上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 超音速客机的设计 上游充通大 飞行器设计课程设计研究论文 论文题目： 超音速客机的设计 指导教师： 宋文滨 组员：孙玮(5097149048)：刘晓慧(5100209027)：卿泽旭 (5100209153):张宇轩（组长）(5101109105)：沈定东5101309040： 邱菊芳(5104139002) 学院（系）： 航空航天学院
超音速客机的设计 飞行器设计课程设计研究论文 论文题目： _超音速客机的设计 指导教师 ： 宋文滨 组员：孙玮（5097149048）；刘晓慧（5100209027）；卿泽旭 （5100209153）；张宇轩（组长）（5101109105）；沈定东(5101309040)； 邱菊芳（5104139002） 学院（系）： 航空航天学院
上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 超音速客机的设计 超音速客机的设计 摘要 本文通过对当今超音速客机市场进行调研后，设计出自己的超音 速飞机来满足市场需求。基于对传统的超音速客机的局限性分析后， 我们采取更加新颖独特的飞机造型，双向三角翼翼型以及超音速及亚 音速下采用不同的飞行模态来提高飞行效率。而基于CD进行气动特 性验证以及对相关飞行参数和油耗参数的计算后，我们的飞机与传统 的超音速客机相比拥有更好的气动效率，更小的噪音，更低的油耗及 相对高的性价比，因此在投入市场后，与当今的长途客机相比，将会 有更强的竞争力。 关键词：超音速客机，双向三角翼翼型，变飞行模态，高气动效率， 高性价比
超音速客机的设计 超音速客机的设计 摘 要 本文通过对当今超音速客机市场进行调研后，设计出自己的超音 速飞机来满足市场需求。基于对传统的超音速客机的局限性分析后， 我们采取更加新颖独特的飞机造型，双向三角翼翼型以及超音速及亚 音速下采用不同的飞行模态来提高飞行效率。而基于 CFD 进行气动特 性验证以及对相关飞行参数和油耗参数的计算后，我们的飞机与传统 的超音速客机相比拥有更好的气动效率，更小的噪音,更低的油耗及 相对高的性价比，因此在投入市场后，与当今的长途客机相比，将会 有更强的竞争力。 关键词：超音速客机，双向三角翼翼型，变飞行模态，高气动效率， 高性价比
上游充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 超音速客机的设计 DESIGN OF A SUPERSONIC PASSENGER TRANSPORT ABSTRACT This report has the intension of designing our own unique supersonic commercial aircraft to accommodate to the flourishing supersonic aircraft market after an investigation on the current ones.We will employ a novel aircraft configuration,bi-directional flying wing and distinct flight modes according to whether it is on supersonic flight or on the subsonic flight to enhance the flight efficiency of our aircraft based on the analysis of limitations of conventional supersonic aircraft.It can be verified via CFD and calculations of some aerodynamic and fuel-consuming parameters that our exclusive supersonic aircraft will be far more competitive than those long range aircrafts being at service due to a preferable lift and drag properties,low sonic boom,low fuel consumption,which all result in comparatively higher cost performances. KEY WORDS:supersonic commercial aircraft,bi-directional flying wings, different flight modes,high aerodynamic efficiency,high cost
超音速客机的设计 DESIGN OF A SUPERSONIC PASSENGER TRANSPORT ABSTRACT This report has the intension of designing our own unique supersonic commercial aircraft to accommodate to the flourishing supersonic aircraft market after an investigation on the current ones. We will employ a novel aircraft configuration, bi-directional flying wing and distinct flight modes according to whether it is on supersonic flight or on the subsonic flight to enhance the flight efficiency of our aircraft based on the analysis of limitations of conventional supersonic aircraft. It can be verified via CFD and calculations of some aerodynamic and fuel-consuming parameters that our exclusive supersonic aircraft will be far more competitive than those long range aircrafts being at service due to a preferable lift and drag properties, low sonic boom, low fuel consumption, which all result in comparatively higher cost performances. KEY WORDS: supersonic commercial aircraft, bi-directional flying wings, different flight modes, high aerodynamic efficiency, high cost
上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 超音速客机的设计 performances 目录 一.引言.… …1 二.市场背景分析 1 2.1国际旅游客运整体回暖… 1 2.2个别地区存在巨大的超音速客机潜力 …3 2.3巨大的时间优势.… .4 2.4合理改变航线可以消除音爆的影响， ..4 2.5飞机小容量将会有更大的市场潜力… .75 三.飞机名称，总体参数与飞行任务 6 四.飞机不同飞行模态介绍及外形，内部布局和说明 7 4.1飞机外形三维立体视图 ..7 4.2飞机三视图… .7 4.3亚音速模态与超音速模态介绍 8 4.4超音速翼型介绍… 9 4.5亚音速翼型介绍 .10 4.6副翼，小翼及纵向稳定性的验证 .11 4.6.1副翼的设计… .11 4.6.2小翼的设计. 14 4.6.3纵向静稳定性验证… .14 4.7机身形状及发动机位置选取 .16 4.7.1机身形状… .16 4.7.2发动机位置选择 16 4.8飞机机舱及起落架布局. .17 4.8.1机舱布局… 17 4.8.2起落架选择 18 五.飞机气动特性CFD分析及噪声影响 ..…18
超音速客机的设计 performances 目录 一．引言................................................................................................................................... 1 二．市场背景分析................................................................................................................... 1 2.1 国际旅游客运整体回暖................................................................................................ 1 2.2 个别地区存在巨大的超音速客机潜力........................................................................ 3 2.3 巨大的时间优势............................................................................................................ 4 2.4 合理改变航线可以消除音爆的影响............................................................................ 4 2.5 飞机小容量将会有更大的市场潜力............................................................................ 5 三．飞机名称，总体参数与飞行任务................................................................................... 6 四．飞机不同飞行模态介绍及外形，内部布局和说明 ....................................................... 7 4.1 飞机外形三维立体视图................................................................................................ 7 4.2 飞机三视图................................................................................................................... 7 4.3 亚音速模态与超音速模态介绍.................................................................................... 8 4.4 超音速翼型介绍............................................................................................................ 9 4.5 亚音速翼型介绍.......................................................................................................... 