Tipp: Den Parameter in Anlehnung an vergleichbare Flugzeuge wählen. Kurzstrecke: m. Flächenbelastung aus Forderung zur Sicherheitslandestrecke:

Transkript

1 Berechnungsschea zur Flugzeug-Diensionierung (preliinary sizing) für Strahlverkehrsflugzeug und Business Jets Zulassungsbasis: JAR-25 bzw. FAR Part 25 Hinweis: ird das Berechnungsschea einal durchlaufen, so handelt es sich u eine Punktauslegung für eine Reichweite R und eine dazu passende Nutzlast P. Soll ein gesates Nutzlast-Reichweitendiagra erfüllt werden, so uß gegebenenfalls erittelt werden, welcher Punkt des Nutzlast- Reichweitendiagras das Flugzeug hinsichtlich der Abflugasse und des erforderlichen Kraftstoffvoluens diensioniert. Flächenbelastung aus der Forderung zur andestrecke Forderung: Sicherheitslandestrecke: s F Forderung: Dichteverhältnis bei der andung: σ Statistik: Faktor, andestrecke: k 3 ipp: k 0,07 kg/ Gewählt: axialer Auftriebsbeiwert, andung:, a x, Gewählt: ax. andeasse / ax. Startasse: M / ipp: Den Paraeter in Anlehnung an vergleichbare Flugzeuge wählen. Kurzstrecke: M / angstrecke: M / 0,75 Anerkung: Dieser Paraeter wird a nde der Diensionierung noch überprüft! Flächenbelastung aus Forderung zur Sicherheitslandestrecke: / S k σ M, a x, / s F Schub-Gewichtsverhältnis aus der Forderung zur Startstrecke Forderung: Sicherheitsstartstrecke: s F Forderung: Dichteverhältnis bei Start: σ Statistik: Faktor, Startstrecke: k ipp: k 2,34 Gewählt: axialer Auftriebsbeiwert, Start: a x, ipp: 0, 3 /kg, ax, 8, ax,,

2 Schub-Gewichtsverhältnis / Flächenbelastung aus Forderung zur Sicherheitsstartstrecke: /( ) a / S s F k σ, a x, Zu Zeichnen der Geraden zur Startstrecke in das ntwurfsdiagra: Für / S 600 kg/² : /( ) Abschätzen der Gleitzahl i 2. Segent und bei Durchstarten (OFIN) Daten zur Berechnung: Gewählt: Streckung: A e 0.7 (wegen ausgefahrener Klappen und orflügel) D, D, flap für,3 : Klappen 5 > D, flap 0,0 für,5 : Klappen 25 > D, flap 0,02 für,7 : Klappen 35 > D, flap 0,03 (Für andere erte entsprechend inter- und extrapolieren!) 2 s, ax Dslat, vernachlässigt Dgear, 0,05 sofern das Fahrwerk ausgefahren ist. Gleitzahl i 2. Segent, ax,,44 D, P D, 0 + D, flap + D, slat + D, gear it 0 D, gear D, P 2 + π A e 2

3 Gleitzahl bei Durchstarten, ax,,69 D, P D, 0 + D, flap + D, slat + D, gear JAR-25: FAR Part 25: D, gear D, gear 0 (Fahrwerk eingefahren) 0,05 D, P 2 + π A e Schub-Gewichtsverhältnis aus der Forderung zu Steiggradienten i 2. Segent Forderung zu Steiggradienten sin γ nach JAR-25 bzw. FAR Part 25 n sin γ 2 0, , ,030 Gewählt: Anzahl der riebwerke (indestens 2): n Abgeschätzt: Gleitzahl i 2. Segent (siehe oben): Schub-Gewichtsverhältnis aus Forderung zu Steiggradienten i 2. Segent: n + sin γ n Schub-Gewichtsverhältnis aus der Forderung zu Steiggradienten bei Durchstarten Forderung zu Steiggradienten sin γ nach JAR-25 bzw. FAR Part 25: n sin γ 2 0,02 3 0, ,027 Abgeschätzt: Gleitzahl bei Durchstarten (siehe oben): Schub-Gewichtsverhältnis aus Forderung zu Steigradienten bei Durchstarten: 3

