兩座飛機概念階段重量估算方法

王琦

摘 要：在概念階段制定兩座飛機研制的各項指標中，起飛重量是一個關鍵要素，對兩座飛機的各項總體參數有著決定性的影響。本文利用經驗公式法，總結分析了各分類部件重量估算方法。建立了兩座飛機起飛重量估算模型，分析了估算模型迭代方法及收斂性。

關鍵詞：兩座飛機；起飛重量；概念設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.185

1 引言

起飛重量是兩座飛機設計重要目標也是飛機設計的起點。它不僅影響到飛機功重比和翼載荷等關鍵參數的選取，還決定兩座飛機的基本尺寸、飛行性能和成本等。在兩座飛機的概念設計階段，估算起飛重量時很難考慮到所有組成部分的要求，由于所有組成部分的重量本身又取決于兩座飛機起飛重量的大小，而兩座飛機各組成部分的重量未定，又確定不了起飛重量。本文旨在分析兩座飛機重量組成部分的同時，提出一種兩座飛機起飛重量的估算方法。

2 兩座飛機分類重量估算

2.1 結構重量

2.1.1 機翼重量

機翼是飛機的重要部件之一，其最主要作用是產生升力。機翼的重量與展弦比、翼型相對厚度、后掠角等幾何參數以及最大使用過載、翼載的大小有關，同時還與機翼的形式有關。對于常規機翼重量估算采用Cessna方法。因為Cessna長期從事輕型飛機的生產制造，旗下有多款輕型飛機在售，并在全世界范圍內廣受歡迎。因此其方法用于兩座飛機的重量估算較為可信。

2.1.2 機身重量

兩座飛機機身主要由蒙皮、框和長桁等主要結構件，通過機械連接等方式進行連接。兩座飛機機身結構的重量估算公式同樣采用Cessna的方法。

2.1.3 尾翼重量

兩座飛機尾翼的結構形式與機翼相類似，尾翼一般可分為垂直尾翼和水平尾翼。其重量估算公式為候鳥維方法。

水平尾翼 垂直尾翼

2.1.4 起落架重量

起落架就是兩座飛機在地面停放、起落滑跑時用于支持兩座飛機重量、承受相應載荷、吸收和消耗著陸撞擊能量的起飛著陸裝置。起落架的重量統計估算公式同樣采用Cessna方法。

固定式起落架：

2.2 固定設備重量

由于飛機的類型和用途不同，各種飛機的固定設備項目差別很大，本文只針對兩座飛機，因此估算方法采用Cessna的方法和分類。根據Cessna的分類兩座飛機的固定設備重量主要包括操縱系統、電氣系統等，其各組成部分重量統計估算公式。

（1）操縱系統重量

（2）電氣系統

2.3 動力裝置重量

兩座飛機動力裝置重量估算采用的是Torenbeek方法。由于兩座飛機多采用活塞螺旋槳發動機，因此估算公式為：

2.4 燃油重量

兩座飛機燃油重量主要包括任務燃油、備用燃油及死油。兩座飛機上的燃油只有一部分可在執行任務時使用，稱為任務燃油。其它燃油，包括各種設計規范所要求的儲備燃油，以及不能抽出油箱的“死油”，不能在執行任務時使用。

3 起飛重量

通過上述計算，最終可得出兩座飛機的起飛重量。

4 結論

本文對兩座飛機的起飛重量進行了分類，并給出了兩座飛機各分類部件重量估算公式，最后利用建立的兩座飛機起飛重量計算模型。該方法的應用對兩座飛機概念設計階段起飛重量的估算及各分類部件重量分配有一定參考價值。

參考文獻：

[1]飛機設計手冊總編委會.飛機設計手冊（第八冊重量平衡與控制）[M].北京：航空工業出版社，2002.

[2]Dr.Jan Roskam.Aircraft Design.AIAA Education Series，1985.