量倍增器，可以使得战局在最大程度上朝着对己方有利的方向发展。在以信息化为主导的现代战争中，由于战争的突发性强、强度高、节奏快、物资消耗巨大，从而对作战部队的快速反应、机动作战能力和持续作战能力等提出了新的、更高的要求。一个国家空中输送能力的大小，在某种程度上已逐步成为决定战争胜负的重要因素之一。现代大型军用运输机大都具备了强劲的发动机和良好的空气动力特性，其巡航速度一般可达800900千米时，是陆上运输速度的15倍，海上运输速度的25倍，因此可以说是这三种运输手段中最快捷的。现代大型运输机的航程已达数千甚至上万千米。基本可实现跨洲际部署，经空中加油后，可实施全球性运输。所以，军

5、用运输机尤其是大型军用运输机的装备数量、技术水平和运载效能已成为衡量一个国家是否具备“战略空军”能力的重要标志。从近年来发生的几场高技术局部战争来看，大型军用运输机均率先出动，动用的规模已接主战飞机。大规模应用大型运输机，直接提高了整个部队的机动和快速反应能力，加强了对战争进程的控制能力，增强了部队的持续作战能力。据统计，在1991年的海湾战争中，美国使用的军用运输机和临时征用的民用运输机共向海湾地区运送了539000吨的货物和近50万名各类作战人员，执行了14000次远程运输任务。即使在是作战行动相对分散的阿富汗反恐战争中，美国动用的大型军用运输机如C-5和C-17。也达到了140架。在伊拉

6、克战争中，美国出动C-17、C-130、C-5。C-141等大中型运输机，执行了2万余架次的飞行任务，运送兵力约30万人次，运送货物12万吨。美军的强大空运能力为实现其战略构想创造了条件，也满足了战场中快速机动运输的要求。综合分析来看，现代化大型军用运输机在现代化战争中的主要作用如下：一是能够实现作战部队的快速部署。大型军用运输机由于速度快、运载能力大、航程远，因而可以快速空运兵员、作战装备与军用物资到达指定地点，对作战部队实施快速部署或补充。以尽快形成对敌方的最大战略威慑。当威慑力量起到作用时。甚至可以免动兵戈，而当这种部署不能震慑敌对势力时，这支威慑力量就可以迅速投入战斗。在海湾战争中，美

7、第82空降师领命后在48小时内从美本土启程，跨洲越洋，远程奔袭上万千米，作为快速机动力量首先进入沙特，第101空中突击师也紧随其后。紧急部署于海湾地区，对后来军事行动的展开起到了举足轻重的作用。在海湾战争的空降作战中，多国部队把主降地点选择在伊拉克纵深处。该处伊军的防御力量薄弱，同时又关联伊军纵深的要害目标。多国部队占领该处后，建立“眼镜蛇”前方作战基地，以此为跳板，采取“蛙跳”战术，迅速突入到幼发拉底河畔，协助地面部队切断伊军的退路，为击溃伊军创造了先决条件。二是能够使部队保持持续作战能力。由于高技术武器装备在现代战争中的大量应用，装备、弹药、油料和其他物资等消耗量异常大，如果不能提供及时的

8、补给和更替。很可能会对战争的结局产生致命影响。在伊拉克战争初期，由于美军第3机步师推进速度过快，后勤补给一度出现困难。为尽快摆脱战场被动局面，美军使用其最先进的C-17大型战略运输机，给第3机步师及时运送了弹药、食品、药品等物资，缓解了供求矛盾。据不完全统计，美军在海湾战争中总计消耗各类物资高达3000多万吨，是整个朝鲜战争的近50倍。由此看来。要保持部队的持续作战能力，就必须有便捷、快速、高效的大型空运保障力量做支撑。三是能够保障执行特种作战以及和平时期执行抗震救灾和国际人道救援等任务。大型军用运输机由于持续航程远，因此在战时可以把执行特种作战任务的成建制部队投放到特定区域，有时甚至连同人和

9、装备同时投运，极大的提高了战争的突然性和有效性。而在越来越多的抗震救灾和国际人道救援行动中，大批的大型军用飞机在人员转移、救灾物资运送、救援人员和装备的运输等方面大显身手。在我国去年的四川汶川大地震中。除了我国的大型军用运输机把大批人员和物资运送到地震现场之外，美国的C-17大型军用运输机也曾把美国捐献的救灾物资空运到了四川汶川。根据分析资料显示。具备战略空运能力是现代化战争胜利的重要保障。美军的战略机动15%的运输量是由大型军用运输机来完成的，实施远程作战的战略轰炸机、战术战斗机等也主要依靠运输机来保障。美军运输机部队在历次海外战争中都发挥了重大作用。以2003年的伊拉克战争为例。其运输机部

