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系統識別號 U0002-2206200914303200
中文論文名稱 輕型運動載具市場趨勢與適墜性分析
英文論文名稱 The market trends and crashworthiness analysis of light-sport aircraft
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 2
出版年 98
研究生中文姓名 吳玟真
研究生英文姓名 Wen-Chen Wu
學號 696430692
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-06-11
論文頁數 137頁
口試委員 指導教授-陳步偉
委員-沈坤耀
委員-張永康
中文關鍵字 輕型運動載具  超輕航機  有限元素法  適墜性 
英文關鍵字 light-sport aircraft  ultralight  crashworthiness  Finite Element 
學科別分類 學科別應用科學航空太空
中文摘要 輕型運動載具產業是結合科技與航空運動休閒為一體的產業,目前以歐美國家為主體在全世界盛行,近年來我國政府也開始重視其發展。由於燃油價格上漲與全球金融風暴,製造商為了壓低成本逐漸將工廠轉移亞洲,使我國有高度機會成為亞洲的製造中心。
為了使這潛在市場順利成長,完善的相關法規是超輕航載具發展的關鍵,我國雖已通過立法並建立相關的管理辦法,但對於詳細分類卻不如FAA有完善的規則。近年來適墜性的觀念逐漸融入結構方面的設計與法規的制定,並開始執行分析實驗與數值模擬。
本研究主要觀察輕型運動載具全球市場趨勢和發展,延伸出我國的需求,再蒐集國內較常見的20種機型並比較性能與價格;接著討論FAR、JAR、LAMAC、CAO及我國民航法對輕型運動載具法規制定,將差異性提出做為動態模擬邊界條件;最後使用有限元素法建立動態適墜模擬平台,簡化由高處受重力落下的實體元素機身為低處受向下初速度的薄殼元素的情況,將各國法規制定加入適墜性設計概念,討論不考慮空氣阻力及考慮空氣阻力時墜落情形及機身變形量。完成從市場、法規及技術三方面初步整合輕型運動產業,提供後續相關研究或法規訂定者做為初步的參考。
英文摘要 The light-sport aircraft is the one which combined technology and recreational-sport aviation industry, prevails over the world and mainly in Europe and the United States. In recent years, the authority starts to pay more attention to the correspondingly development and rule making. Owing to the global economy crisis and fuel prices inflation, manufacturers transfer their factories into Asia. Which means there is a possibly for Taiwan becomes manufacturers center in Asia due to low manufacture cost.
A complete rule making is the key point for the potential growth of LSA market. As broadly region of LSA, the establishment of related management systems has been done by our government, but the detail classifications with LSA still hasn’t issue. Recently, both of the structure designing and regulation making have included crashworthiness concept which have performed field drop test and computer simulation.
Due to the global market trends and development to extend our demand, one goal of this work that is comparing current market prices and overall functions with 20 popular kinds LSA in Taiwan. In addition, study the difference of other countries’ regulations which can be the important references of corresponding standards establishments for Taiwan’s civil aeronautics regulations. This thesis is aim to provide initial study to related industry and researcher of developing and analyzing light-sport aircraft from the concept of market, regulation and technology. This thesis has also established dynamic drop test base on the Finite Element Method, which is to observe the fuselage stress and strain within drag and without drag course when the aircraft had crash.
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2各國航空工業產業與發展現況 4
1.2.1美國航空產業與發展概況 5
1.2.2歐洲航空產業與發展概況 7
1.2.3加拿大航空產業與發展概況 13
1.2.4澳洲航空產業與發展概況 14
1.2.5中國大陸航空產業與發展概況 15
1.2.6臺灣航空產業與發展概況 17
1.3研究目的與方法 21
第二章 普通航空市場趨勢 25
2.1文獻回顧 25
2.2各國普通航空的市場介紹 27
2.2.1美國市場 37
2.2.2歐洲市場 41
2.2.3加拿大市場 44
2.2.4澳洲市場 45
2.2.5中國大陸市場 46
2.3目前已認證的機型比較 50
2.3.1機型規格 51
2.3.2性能規格 51
2.3.3引擎規格 52
2.3.4價格比較 54
2.4我國超輕航空載具現況及發展空間 55
2.4.1機型銷售 58
2.4.2零件代工 60
2.4.3水上飛機 62
2.4.4觀光產業 65
第三章 超輕航空載具法規介紹與比較 67
3.1適航驗證之定義 67
3.2各國主要相關組織與法規 69
3.2.1美國超輕航空載具相關法規 69
3.2.2歐洲超輕航空載具相關法規 72
3.2.3其他國家超輕航空載具相關法規 74
3.2.4我國超輕航空載具相關法規 76
3.3各國法規的比較 78
3.3.1參數邊界及條件設定 78
3.3.2空域範圍 81
3.3.3安全限制 83
3.4適墜性 84
3.4.1適墜性的發展 85
3.4.2適墜性的設計 86
3.4.3適墜性的相關研究 88
第四章 實驗設計 96
4.1分析流程 96
4.2三維模型建立及網格化 98
4.3邊界條件 102
4.3.1模擬環境 102
4.3.2材料參數 112
4.4動態負載分析 113
4.4.1不考慮空氣阻力 114
4.4.2考慮空氣阻力 118
第五章 結論 124
參考文獻 127
附錄 130