4 n n + sin γ M Gleitzahl i Reiseflug A Abgeschätzt: ax k S / S wet.) k berechnet: π e k 2 c f ipp: e 0, 85 c f 0, 003 dait ist π e k 2 c 4, 9 2.) k nach Daten von RAYMR: k 5,8 ipp: S wet / S 6,0... 6, 2 Auftriebsbeiwert i Reiseflug bei Flug it geringste iderstand d.h. it f ax :, d π A e 2 ax Gewählt: Reisefluggeschw./ Geschw. geringsten iderstands: / d ipp: /,0..., 36 d atsächlicher Auftriebsbeiwert / Auftriebsbeiwert bei Flug it geringste iderstand: ( ) 2 /, d / / d, d ( / ) 2 d atsächliche Gleitzahl i Reiseflug:, d 2 ax +, d 4

5 Schub-Gewichtsverhältnis aus der Forderung zu Reiseflug und zur Steigzeit Berechnung der Paraeter ( h in k ) Reiseflug h h ) p ( S / / Steigzeit B,0 v, 0 in k in Pa in kg/² in /s in /s oder Berechnung von Paraetern ( h in ft ) h h ) Reiseflug p ( S / / Steigzeit B,0 v, 0 in ft in in Pa in kg/² in /s in /s Berechnen der Paraeter der abelle zu Reiseflug Forderung: Reiseflugachzahl: M Gewählt: Nebenstroverhältnis (BPR): µ 5

6 Flächenbelastung aus Forderungen i Reiseflug: S M g 2 γ p( h) 2 γ,4 g 9,8 /s² Schub i Reiseflug / Startschub: / : Ablesen aus Skript (Anhang). Abhängig von Reiseflughöhe h und Nebenstroverhältnis (BPR) µ kann für übliche Reiseflugachzahlen von Strahlverkehrsflugzeugen ( M 0, 8 ) basierend auf den dort gegebenen Daten auch berechnet werden: ( 0,003 µ 0,0397) h 0,0248 µ + 0,725 k bzw. it einer Reiseflughöhe in ft: (3, µ, ) ft h 0,0248 µ + 0,725 Schub-Gewichtsverhältnis aus der Forderungen zu Reiseflug: / ( ) Berechnen der Paraeter der abelle zur Steigzeit Forderung: Steigzeit t B in. t B s von Höhe h ft auf Höhe h ft h (0,3048 ft/) Forderung: Dichteverhältnis bei Steigflug: σ s werden die gleichen Bedingungen angenoen, wie für den Reiseflug: Flug it eine gewählten Auftriebsbeiwert und einer entsprechenden Gleitzahl. Abhängig von der Flächenbelastung ist die Geschwindigkeit zu Beginn des Steigfluges dann: B,0 ρ 2 g σ 0 S 6

7 Die erforderliche Anfangssteiggeschwindigkeit v, 0 ist abhängig von der geforderten Steigzeit t B von einer Höhe h 0 0 auf eine Höhe h. Dabei wird die absoluten Gipfelhöhe h h geäß abelle vorgegeben abs h abs h v, 0 ln gültig für h < habs! tb habs Schub-Gewichtsverhältnis aus der Forderungen zur Steigzeit ist dann: B, 0 + v,0 Zeichnen und Auswerten des ntwurfsdiagras Ablesen: ntwurfspunkt: S Die Reiseflughöhe h wird interpoliert aus der abelle oder errechnet aus: / / + 0,0248 µ 0,725 h k 0,003 µ 0,0397 oder / + 0,0248 µ 0,725 h ft 7 5 3,962 0 µ,20 0 eperatur in Reiseflughöhe : Falls h k ft : K d Falls h < k ft : 0 + h K dh d dh K 6.5 k 7

