Аванпроект далекомагістрального літака

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО»
Інститут аерокосмічних технологій
Кафедра авіа- та ракетобудування
До захисту допущено
В. о. завідувача кафедри
________ Володимир КАБАНЯЧИЙ
« » ____ 2021 р.
Дипломний проєкт
на здобуття ступеня бакалавра
за освітньо-професійною програмою «Літаки і вертольоти»
спеціальності 134 «Авіаційна та ракетно-космічна техніка»
на тему
:
«Аванпроект далекомагістрального літака»
Виконав: студент ІV курсу, групи ВЛ-73
Пушкар Владислав Володимирович
__________
Керівник: к.т.н., доцент кафедри АРБ
Бондар Юрій Іванович
__________
Рецензент: асистент
Петренко Олексій Володимирович
__________
Засвідчую, що у цьому дипломному проєкті немає запозичень з праць
інших авторів без відповідних посилань.
Студент ______________
Київ – 2021 року

ВІДОМІСТЬ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ
№
з/п
Ф
ор
м
а
т
Позначення
Найменування
К
іл
ьк
ість
а
рк
ушів
Примітка
1
А4
Завдання на дипломний
проект
1
2
А4
ВЛ7310.10.00.00.00 ПЗ
Пояснювальна записка
75
3
А1
ВЛ7310.10.00.00.01 ІМ
Огляд аналогів
1
4
А1
ВЛ7310.10.00.00.02 РР
Розрахунок
аеродинамічних
коефіцієнтів
1
5
А1
ВЛ7310.10.20.00.03 РР
Розрахунок зовнішніх
навантажень на крило
1
6
А1
ВЛ7310.10.30.00.04 РР
Розрахунок зовнішніх
навантажень на
горизонтальне
оперення
1
ВЛ7310.10.00.00.00
П.І.Б.
Підп.
Дата
Розробив
Пушкар В.В.
Відомість
дипломного
проєкту
Аркуш
Аркушів
Перевірив
Бондар Ю.І.
1
1
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Каф. АРБ Гр. ВЛ-73
Н. контр.
Поваров С.А.
Зав. каф.
Кабанячий В.В.

Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
Інститут аерокосмічних технологій
Кафедра авіа- та ракетобудування
Рівень вищої освіти − перший (бакалаврський)
Спеціальність –134«Авіаційна та ракетно-космічна техніка»
Освітньо-професійна програма «Літаки і вертольоти»
ЗАТВЕРДЖУЮ
В. о. завідувача кафедри
________ Володимир
КАБАНЯЧИЙ
« » ____ 2021 р.
ЗАВДАННЯ
на дипломний проєкт студенту
Пушкарю Владиславу Володимировичу
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема проєкту «Аванпроект далекомагістрального літака», керівник проєкту Бондар Юрій Іванович к.т.н, доцент кафедри АРБ, затверджені наказом по університету від «23» квітня 2021 року №1061-с
2. Термін подання студентом проєкту 10 червня 2021 р.
3. Вихідні дані до проекту:__________________________________________
3.1 Максимальна злітна вага 520000кг;Крейсерська швидкість 850км/год.
3.2.Дальність польоту 13000км.
4. Зміст пояснювальної записки:______________________________________
4.1. Аналіз існуючих конструктивно-силових схем далекомагістральних літаків.
4.2. Вибір схеми та визначення основних параметрів планера літака.
4.3. Визначення основних технічних характеристик.
4.4. Розрахунок аеродинамічних характеристик літака.
4.5. Розрахунок навантажень діючих на агрегати літака.
4.6. Проектний розрахунок кесону.

5. Перелік графічного матеріалу (із зазначенням обов’язкових креслеників, плакатів, презентацій тощо):
5.1 Аналіз аналогів.
5.2 Розрахунок аеродинамічних коефіцієнтів.
5.3. Розрахунок зовнішніх навантажень на крило.
5.4. Розрахунок зовнішніх навантажень на горизонтальне оперення.
6. Консультанти розділів дисертації
Розділ
Прізвище, ініціали та посада консультанта
Підпис, дата завдання видав завдання прийняв
7. Дата видачі завдання:
____
25 лютого 2021 р
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ з/п
Назва етапів виконання дипломного проекту
Термін виконання етапів проекту
Примітка
1. Аналіз існуючих конструктивно-силових схем
далекомагістральних літаків.
до 9.03.2021 р.
2. Вибір схеми та визначення основних
параметрів планера літака.
до 23.03.2021 р.
3. Визначення основних технічних
характеристик
до 8.03.2020 р.
4. Розрахунок аеродинамічних характеристик
літака.
до 22.03.2020 р.
5. Розрахунок навантажень діючих на агрегати
літака.
до 12.04.2020 р.
6. Проектний розрахунок кесону.
до 26.04.2020 р.
7. Підготовка публікації по темі проекту
до 10.05.2020 р.
8. Оформлення пояснювальної записки та
графічних матеріалів
до 27.05.2020 р.
9. Перевірка на плагіат
до 10.06.2020 р.
10. Захист
з 14.06.2020 р.
по 30.06.2020 р
Студент
Владислав Пушкар
(підпис)
Керівник проекту
Юрій Бондар
(підпис)

