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系統識別號 U0002-0901200911310000
中文論文名稱 輕航機概念設計程式之發展
英文論文名稱 Development of Light Sport Airplane Conceptual Design Program
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Aerospace Engineering
學年度 97
學期 1
出版年 98
研究生中文姓名 蕭義曄
研究生英文姓名 Yi-Yeh Hsiao
學號 695431097
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-01-05
論文頁數 110頁
口試委員 指導教授-馬德明
委員-陳步偉
委員-何翊
中文關鍵字 輕航機  輕航機概念設計程式 
英文關鍵字 Light Sport Airplane  Light Sport Airplane Conceptual Design Program 
學科別分類 學科別應用科學航空太空
中文摘要 有鑒於國內輕航機使用者有日漸增加的趨勢,國內輕航機的市場將有發展的空間。因此,設計一套簡單好用輕航機概念設計程式,成為國內輕航機工業發展的重要環節。本設計程式主要採用DATCOM計算程式計算出的氣動力參數,進而求得輕航機的飛機性能,經由已知的飛機性能,得到輕航機的靜穩定性,以判斷該輕航機是否符合設計需求。
英文摘要 There are more and more people navigate light sport airplane (LSA) in Taiwan. The domestic LSA market will have the development space. And design a simple light sport airplane conception design program is an important part of in Taiwan. This program use DATCOM’s formula to find the coefficient of aircraft. And we can calculate airplane’s static stability and performance to sure the airplane can satisfy design require.
論文目次 目錄
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
一、緒論 1
1.1 前言 1
1.2 已知飛機設計軟體之介紹 1
1.3 研究方法 4
二、設計概念與流程 5
三、基本性能設定 7
3.1起飛限制 8
3.2降落限制 8
3.3 N Factor 8
3.4 重量估算 9
We/WTotal計算 10
Wf/WTotal計算 10
WCrew計算 13
WPayload計算 13
四、氣動力係數計算 14
4.1昇力係數CL計算 14
4.2昇力係數CD計算 18
4.3力矩係數CM計算 22
4.4 縱向靜穩定計算 25
4.5 橫向靜穩定計算 26
五、飛機性能計算 31
5.1 K與CD0之計算 31
5.2 Power計算 34
5.3 爬升率與昇限 35
5.4 滑翔距離計算 38
5.5 航程計算 39
5.6 續航力Endurance計算 41
5.7 Load Factor 43
5.8 起飛距離計算 44
起飛滾行距離Sg計算 44
起飛爬行距離Sa計算 45
5.9 降落距離計算 47
降落進場距離Sa之計算 47
降落距離Sf之計算 47
降落滾行距離Sg之計算 48
六、LSA程式介紹 50
七、更動尺寸對於輕航機之影響 57
7.1 改動主翼翼展 57
7.2 改動主翼弦長 60
八、LSA程式驗證 63
8.1 STOL-701 63
8.2 Jabiru 68
九、輕航機設計驗證 73
十、結論與未來展望 78
參考文獻 79
附錄 A 各國輕航機之空機重與全機重之整理 80
附錄 B 最小平方法之推導 82
附錄 C Borland C++ Builder(BCB)程式基本使用方式 84
附錄 D LSA程式光碟 101
附錄 E 97年航太年會投稿論文 102

圖目錄
圖2.1、設計流程圖............................................................................................................6
圖3.1 滿足限制條件的Wing Loading 及推重比的Diagram...........................................9
圖3.2、全機重與空機重的相對關係圖..........................................................................10
圖3.3、輕航機起飛至降落的過程.................................................................................. 11
圖4.1、升力係數與理論的升力係數之比值..................................................................15
圖4.2、KWB 及KBW
..........................................................................................................18
圖4.3、RL,S 與後掠角餘弦值的關係...............................................................................19
圖4.4、Cfw 與雷諾數的關係............................................................................................20
圖4.5、RWB 與機身雷諾數的關係...................................................................................22
圖4.6、Kl 相對應主翼的漸縮比與主翼展弦比之值......................................................29
圖5.1、Power Required 與Power Available 的比較......................................................35
圖5.2、升限......................................................................................................................38
圖5.3、飛機滑翔示意圖..................................................................................................39
圖6.1、最佳設計點與重量之估算..................................................................................50
圖6.2、填入各項計算輕航機氣動力參數所需的數值..................................................51
圖6.3、升力係數與理論的升力係數之比值..................................................................52
圖6.4、阻力係數Cf 與雷諾數的關係圖.........................................................................52
圖6.5、RWB 與機身雷諾數的關係圖...............................................................................53
圖6.6、Kv 與主翼Taper Ratio 的關係圖........................................................................53
圖6.7、Kb 與主翼Taper Ratio 的關係圖........................................................................54