8 Schallgeschwindigkeit in Reiseflughöhe a : a a0 / 0 a /s Reisefluggeschwindigkeit : M a Kraftstoffanteil / F Forderung: Reichweite: R Forderung: ntfernung zu Ausweichflugplatz: R a 200 NM Forderung: "doestic reserves" (Kurz- und Mittelstreckenflugzeuge) oder "international reserves" (angstreckenflugzeuge) rforderliche zusätzliche Flugstrecke zur Berechnung der Kraftstoffreserven R res : doestic reserves FAR Part 2: R R international reserves FAR Part 2: oder international reserves nach üblicher Auslegung: Reichweitenfaktor B s : res res a R 0, 0 R + R R 0, 05 R + R res a a B s 6 ipp: c SF 6 0 kg/(ns) c reibstoffassenanteil des Missionssegentes (ission segent ass fraction) der Auslegungsreichweite R : M ff e, R B s reibstoffassenanteil des Missionssegentes (ission segent ass fraction) für die erforderliche zusätzliche Reserveflugstrecke R res (die Kraftstoffreserven werden vereinfachend it den Paraetern,, c des Reisefluges berechnet): Rres Bs, RS M ff e rforderliche Flugzeit i arteflug (loiter) t nach FAR Part 2: doestic reserves: t 2700 s international reserves: t 800 s 8

9 Zeitfaktor B t : Bs Bt reibstoffassenanteil des Missionssegentes (ission segent ass fraction) für erforderliche Flugzeit i arteflug M, : ff OI t B t, OI M ff e reibstoffassenanteile der Missionssegente (ission segent ass fractions) Flugphase Index M ff, flightphase Strahlverkehrs Business Jet -flugzeug take-off 0,995 0,995 clib B 0,980 0,980 descent DS 0,990 0,990 landing 0,992 0,992 reibstoffassenanteil (ass fuel fraction) M ff für die Mission zur Flugzeugauslegung:.) Standardflug: Start, Steigflug, Auslegungsreichweite R, Sinkflug, andung M M M M M M ff, std ff, ff, B ff, ff, DS ff, 2.) Flug zu Ausweichflugplatz: Steigflug, Reserveflugstrecke R res, arteflug, Sinkflug: M M M M M ff, res ff, B ff, RS ff, OI ff, DS 3.) Gesatflug aus.) und 2.) M M M ff ff, std ff, res Kraftstoffanteil F / M ff Betriebsleerassenanteil / O Statistik (z.b.): O

10 Nutzlast P Forderung: Anzahl der Passagiere (bzw. Sitze): n seat Forderung: Masse der Fracht: cargo, n + P PAX ges seat cargo ntwurfsannahen über Massen von Passagieren und Gepäck für die Flugzeugauslegung Kurz- und angstrecke Mittelstrecke durchschnittliche Masse eines Passagiers, PAX 79.4 kg 79.4 kg durchschnittliche Masse des Gepäcks eines Passagiers,, 3.6 kg 8. kg Sue, PAX ges PAX baggage, 93.0 kg 97.5 kg Berechnung der ntwurfsparaeter Maxiale Abflugasse F P O Maxiale andeasse Betriebsleerasse Flügelfläche Schub (alle riebwerke zusaen) M M O O S / S Schub (ein riebwerk) Schub (ein riebwerk in lb) (0,2248 lb/n) n n 0

11 rforderliche Kraftstoffasse F, erf reibstoffassenanteile der Missionssegente (ission segent ass fractions) Flugphase Index M ff, flightphase Strahlverkehrs Business Jet -flugzeug engine start S 0,990 0,990 taxi 0,990 0,995 F, erf ( ff, S ff, ff M M M ) rforderliches ankvoluen: /ρ F, erf F, erf Hinweis: ρ 800 kg/³ Überprüfung der axialen andeasse Die axiale andeasse uß indestens eine andung des voll beladenen Flugzeugs ) plus Reservekraftstoff erlauben! ( P MP M Die axiale eertankasse (axiu zero fluel): + MZF O MP Die Masse des Reservekraftstoffes ist F, res ( ff, res M ) M MZF + F, res o.k.? ja nein Falls die Bedingung nicht erfüllt wurde: / größer wählen und zurück zu Seite! M

12 ntwurfsdiagra 0,600 0,500 Schub- Gewichts verhältnis 0,400 0,300 0, Segent Durchstarten Start Reiseflug andung 0,00 0, kg/² 900 Flächenbelastung S