航模设计

竞赛飞机设计方案初始设计要求•发动机功率1马力（或2马力）•空机重量5kg以内•飞行5分钟，越过高度5m•需要一次空载飞行•滑跑起降，着陆在指定区域内（50x50m）•机翼分段以便运输•速度10以上,起飞距离60m以内Re=Vb/1.46707E10-5=5250000（v=11m/sec,b=7m）1、初始方案机高：0.72机长：1.593，(发动机前伸0.293)机翼展长7；根弦长1，梢弦长0.5；翼型E186，c=10.27%垂尾高0.5，对称薄翼型，NACA0012-33设襟副翼2、推力估算•发动机重量335g，谐振管重105g，减速器重200g。最大功率2马力，转速约28000rpm•取可用功率1.8马力，平飞使用功率0.9马力，即0.9x735w，约661w•螺旋桨效率取0.5，可用推进功率约330W。需用功率随速度变化3、阻力估算有效展弦比为：λe=9.333/(1+0.1/5.25)=9.15升致阻力因子约为：A=1.25/(π*λe)=0.04零升阻力系数：0.025最大升阻比位置在0.025=0.04Cy2处，Cy应该为0.79，升阻比为15.8。最大升阻比时，阻力系数为0.05。升阻极曲线及推力和阻力随速度变化曲线4、升力估算采用高升力翼型E186，设计升力系数0.8。速度11m/sec时升力为：L=0.5*ρ*V2*S*Cy=0.5*1.21333*11*11*0.8*5.25=308.3N=31kg升力随速度变化曲线5、布局选择★根据前述升阻计算，显然，降低设计飞行速度，增大展弦比和机翼面积能够达到更大起飞重量。★考虑操纵和抗风能力，设计飞行速度不应低于10m/sec。★考虑起飞、爬升和机动能力，平飞功率限制在约50%可用功率。★考虑空机重量限制（取为总重的1/6），起飞重量约为30kg。★设计起飞重量30kg，展弦比9.3，设计飞行速度为11m/sec。升致阻力因子0.04，阻力系数0.05，升力系数0.8，升阻比15.8。外形参数1外形参数2外形效果机翼•翼型为E186，厚度10.27%。•机翼展长7m，分为三段。内段长2m，外段长2.5m。•机翼1m以内为内段，根弦1，稍弦0.857，尖削比0.857，•机翼1以外为外段，根弦0857，稍弦0.5，尖削比0.583，展弦比9.333。•外段机翼前缘后掠约8.1deg。•机翼总面积为5.25。•机翼最大厚度在38.5处%，厚度为10.27%，取该处为主梁位置。主梁最大高度为0.127。•后缘67%处设樯，该处厚度为5.73%，高度为0.0573。•翼尖包圆，并设小支架以防檫地。•机翼几何平均弦为：bcp=S/l=5.25/7=0.75•机翼平均气动弦（MAC）为：C=2/3*(1+0.5+0.5*0.5)/1.5=0.778•y=7/6(1+1/1.5)=1.556•其中，内段（0l1）根弦长为1，外段(1l3.5)弦长为1-0.5*x/3.5。机翼38.5%位置为主梁，取平直。根弦38.5%位置为0.385.机身•机翼在展向1位置分段，内段长2，后略；外段长2.5，机翼尖削比0.5。•中轴线设前伸机身，连接发动机、前起落架，装载燃油、设备等。•机身前伸0.3，宽0.10，高0.10，上缘与机翼中线平齐；发动机安装于机身前部。•机身后伸0.3垂尾•垂尾使用对称薄翼型NACA0012-33。•垂尾高度0.5，垂尾根弦0.6，垂尾尖弦0.2。•前缘后掠，最前点在1.3处，后缘平直。垂尾总面积为0.2（0.04倍主翼面积）。•设方向舵，舵面弦长0.15。起落架•重心在0.335（0.335%），高0.3，若主起后斜角度19.27deg，则应在重心后0.0777（距重心7.77%）处，即0.335处。垂尾后缘位置为1.5929，高度0.5，若需保持主起与垂尾后缘连线角度为13.56。满足设计要求前提下，缩短前起前伸距离，可以降低前起重量和阻力。•取主起在0.4127处；在重心后0.0777，与主起接地点连线斜角19.27deg；距机翼后缘0.5873，护尾角为13.56deg，均满足要求。前起承载15%，计算其位置应在重心前0.0777*0.85/0.15=0.4403，在前缘前0.1053处。•现在前起承载11.66%，在前缘前0.2543处。•前起高度大于主起0.0803，停机迎角约6.5deg。重心及载重•重心位置取0.335。•载重使用铅板，密度为11g/cm3。10kg载重体积约为10x10x9.1cm。•考虑中机身尺寸，取铅板长20cm，宽14cm，厚度2.4cm，两侧开槽定位，中间开双槽便于取放，重量7500g。•考虑左右对称加载，最小加载调节量为50g。一般应四块同时加载，左右对称，主梁前后对称。200g及以下载荷可以前后不对称，但要求左右对称。•起降性能•地面磨阻系数取0.08（水泥跑道0.02-0.04，湿0.03-0.05，干硬土草地0.07-0.1），起飞重量30kg，使用全功率，加速到12m/sec时间为12.57sec，距离75.44m。考虑起飞可用最大升力系数较高，实际距离应更短。起飞的速度和距离变化过程降落速度取10.8m/sec，重量30kg，发动机全关，地面磨阻系数取0.03，到停止需用时间和距离为22.8sec、123.12m。降落距离的变化过程