Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт»
Кафедра проектирования самолетов и вертолетов
Пояснительная записка к дипломному проекту бакалавра
на тему: «Региональный пассажирский самолет»
Харьков 2016
СОДЕРЖАНИЕ
1. Конструкторский раздел ……………………………………………………….……8
1.1. Статистическое проектирование облика самолета ………………………...…..8
Введение, постановка задачи проектирования …………………………………….8
1.1.1. Сбор и обработка статистических данных, их анализ ……...……………9
1.1.2. Разработка тактико-технических требований к самолету …………..……...19
1.1.3. Выбор и обоснование схемы самолета ………………………………..…….19
1.1.4. Определение взлетной массы самолета в нулевом приближении …...…….21
1.1.5. Расчет массы конструкции основных агрегатов самолета, массы
силовой установки, топлива, оборудования и управления ……………………….21
1.1.6. Выбор двигателя и его характеристик ………...…………………………….22
1.1.7. Определение геометрических размеров основных агрегатов
самолета ……...……………………………………….…………………………….22
1.1.7.1. Определение геометрических параметров крыла ……...………………22
1.1.7.2. Определение геометрических параметров фюзеляжа …...……………..23
1.1.7.3. Определение геометрических параметров ГО и ВО ……...……………23
1.1.7.4. Определение геометрических параметров шасси ………...……………24
1.1.7.5. Разработка общего вида самолета ………………………...…………….24
1.1.8. Выбор, обоснование, разработка и увязка конструктивно-
силовых схем (КСС) агрегатов самолета ………………………………………….25
1.1.9. Выводы …………………………………………………………..……………...32
1.2. Расчет аэродинамических и летных характеристик самолета ……......……..33
1.2.1 Расчет поляр и аэродинамического качества во взлетной,
посадочной и крейсерской конфигурациях самолета ……………………………….33
1.2.2 Расчет летных характеристик самолета методом тяг ………...……………..34
1.2.3 Выводы ………………………………………………………...………………...36
1.3. Определение геометрических характеристик элементов
регулярной зоны крыла из условий обеспечения статической
прочности ………………………..……………………………………………………....37
1.3.1. Расчет воздушных и массовых нагрузок, действующих
на крыло, построение эпюр поперечных сил, изгибающих и
крутящих моментов ………..……..…………………………………………………...37
Введение ……………………….…………………………………………………...37
1.3.1.1. Весовая сводка ………...…………………………………………………37
1.3.1.2. Модификация крыла …...………………………………………………...37
1.3.1.3. Поворот крыла с целью использования балочной модели …………..…..37
1.3.1.4. Геометрические данные крыла ……………………………………….…..39
1.3.1.5. Распределение топлива в крыле ……………………………………..……40
1.3.1.6. Определение нагрузок на крыло ……………………………………..……43
1.3.1.7. Построение эпюр поперечных сил, изгибающих
и приведенных моментов …………………………………………………………..44
1.3.1.8. Проверка в корневом сечении …………………..………………………...46
1.3.1.9. Определение внутренних силовых факторов и
положения поперечной силы в расчётном сечении ……………………………….47
1.3.2 Выводы ………………………………………………………………………...…48
1.4. Разработка конструкции сборных узлов и деталей агрегата
самолета ……………..…………………………………………………………..………49
1.4.1. Разработка конструкции лонжерона крыла ……………………………………49
1.4.1.1. Анализ конструктивно-технологических особенностей
сборного узла агрегата заданного типа самолета ……………...………………….49
1.4.1.2. Выделение зоны сборного узла из конструктивно-
силовой схемы агрегата. Разработка расчетной схемы
и определение нагрузок, действующих на сборный узел ……………...…………49
1.4.1.3. Определение геометрических параметров силовых
элементов сборного узла из условий обеспечения
статической прочности и минимума массы ……………………………..………..53
1.4.1.4. Определение параметров и разработка конструкции
соединений силовых элементов сборного узла ………..…………………………61
1.4.1.5. Выводы …………..…………………………………………………………65
1.4.2. Разработка конструкции силовых элементов механической
проводки системы управления рулем направления …………………………………65
1.4.2.1. Анализ схем системы управления и конструктивных
особенностей их выполнения на самолетах заданного типа …………..………...65
1.4.2.2. Разработка трассировки, размещения и типа проводки
системы управления, разработка её кинематической
схемы. Кинематический расчет системы управления ……………………...…….67
1.4.2.3. Определение нагрузок в тягах, качалках и командном
рычаге системы управления …………………………………………………..…...70
1.4.2.4. Обоснование выбора конструкционных материалов
и проектировочные расчеты командного рычага, тяги
и качалки системы управления. Разработка конструкции
характерных сечений и узлов крепления ……………..…………………………..71
1.4.2.4.1. Проектировочный расчет тяги …………..……………………………71
1.4.2.4.2. Проектировочный расчет качалки ………..…………………………..73
1.4.2.4.3. Расчет кронштейна ………………………..…………………………..74
1.4.2.5. Описание работы системы управления ……….………………………….77