АНОТАЦІЯ
Пояснювальна записка до ДП «Аванпроект далекомагістрального літака» містить 75 аркуші тексту, 31 ілюстрації та 10 бібліографічних посилань.
Мета проєкту - розробка аванпроекту далекомагістрального літака.
В результаті виконаний огляд аналогів та проаналізовано характеристики, сформовано критерії для проектування.
Виконано розрахунок мас конструкції та обладнання літака.
Розглянуто особливості конструктивно-силової схеми планеру, викладені результати розрахунків основних геометричних параметрів та аеродинамічних характеристик літака. Проведено розрахунки зовнішніх навантажень на крило та горизонтальне оперення літака, побудовані епюри.
В роботі використані методи комп'ютерного моделювання.
Результати роботи можуть бути використані для визначення зовнішніх навантажень на крило при проектуванні далекомагістрального літака.
Ключові слова: далекомагістральний літак, крило, аеродинамічні коефіцієнти, зовнішні завантаження, оперення.

ABSTRACT
Explanatory Note to DP "Pre-project of the long-haul aircraft" contains 75 pages of text, 31 illustrations and 10 references.
The purpose of the project is to develop a Pre-project of a long-haul aircraft.
As a result, the review of analogues was performed and the characteristics were analyzed, the criteria for design were formed. The calculation of the masses of the aircraft structure and equipment is performed. The peculiarities of the structural- power scheme of the glider are considered, the results of calculations of the basic geometrical parameters and aerodynamic characteristics of the plane are stated.
Calculations of external loads on the wing and horizontal empennage of the aircraft, plots are constructed.
The methods of computer modeling are used in the work.
The results can be used to determine the external loads on the wing when designing a long-haul aircraft.
Keywords: long-haul aircraft, wing, aerodynamic coefficients, external loads, empennage.

Інв
. №
П
ідп
. і
да та
. №
Інв
. №
ду бл
П
ідп
. і
да та
Літ
Аркуш
Аркушів
4
75
КПИ ім. Ігоря Сікорського
Каф. АРБ Гр. ВЛ-73
Аванпроект
далекомагістрального літака
ВЛ7310.10.00.00.00 ПЗ
Зм.
№ докум.
Арк
Підпис
Дата
Пушкар В.В.
Розробив
Бондар Ю.І.
Перевірив
Т. контр.
Поваров С.А.
Н. контр.
Кабанячий В.В.
Затв.
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ.................................................................. 6
ВСТУП ......................................................................................................................... 7
1. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВИХ СХЕМ
ДАЛЕКОМАГІСТРАЛЬНИХ ЛІТАКІВ. .............................................................. 8
1.1. Збір і аналіз статистичних даних. .............................................................. 8
1.2. Призначення та загальні вимоги до літака. ......................................... 13
1.3. Вхідні дані ..................................................................................................... 16
Висновки по розділу................................................................................................ 16
2. ВИБІР СХЕМИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ
ПЛАНЕРУ ЛІТАКА ................................................................................................ 17
2.1. Вибір схеми літака ...................................................................................... 17
2.2. Визначення основних геометричних параметрів планеру. ............... 20
2.2.1. Визначення геометричних параметрів крила. ............................... 20
2.2.2. Визначення геометричних параметрів фюзеляжу. ....................... 21
2.2.3. Визначення геометричних параметрів оперення. ......................... 22
2.3. Визначення маси конструкції та агрегатів. .......................................... 24
2.4. Вибір аеродинамічного профілю. ............................................................ 28
Висновки до розділу. ............................................................................................... 32
3. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ТЕХНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК. ........ 33
3.1. Визначення експлуатаційних маневрених перевантажень. .............. 33
3.2. Визначення розрахункових повітряних швидкостей. ........................ 33
3.2.1. Розрахункова крейсерська швидкість V
c
. ....................................... 33
3.2.2. Розрахункова швидкість пікірування V
D
. ....................................... 35
3.2.3. Розрахункова маневрена швидкість V
A
. ......................................... 35
3.3. Визначення перевантажень при польоті в неспокійному повітрі. ... 36
3.5. Злітно-посадкові характеристики. .......................................................... 42
Висновки до розділу. ............................................................................................... 43