圖6.8、Kl 與主翼Taper Ratio 的關係圖.........................................................................54
圖6.9、靜穩定氣動力參數計算結果..............................................................................55
圖6.10、輕航機飛機性能計算結果................................................................................56
圖7.1、變更主翼翼展對Cmα 值的影響..........................................................................57
圖7.2、變更主翼翼展對Static Margin 值的影響..........................................................58
圖7.3、變更主翼翼展對Cnβ 值的影響...........................................................................58
圖7.4、變更主翼翼展對Clβ 值的影響...........................................................................59
圖7.5、變更主翼弦長對Cmα 值的影響..........................................................................60
圖7.6、變更主翼弦長對Static Margin 的影響..............................................................60
圖7.7、變更主翼弦長對Cnβ 值的影響...........................................................................61
圖7.8、變更主翼弦長對Clβ 值的影響...........................................................................61
圖8.1、STOL-701 之設計圖...........................................................................................63
圖8.2、STOL-701 之三視圖...........................................................................................64
圖8.3、STOL-701 Flight Condition 之設定....................................................................65
圖8.4、STOL-701 外型尺寸設定...................................................................................66
圖8.5、STOL-701 靜穩定係數計算結果.......................................................................67
圖8.6、Jabiru 側視圖.......................................................................................................68
圖8.7、Jabiru Flight Condition 之設定...........................................................................70
圖8.8、Jabiru 外型尺寸設定...........................................................................................71
圖8.9、Jabiru 靜穩定係數計算結果...............................................................................72
圖9.1、輕航機外型..........................................................................................................73
圖9.2、輕航機三視圖......................................................................................................74
圖9.3、機身外型設定......................................................................................................75
圖9.4、機翼翼型設定......................................................................................................75
圖9.5、全機重量設定......................................................................................................76
圖9.6、在X-Plane 下之外型圖.......................................................................................77

表目錄
表8.1 STOL-701Flight Condition 之設定........................................................................64
表8.2 Jabiru Flight Condition 之設定..............................................................................69
參考文獻 參考文獻
1. Roskam, Jan., Airplane Design, Ottawa, Kan: Roskam Aviation and Engineering, 1985-1989
2. Hoak, D. E., “USAF Stability and Control Datcom,” AFWAL-TR-83-3048, Wright-Patterson AFB, OH (Revised 1978).
3. Subsonic Airfoil Development System
http://web.mit.edu/drela/Public/web/xfoil/
4. DaVinci Technologies
http://www.davincitechnologies.com/AirfoilOptimizer.htm
5. Laminar Research
http://x-plane.com/default.html
6. Final Rule. Docket No. FAA-2001-11133 http://rgl.faa.gov/Regulatory_and_Guidance_Library/rgNPRM.nsf/0/31180a24e002b1e086256b8200721305!OpenDocument&ExpandSection=-3
7. 民航局超輕型載具檢驗作業程序
http://www.caa.gov.tw/big5/content/index.asp?sno=284
8. Anderson, Jr., John D., Aircraft Performance and Design, WCB/McGraw-Hill, 1999.
9. World Directory of Leisure Aviation 2006/2007, 2007
10. 標準體重計算方式http://www.scpo.nccu.edu.tw/show/part1/b/B2/standard.htm
11. Phillips, Warren F., Mechanics of Flight, John Wiley & Sons, Inc., 2004.
12. 中華航太工業股份有限公司
http://lahohwa.com/casiaero/
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