1.4.2.6. Выводы ……………………………………….……………………………77
1.4.3. Проектирование систем силовой установки ……….…………………………77
1.4.3.1. Состав силовой установки ……………………..………………………….77
1.4.3.2. Основные требования нормативных документов к
силовой установке ……………………………………...…………………………..78
1.4.3.3. Тип двигателя и его характеристики …………..………………………….78
1.4.3.4. Проектирование топливной системы …………...…………………….......80
1.4.3.4.1. Определение запаса топлива, схемы размещения
топливных баков, схемы подачи топлива
к двигателям ………………………………………………………………………...81
1.4.3.4.2. Схема системы дренажа топливных баков …………………………85
1.4.3.4.3. Схема заправки топливом ……………………...…………………...85
1.4.3.4.4. Схема аварийного слива топлива ……………...…………………...86
1.4.3.4.5. Расчет топливной системы на высотность ……...……………………87
1.4.3.4.6. Расчет дренажной системы ……………………..…………………….89
1.4.3.4.7. Расчет системы аварийного слива топлива ……..……………………89
1.4.3.5. Противопожарная система …………………………..…………………….89
1.4.3.5.1. Система нейтрального газа ……………………..…………………….91
1.4.3.6. Профилирование воздухозаборника ………………..…………………….91
1.4.3.7. Разработка схемы маслосистемы …………………….…………………...92
1.4.3.8. Система запуска двигателей …………………………..…………………96
1.4.3.9. Система управления двигателем ……………………..………………….98
1.4.3.10. Техническое описание силовой установки самолета …….…………...99
1.4.3.11. Выводы …………………………………………………….……………100
2.Технологический раздел ………………………………………………………101
2.1. Разработка технологии изготовления детали самолета ………………...101
Перечень условных обозначений, символов,
единиц измерений физических величин, сокращений и терминов ……………….101
Введение……………………………………………………………………………… 102
2.1.1. Составление технологического маршрута изготовления
детали механической обработкой …………………………………………………..103
2.1.1.1. Конструктивно-технологический анализ детали ……………………...103
2.1.1.2. Расчет операционных припусков и определение
размеров заготовки ………………………………………………………………..105
2.1.1.3. Выбор технологических баз и оформление
карты эскизов для установки заготовки при ее обработке ……………………...108
2.1.1.4. Технологический маршрут обработки детали …………………………..110
2.1.2. Разработка технологической операции
при обработке на фрезерном станке с ЧПУ ………………………………………...111
2.1.3. Расчет режима резания ………………………………………………………..113
2.1.4. Выводы ………………………………………………………………………..115
3.Экономический раздел ………………………………………………………...116
3.1. Расчет характеристик экономической эффективности …………………116
3.1.1. Определение цены изделия по затратам на изготовление
и обоснование безубыточности производства ……………………………………..116
3.1.2. Выводы ………………………………………………….……………………….120
4. Специальная часть проекта …………….…………………………………………121
4.1. Разработка варианта компоновки салона регионального
пассажирского самолета ………………….…………………………………………121
Перечень ссылок …………………………………………………………….………126
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж
Приложение И
Приложение К
Приложение Л
1.1.1. Сбор и обработка статистических данных, их анализ
Исходными данными для проектирования самолета нулевого приближения послужили:
- назначение: пассажирский самолет;
- тип двигателя: ТРДД;
- масса платной нагрузки: 5000 кг;
- дальность полета: 4000 км;
- длина разбега: 1000 м.
Руководствуясь этими параметрами, был проведён сбор статистических данных.
Сбор и обработка статистических данных в ходе проектирования самолета позволяет:
1. Получить наглядное представление о современном уровне развития самолетостроения с учетом:
а) типов самолетов, необходимых современной авиации;
б) задач, которые они выполняют;
в) летно-технических качеств;
г) средств достижения этих качеств: применяемых схем самолетов, геометрических и массовых параметров, силовой установки, конструкционных материалов, способов производства и др.
2. Определить тенденции и перспективы развития разрабатываемого типа самолета, количественные и качественные изменения ТТТ к самолету, эволюцию его назначения, условия производства и эксплуатации.
3. Определить ряд параметров самолета.
Анализ статистического материала дает возможность разработать ТТТ к проектируемому самолету, выбрать его схему.
Для сбора статистических данных необходимо использовать данные самолетов, аналогичных проектируемому и имеющих близкие летно-технические характеристики и условия эксплуатации.
Для сбора статистических данных в таблицу 1.1 о самолетах такого класса были выбраны следующие самолеты:
1) Ан-74ТК300, Украина, ”АНТК им. Антонова”;
2) Ан-148, Украина, ”АНТК им. Антонова”;
3) Сухой Superjet 100, Россия, ОАО “Компания “Сухой”;
4) CRJ700, Канада, фирма "Bombardier".
5) ERJ170, Бразилия, фирма "Embraer".