圖目錄
圖1-1近幾年全球空運業營運逐步轉佳 5
圖1-2發展產業的三個重要方針 21
圖1-3本研究總流程圖 24
圖2-1超輕航空載具的分類 28
圖2-2全球噴射商務飛機的成長量 33
圖2-3未來各等級噴射商務飛機市場需求-數量 34
圖2-4未來各等級噴射商務飛機市場需求-產值 34
圖2-5未來各噴射商務飛機製造商產量市場佔有率 36
圖2-6未來各噴射商務飛機製造商產值市場佔有率 36
圖2-7 LSA的銷售數據圖 40
圖2-8 2008年LSA市場占有率前20大製造公司 40
圖2-9 國內活動場地分佈情形 56
圖2-10超輕載具的研發階段 59
圖2-11國內廠商投資輕航機零件 61
圖2-12運動休息主要包括的項目 66
圖3-1 NASA IDRF設施 89
圖3-2 NASA IDRF固定翼小飛機衝擊實驗 90
圖3-3 NASA DYCAST Boeing 707 掉落實驗的模型 92
圖4-1模擬部分流程圖 97
圖4-2模擬順序 98
圖4-3簡化的長方體機身 99
圖4-4長方體機身網格化 99
圖4-5較貼近真實的橢圓機身 100
圖4-6薄殼元素總能 101
圖4-7實體元素總能 101
圖4-8受重力情況的動能輸出圖 103
圖4-9單給初速情況的動能輸出圖 103
圖4-10動能位能隨時間變化圖 105
圖4-11沙漏位能與滑動能隨時間變化圖 105
圖4-12機翼攻角與升力係數圖 109
圖4-13模擬平台 113
圖4-14觀測的兩個元素 113
圖4-14觀測的兩個元素 113
圖4-15不考慮阻力不同重量的應力圖 115
圖4-16鋁合金6061-T6應力應變圖 116
圖4-17不考慮阻力不同重量的應變圖 117
圖4-18考慮阻力不同重量的應力圖 119
圖4-19考慮阻力不同重量的應變圖 121
圖4-20不考慮空氣阻力時隨重量變化的應變圖 123
圖4-21考慮空氣阻力時隨重量變化的應變圖 123
圖4-22座艙15%不同重量的應變圖 123

表目錄
表1-1法國航空航太工業從業人員統計 9
表1-2歷年訂單數及交貨量 13
表2-1全球超輕載具製造廠商發展情形 29
表2-2超輕航空運動休閒每年潛在市場 30
表2-3全球商務飛機2006-2007的成長率 30
表2-4美國飛機擁有及駕駛協會(AOPA)歷年發動機統計表 38
表2-5法國歷年IAOPA統計報告 42
表2-6德國歷年IAOPA統計報告 43
表2-7捷克歷年IAOPA統計報告 43
表2-8加拿大歷年IAOPA統計報告 44
表2-9澳洲歷年IAOPA統計報告 45
表2-10國內常見超輕定翼機種 50
表2-11性能規格之比較 51
表2-12引擎規格之比較 53
表2-13價格與馬力規格之比較 54
表2-14國內超輕型載具未來10年市場 57
表2-15臺灣地貌類型分佈 63
表3-1民用航空器類別 67
表3-2美國聯邦航空法規FAR適用法規 68
表3-3世界各國超輕型載具之規定 79
表3-4中華民國、美國聯邦、歐洲聯合超輕航空法之比較 80
表3-5超輕航機飛航規範法規比較表 82
表4-1各機型阻力係數 109
表4-2各國法規模擬的初速度 111
表4-3 6061-T6成份表 112
表4-4 6061-T6主要材料特性 112
表4-5不考慮阻力受到的最大應力 114
表4-6不考慮阻力受到的最大應變 116
表4-7考慮阻力受到的最大應力 118
表4-8考慮阻力受到的最大應變 120
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論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2010-06-25公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2009-06-25起公開。


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