10、队共执行任务约15940架次，运送了10余万吨物资和1327.6万兵员，空运的人员总数占美军参战人员总数的79%。可以看出大型运输机对我国国防的重大影响，所以研制一种大型战略运输机是我军的当务之急。现以美军C-5运输机为原型，设计一架适合我军的大型运输机。世界主要大型运输机部分数据C-5安-124安-225机长75.54米69.10米84 米机高19.85米21.08米18.1 米翼展67.88米73.30米88.40 米机翼面积576.0平方米628.00平方米905.0 平方米货仓长宽高36.91米5.79米4.09米36.0米6.4米4.4米43.0米6.4米4.4米使用空重169643

11、千克175000千克175000 千克最大商载118387千克150000千克250000 kg最大燃油重量150815千克230000千克15400千米最大起飞重量379657千克405000千克640000 千克最大速度919千米/小时865千米/小时850 千米/小时巡航速度908千米/小时800850千米/小时750 千米/小时起飞滑跑距离2530米2520米3500 米着陆滑跑距离725米900米最大有载航程5526千米4500千米4000 千米最大燃油航程16500千米14000 千米实用升限10895米10000 米第2章 设计任务书2.1主要设计目标设计一种大型运输机，该机具有

12、载重量大，飞行寿命长，可靠性和维修性好及能迅速将部队运输到主要军事基地和前线基地的特点，必要时也可以进行战术运输和战略空投，航程在5000公里以上，能够极大的提高部队的机动性和快速反应能力。2.2目的与用途大型军用运输机具有快速运送大量兵员、武器装备和其他物资的能力，能确保部队战略机动、战术投送的快捷性和突然性，在现代化战争中发挥过关键性的作用，并且成为了预警机、加油机、电子干扰机、海上巡逻机等重要机型的基础平台。2.3外形参数机长：75m机高：20m翼展：70m机翼面积：580m22.4重量参数有效载重：80000千克2.5飞行性能 巡航速度：810千米/小时(11000m高度)最大平飞速度

13、：850千米/小时巡航高度：912km实用升限：13000m 最大载重航程：5000km起飞距离：2000m着陆距离：900m2.6货舱尺寸:高度：4m宽度：5m长度：29m容积：560立方米2.7使用寿命使用飞行寿命为50000飞行小时或8000次起降，机体寿命达20年。第3章 初步设计3.1初始参数： 3.1.1起飞重量W0的估算一.飞机起飞重量的构成以及近似计算过程的草图或初始布局 和CD0发动机的SFC设计目标机翼几何参数选择和“e”估算T/W和W/S每一段任务的.W0推算每一任务段的WfW0计算参数选择迭代求解框图如下：W0为飞机的起飞总重，它由以下几部分组成：Wp为有效载荷(含乘员

14、)重量Wf 为燃油重量，包括任务燃油(可用燃油)、备份燃油(安全余油)及死油三部分；We为空机重量，主要包括结构(机体、起落架、操纵系统等)重量、动力装置重量及设备重量三部分；因为：所以：其中：、分别称为燃油重量系数、空机重量系数。在有效载重Wp已知的情况下，求出空机重量系数和燃油重量系数 (或燃油重量)，就可求出。二.空机重量系数空机重量系数We /W0 采用统计方法给出，其值大致为0.30.7，战斗机为0.350.45。对于用常规金属材料制造的飞机，We /W0的拟合公式为： 由于We /W0随起飞重量的增加而减小，所以C0。三.燃油重量系数 飞机所需要的燃油量，取决于飞行任务(航程/活动半径)、飞机外形(气动特性)、发动机特性(耗油率、推力)及飞行状态(速度、迎角)等。Wf 或Wf /W0一般不能采用统计方法给出(误差太大)，通常用飞行剖面分析法来确定，不同飞行剖面的耗油量是不同的。四.最大升阻比(L/D)max 的估算升阻比是气动效率的量度，亚音速时，升阻比L/D直接取决于2个设计因素：机翼翼展（或展弦比）和浸湿面积机翼翼展（或展弦比）决定诱导阻力的大小，而浸湿面积决定摩擦阻力的大小。机翼的展弦比大致选为10;浸湿面积比S浸湿/S参考大致为7；浸湿展弦比约为10/7 即1.