10 4.6 副翼，小翼及纵向稳定性的验证.............................................................................. 11 4.6.1 副翼的设计.......................................................................................................... 11 4.6.2 小翼的设计.......................................................................................................... 14 4.6.3 纵向静稳定性验证.............................................................................................. 14 4.7 机身形状及发动机位置选取...................................................................................... 16 4.7.1 机身形状.............................................................................................................. 16 4.7.2 发动机位置选择.................................................................................................. 16 4.8 飞机机舱及起落架布局.............................................................................................. 17 4.8.1 机舱布局.............................................................................................................. 17 4.8.2 起落架选择.......................................................................................................... 18 五．飞机气动特性 CFD 分析及噪声影响............................................................................. 18
上游充更大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 超音速客机的设计 5.1.基于1cem的飞机网格建立 18 5.1.1外流场计算域建立 18 5.1.2飞机与计算域的面网格建立 19 5.1.3体网格的建立… .20 5.2基于Fluent的后处理 20 5.2.1求解器设置 .20 5.2.2边界材料定义… .20 5.2.3初始化与迭代计算 .21 5.2.4获得升阻力特性曲线 .21 5.2.5亚音速模态模拟 .21 5.2.6音爆模拟分析 21 5.3气动性能结果分析… .21 5.3.1升阻力结果分析… .21 5.3.2音爆及噪声分析… .23 六.起飞推重比(TW)to与翼载荷WS估算. .…24 6.1起飞推重比（TW)to估计. …24 6.2翼载荷WS估算 .25 七.起飞/降落距离计算… .26 7.1相关计算参数 .26 7.2相关通用经验公式 .26 7.3起飞/降落距离计算 ...26 7.3.1起飞距离计算 .27 7.3.2着陆距离计算… 28 7.4跑道距离选取… 29 八.重量的计算… .29 8.1最大起飞重量计算 .29 8.2飞机各部分质量计算 .31 8.2.1机身质量 31 8.2.2机翼质量… .31
超音速客机的设计 5.1.基于 Icem 的飞机网格建立....................................................................................... 18 5.1.1 外流场计算域建立.............................................................................................. 18 5.1.2 飞机与计算域的面网格建立.............................................................................. 19 5.1.3 体网格的建立...................................................................................................... 20 5.2 基于 Fluent 的后处理................................................................................................ 20 5.2.1 求解器设置.......................................................................................................... 20 5.2.2 边界材料定义...................................................................................................... 20 5.2.3 初始化与迭代计算.............................................................................................. 21 5.2.4 获得升阻力特性曲线.......................................................................................... 21 5.2.5 亚音速模态模拟.................................................................................................. 21 5.2.6 音爆模拟分析...................................................................................................... 21 5.3 气动性能结果分析...................................................................................................... 21 5.3.1 升阻力结果分析.................................................................................................. 21 5.3.2 音爆及噪声分析.................................................................................................. 23 六．起飞推重比（ ） 与翼载荷 估算..................................................................... 24 6.1 起飞推重比（ ） 估计....................................................................................... 24 6.2 翼载荷 估算............................................................................................................ 25 七．起飞/降落距离计算....................................................................................................... 26 7.1 相关计算参数.............................................................................................................. 26 7.2 相关通用经验公式...................................................................................................... 26 7.3 起飞/降落距离计算.................................................................................................... 26 7.3.1 起飞距离计算...................................................................................................... 27 7.3.2 着陆距离计算...................................................................................................... 28 7.4 跑道距离选取............................................................................................................. 29 八．重量的计算..................................................................................................................... 29 8.1 最大起飞重量计算...................................................................................................... 29 8.2 飞机各部分质量计算.................................................................................................. 31 8.2.1 机身质量.............................................................................................................. 31 8.2.2 机翼质量.............................................................................................................. 31