上海充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 下本文设计的改进。 鉴于传统倾转旋翼机所占用机场的宽度实为翼展长加上螺旋桨直径，而机翼外侧的螺旋 桨下方没有机翼。因此可以在机翼外侧再加一段长度不超过螺旋桨半径的机翼，既增大了展 弦比，改善了巡航性能，又不增加飞机的占场面积（见图7）。 4m 19.35m 0.95m 图7改进布局（停泊在机场中的情形） 由于倾转旋翼机起飞时产生的下降气流会冲击机翼而使得上升时所需拉力增加，为了避 免新增机翼导致额外的拉力增加，将新增机翼设计为可随发动机同时旋转，而为了保证结构 强度和避免过渡状态时失速，内侧机翼不进行旋转（见图8）。这样在机翼面积不变的情况 下，利用改进布局所设计的飞机在起飞时，受到下洗气流冲击的机翼面积也减小了，从而也 改善了起飞性能。 11.35m 图8改进布局（起飞时的情景） 3.2机身设计 在选定机身外形时，对于低速飞机，主要考虑内部装载的需要，同时还有结构与气动的 影响。 第11页共57页
【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 第 11 页 共 57 页 下本文设计的改进。 鉴于传统倾转旋翼机所占用机场的宽度实为翼展长加上螺旋桨直径，而机翼外侧的螺旋 桨下方没有机翼。因此可以在机翼外侧再加一段长度不超过螺旋桨半径的机翼，既增大了展 弦比，改善了巡航性能，又不增加飞机的占场面积（见图 7）。 图 7 改进布局（停泊在机场中的情形） 由于倾转旋翼机起飞时产生的下降气流会冲击机翼而使得上升时所需拉力增加，为了避 免新增机翼导致额外的拉力增加，将新增机翼设计为可随发动机同时旋转，而为了保证结构 强度和避免过渡状态时失速，内侧机翼不进行旋转（见图 8）。这样在机翼面积不变的情况 下，利用改进布局所设计的飞机在起飞时，受到下洗气流冲击的机翼面积也减小了，从而也 改善了起飞性能。 图 8 改进布局（起飞时的情景） 3.2 机身设计 在选定机身外形时，对于低速飞机，主要考虑内部装载的需要，同时还有结构与气动的 影响
上海充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 3.2.1 机身截面设计 由于所设计的飞机是小型的商务型飞机，因此在座位上应尽可能宽敞、舒适一些一一这 作为机身宽度设计的首要要求。乘客座位设计如图9和图10所示。由于机务人员座位安排 在机头处，不做详细说明。 行李柜 500P 1800@ 800 座位 5508 图9座位俯视图 12 56 900@ 办公桌 行李柜 3808 800日 图10座位侧视图 考虑到飞机长细比的要求，飞机不可太宽，因此将行李架的设计放在了座位的前方。由 于是商务型飞机，设计时为每个座位配置了一个办公桌，可在需要时翻下来使用，旋转最大 角度为56度。座位也设计为可调整角度的形式，最大调整角度为12度。此外，这种设计还 可以将行李柜与座位连接起来构成可以平躺下的作为，供乘客休息。这个想法参考自如今大 多数大飞机的头等舱座位设计，如图11所示的波音777头等舱座位。 第12页共57页
【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 第 12 页 共 57 页 3.2.1 机身截面设计 由于所设计的飞机是小型的商务型飞机，因此在座位上应尽可能宽敞、舒适一些——这 作为机身宽度设计的首要要求。乘客座位设计如图 9 和图 10 所示。由于机务人员座位安排 在机头处，不做详细说明。 图 9 座位俯视图 图 10 座位侧视图 考虑到飞机长细比的要求，飞机不可太宽，因此将行李架的设计放在了座位的前方。由 于是商务型飞机，设计时为每个座位配置了一个办公桌，可在需要时翻下来使用，旋转最大 角度为 56 度。座位也设计为可调整角度的形式，最大调整角度为 12 度。此外，这种设计还 可以将行李柜与座位连接起来构成可以平躺下的作为，供乘客休息。这个想法参考自如今大 多数大飞机的头等舱座位设计，如图 11 所示的波音 777 头等舱座位
上濟充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 图11波音777-300ER头等舱座位 (来源：htp:∥men.ycwb.com/2010-09/01/content27104067.htm) 本设计的飞机座位的尺寸大小设计直接参考自波音747-400商务舱座位的尺寸，具体数 据如图12所示： 波音B747-400全客机(344个座位) 头等舱：1-3排：10个座位公务舱：11-14排，80-85排：42个座位经济舱：31-62排：292个座位 cL运卷四g君四Lg 型置需雪置。· 机置 312nA3070 ■失等■公务轮 ■经济能 。出洗室 G厨房 e衣酯同 ◆婴儿腰蓝挂点位置 ▲生出口 头等舱 商务舱 经济舱 座位数 10座 42座 292座 座位间距 80英寸 60英寸 33英寸 座持宽度〔坐垫尺寸) 21英寸 20.5英寸 18英寸 座持倾斜度〔莹青抑角) 180度全平 169度斜平 117度 扶手放下后床垫宽度 23英寸 23.5英寸 放平时床的K度 80英寸 71英寸 容量（座位总数） 344座 图12波音747-400全客机座位尺寸 本设计的预期设计乘客数为10人（见第二章：设计目标）。座位的布局如图13所示。 第13页共57页
