飞行器设计之界限线图

推重比与翼载荷约束分析

主要性能要求可以表示为最小起飞推重比T/W和起飞翼载荷W/S的函数，每一项性能要求可以在起飞推重比T/W-起飞翼载荷W/S坐标中构成一条约束曲线。采用能量守恒方程，推导出飞机性能约束的一般主管方程，并根据基本设计指标的要求，在推重比-翼载荷曲线图中初选设计点。为此，我们选取起飞距离约束、爬升约束、巡航约束、最大平飞速度约束来作为飞机性能的基本要求。通过参照对标机型的相关参数和公务机的经验公式，确定各个约束方程的相关参数，如下表所示，由此可以绘制出约束曲线族。

 

对于以上几个约束，在飞机推重比越大的情况下越容易实现所对应的性能要求，因此这些约束方程的可行域在曲线的上方，由此，我们可以确定约束方程最终的可行域，如下图所示，为后续设计留出一定的设计余量，最终选择图中的（43.8，0.25）。

 

机型	起飞重量	推重比	翼载荷	推力	机翼面积
本机	1400	0.25	43.8	58.3*6	32

MATLAB代码如下：

x=[0:0.1:700];
CL=2.0; Lt=150;
n=length(x);
y1=0.033+2*sqrt(0.01/pi/8/0.8);  y1=y1*ones(1,n); %爬升
y2=1.05*(1.2.*x/CL/Lt+0.5*(3*0.02+1/20)); %起飞距离
y3=(0.01+0.049*1.8*1.8)/1.8; y3=y3*ones(1,n);  %巡航
y4=0.5*1.11*(160/3.6)^2*0.01./x;    %平飞速度
plot(x,y1,x,y2,x,y3,x,y4)
0.5*1.11*(92.3/3.6)^2*1.8
line([656.7,656.7],[0,0.55])
axis([0 700 0 0.55])
legend('爬升约束','起飞距离约束','巡航约束','平飞速度约束','失速约束');
xlabel('翼载W/S');ylabel('推重比T/W');
title('约束分析')