Зм.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
5
ВЛ7310.10.00.00.00 ПЗ
4. АЕРОДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК. ........................................................ 44
4.1. Визначення аеродинамічних характеристик при крейсерському
режимі польоту. .................................................................................................... 44
4.2. Визначення аеродинамічних характеристик при малих числах Маху
та при злітно-посадковій конфігурації. ........................................................... 46
Висновки до розділу. ............................................................................................... 55
5. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА АГРЕГАТИ ЛІТАКА. ................. 56
5.1. Крило. ............................................................................................................ 56
5.2. Горизонтальне оперення. .......................................................................... 62
Висновки до розділу. ............................................................................................... 66
6. ПРОЕКТНИЙ РОЗРАХУНОК КЕСОНУ..................................................... 67
Висновки до розділу. ............................................................................................... 73
ВИСНОВКИ ............................................................................................................. 74
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ............................................................ 75

Зм.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
7
ВЛ7310.10.00.00.00 ПЗ
ВСТУП
Безумовно розвиток літальних апаратів та людства має стрімкий харак- тер, адже потреби сучасного суспільства в авіації постійно зростають з кожним роком.
До основних переваг авіації відносять:
- Велику відстань польотів в порівнянні з іншими видами транспор- ту;
- Велику швидкість польотів;
В сучасному суспільстві час має дуже важливу роль, за яку має хтось платити. Тому для здійснення міжконтинентальних пасажирських чи вантаж- них перельотів потрібні літаки, які можуть долати величені відстані з жаданим вантажем та рідними людьми на борту. Основними центрами польотів далеко- магістаральних літаків є країни Південно-Східної Азії, Північної та Південної
Америки, Європи та Африки.
В даній дипломній роботі метою є сворення аванпроекту далекомагістра- льного літака, який може використовуватись як для пасажирської або транспо- ртної категорії з дальністю польоту 12 000 – 15 000 км.
Завдання:
- Аналіз інформації по літакам-аналогах;
- Вибір критеріїв для проектування літака;
- Визначення вагових та геометричних характеристик;
- Визначення основних технічних характеристик
- Виконати аеродинамічний розрахунок;
- Визначення навантаження на агрегати;
- Виконати проектний розрахунок кесону.

Зм.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
8
ВЛ7310.10.00.00.00 ПЗ
1. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВИХ СХЕМ ДАЛЕ-
КОМАГІСТРАЛЬНИХ ЛІТАКІВ.
1.1. Збір і аналіз статистичних даних.
Для розробки димпломного проекту я використавув дослідно- статистичний метод проектування, який має складові оптимального проекту- вання.
Безпосередньо аналіз статистичних даних дозволяє в повній мірі сформу- вати тактико-технічні параметри та вимоги до літака, також можна прогнозува- ти розвиток багатьох параметрів літака в майбутньому і оцінювати досягнення в літакобудуванні.
Для статистичного аналізу використовуються характеристики літаків- аналогів, які схожі до літака, що проектується.
До особливостей обробки статистичних даних можна віднести те, що де- які аналоги можуть мати меншу злітну вагу ніж проектований літак, тому я ви- користовував метод екстраполяції для отримання початкових даних.
Статистичні дані наведені в таблиці 1.
Boeing-777 – це двохмоторний, широкофюзеляжний, далекомагістраль- ний літак одноіменню компанії (Рис. 1.1).
Літак виконаний за схемою низькоплан, побудований за нормальною ае- родинамічною схемою з хвостовим оперенням типу однокільовий з нижнім ро- зміщенням горизонтального оперення. Літак пілотується двома пілотами.
Оснащений двома турбовентиляторними двигунами General Electric
GE90. Двигуни сімейства GE90 – мають одині з найбільших розмірів вентиля- тора (діаметр 3,25 м) та одну з найбільших тягу (569 кН), хоча номінальна тяга становить 513 кН.

Зм.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
9
ВЛ7310.10.00.00.00 ПЗ
Рис. 1.1. Схема літака Boeing-777.
Іл-96 – це широкофюзеляжний, чотирьохмоторний літак для авіаліній ве- ликої протяжності, спроектований в КБ Ілюшина (Рис. 1.2.).
Літак представляє собою низькоплан, побудований за нормальною аеро- динамічною схемою та хвостовим оперенням нормальної компоновки.
Іл-96 обладнаний чотирма турбовентиляторними двигунами з високим ступенем двоконтурності (5) ПС-90А з тягою на максимальному режимі робо- ти двигуна 16 000 кгс.

Зм.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
10
ВЛ7310.10.00.00.00 ПЗ
Рис. 1.2. Схема літака Іл-96.
Boeing-747 – це чотирьохмоторний далекомагістральний двопалубний широкофюзеляжний літак, що випускається американською компанією Boeing, також він має імена «Джамбо Джет» (англ. Jumbo Jet), або просто «747» (Рис.
1.3.).
Літак має схему низькоплан, побудований за нормальною аеродинаміч- ною схемою, оперенням якого теж виконано за нормальною схемою.
Boeing 747 має двохпалубну компоновку, при тому що верхня палуба має значно менші розміри по довжині від нижньої. Jumbo Jet є одним з найбільш впізнаваніших літаків в світі через своєрідний «горб» верхньої палуби.