【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 第 13 页 共 57 页 图 11 波音 777-300ER 头等舱座位 （来源：http://men.ycwb.com/2010-09/01/content_2710406_7.htm） 本设计的飞机座位的尺寸大小设计直接参考自波音 747-400 商务舱座位的尺寸，具体数 据如图 12 所示： 图 12 波音 747-400 全客机座位尺寸 本设计的预期设计乘客数为 10 人（见第二章：设计目标）。座位的布局如图 13 所示
上濟文通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 11800 200 500日 图13座位布局设计图 由此可见，机身宽度至少需要2×0.55+0.5=1.6m,机身长度至少需要11.8m。机身 截面设计如图14所示。机身直径设计为d,=2m。 2000 9008 200h 500 600m 图14机身截面示意图 另外，设计的飞机除了可以用作商务飞机，在需要的时候亦可作为救灾、运送物资等作 第14页共57页
【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 第 14 页 共 57 页 图 13 座位布局设计图 由此可见，机身宽度至少需要 2 0.55 0.5 1.6 m ，机身长度至少需要 11.8m 。机身 截面设计如图 14 所示。机身直径设计为 2 f d m 。 图 14 机身截面示意图 另外，设计的飞机除了可以用作商务飞机，在需要的时候亦可作为救灾、运送物资等作
上濟充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 用。因此，将飞机座位设计成滑轮式固定，在救灾时可以将座位的间距收缩，腾出空间存放 救灾物资。 3.2.2 机身长度估计 有以下的经验公式可以用来估计机身长度的大小： L=A.W (1) 对于鱼鹰飞机，取A=0.190,C=0.45。W0=8874.73kg代入后可求得L=12m。 之前所设计的11.8m在可许范围之内。 3.2.3长细比验证 对于亚音速飞机，机身主体部分的长细比通常为入=6~9。在上面的设计中，长细比 的大小为乙，设计= L1_12=6,符合设计要求。 2 3.3起落架设计 对于本次设计的飞机，虽然基本上是垂直起落，但不排除需要助跑起飞的情况，因此依 旧设计成轮胎式的起落架。 起落架的设计要求，主要由起飞降落要求、减震要求、收缩回机身的空间要求等方面来 决定。本次设计的飞机虽然飞行速度不高，但为了尽可能减少飞行阻力，依旧设计为可以收 回型的起落架。 起落架的形式主要分为前三点式、后三点式、自行车式等等。后三点式的起落架被较为 广泛的应用。因此本次飞机设计为后三点式的起落架。 3.4尾翼布局 常用的尾翼布局包括：常规布局，T型，V型，十字型和H型等。参考布局中，V-22 采用H型布局而BA-609采用T型布局。考虑到倾转旋翼机和不同民用飞机相比具有控制难 度较大的特点，而H型翼与V型翼相比，垂尾面积更大，方向舵面积也更大，故采用稳定 性和控制性较好的H型尾翼。 第15页共57页
【飞行器设计】课程大作业报告：民用倾转旋翼机设计 第 15 页 共 57 页 用。因此，将飞机座位设计成滑轮式固定，在救灾时可以将座位的间距收缩，腾出空间存放 救灾物资。 3.2.2 机身长度估计 有以下的经验公式可以用来估计机身长度的大小： C L A W f TO (1) 对于鱼鹰飞机，取 A 0.190 ，C 0.45。 8874.73 W kg TO 代入后可求得 12 L m f 。 之前所设计的 11.8m 在可许范围之内。 3.2.3 长细比验证 对于亚音速飞机，机身主体部分的长细比通常为 6 9 f 。在上面的设计中，长细比 的大小为 , 12 6 2 f f f L d 设计 ，符合设计要求。 3.3 起落架设计 对于本次设计的飞机，虽然基本上是垂直起落，但不排除需要助跑起飞的情况，因此依 旧设计成轮胎式的起落架。 起落架的设计要求，主要由起飞降落要求、减震要求、收缩回机身的空间要求等方面来 决定。本次设计的飞机虽然飞行速度不高，但为了尽可能减少飞行阻力，依旧设计为可以收 回型的起落架。 起落架的形式主要分为前三点式、后三点式、自行车式等等。后三点式的起落架被较为 广泛的应用。因此本次飞机设计为后三点式的起落架。 3.4 尾翼布局 常用的尾翼布局包括：常规布局，T 型，V 型，十字型和 H 型等。参考布局中，V-22 采用 H 型布局而 BA-609 采用 T 型布局。考虑到倾转旋翼机和不同民用飞机相比具有控制难 度较大的特点，而 H 型翼与 V 型翼相比，垂尾面积更大，方向舵面积也更大，故采用稳定 性和控制性较好的 H 型尾翼