第18講飛機飛行性能分析

1、航空宇航學院飛機飛行性能計算航空宇航學院飛機總體設計框架設計要求 布局型式選擇布局型式選擇 主要參數(shù)計算主要參數(shù)計算 發(fā)動機選擇發(fā)動機選擇部件外形設計部件外形設計機身機身 機翼機翼 尾翼尾翼 起落架起落架 進氣道進氣道 總體布局三面圖三面圖部位安排圖部位安排圖結構布置圖結構布置圖 分析計算分析計算重量計算重量計算 氣動計算氣動計算性能計算性能計算 結構分析結構分析 是否滿足是否滿足設計要求？設計要求？最優(yōu)最優(yōu)？航空宇航學院內容提要 有關飛行包線的概念 平飛需用推力(功率)和最大平飛速度計算 升限計算 水平加(減)速性能計算 盤旋性能計算 爬升性能計算 航程、航時計算 起飛、著陸性能計算 航空宇

2、航學院飛行包線航空宇航學院平飛需用推力 計算公式計算公式其中：其中： 速壓速壓Pa S )(,Re,20 ,cDDLDCCACCqSD221vq機翼參考面積機翼參考面積(m2) 基準高度、基本構形的零升阻力系數(shù)基準高度、基本構形的零升阻力系數(shù) A 升致阻力因子升致阻力因子 高度修正量高度修正量(或雷諾數(shù)修正量或雷諾數(shù)修正量) 外掛物阻力系數(shù)增量外掛物阻力系數(shù)增量 飛機升力系數(shù)飛機升力系數(shù) 0 ,DCRe,DCcDC,qSGCL/航空宇航學院 計算方法計算方法 航空宇航學院平飛需用功率 計算公式計算公式其中：其中： 需用功率需用功率(W) H0時的速度時的速度(kmh) 在不同高度上對應的速度在

3、不同高度上對應的速度(kmh) 密度比密度比 K K 升阻比升阻比 KvGPHx27010vvHLSCGv44. 10 xP0vHv0航空宇航學院 最大平飛速度最大平飛速度航空宇航學院升限計算 定定 義義 (1)(1)理論升限理論升限在給定飛機重量和給定發(fā)動機在給定飛機重量和給定發(fā)動機狀態(tài)下，飛機能保持等速水平直線飛行的最大高狀態(tài)下，飛機能保持等速水平直線飛行的最大高度，也就是最大爬升率等于零時的飛行高度。度，也就是最大爬升率等于零時的飛行高度。 (2)(2)實用升限實用升限在給定飛機重量和給定發(fā)動機在給定飛機重量和給定發(fā)動機狀態(tài)下，對于軍用飛機，亞聲速飛行最大爬升率狀態(tài)下，對于軍用飛機，亞聲

4、速飛行最大爬升率為為0.5m0.5ms s時的飛行高度；超聲速飛行最大爬升時的飛行高度；超聲速飛行最大爬升率為率為5 m5 ms s時的飛行高度。時的飛行高度。 航空宇航學院 計算公式計算公式其中：其中： 計算升限高度上的大氣壓力計算升限高度上的大氣壓力 G 升限計算所用給定重力升限計算所用給定重力 升限飛行升力系數(shù)升限飛行升力系數(shù) LHSCMaGp27 . 0HpLC航空宇航學院 計算方法計算方法1.1.確定升限計算重量；確定升限計算重量；2.2.采用逐次逼近的方法，首先假定一個升限，采用逐次逼近的方法，首先假定一個升限，3.3.利用利用圖圖4 4查得查得 ，再利用，再利用圖圖2 2、3 3

5、、5 5查得對應速度查得對應速度的的 、A A、 值，值，4.4.計算計算 。把這些參數(shù)代入。把這些參數(shù)代入公式公式求得求得 值，如果值，如果0.30.3，代入代入公式公式求求 ；否則，求；否則，求 ，并以此，并以此 值查飛機基值查飛機基準高度、基本構形的極曲線，求得準高度、基本構形的極曲線，求得 值，代入值，代入公式公式求求 。5.5.最后查國際標準大氣表得到計算升限高度。最后查國際標準大氣表得到計算升限高度。6. 6. 若精度不夠，則重復以上步驟。若精度不夠，則重復以上步驟。 Re,DC0 ,DCcDC,LCHpiDC,iDC,iLC,HpFC航空宇航學院航空宇航學院水平加(減)速性能計算

6、 計算公式計算公式 xgnvttvxtqmhT3600航空宇航學院 計算方法計算方法1.1.把要計算的加把要計算的加( (減減) )速段分成若干個小速度段，在每個小速段分成若干個小速度段，在每個小速度段中都假定飛機作等加速度段中都假定飛機作等加( (減減) )速運動。速運動。 2.2.計算計算3.3.計算結果代入計算結果代入公式公式得到得到 、 、 ，4.4.求和求和 iivvv1) 1( ,ixixxnnn21iivvv2) 1( ,ihihhqqqtxTmniitt1niixx1niiTTmm1,航空宇航學院盤旋性能計算 定常盤旋計算公式定常盤旋計算公式 122zngvR122zngvt3

7、 .5712vngzpfLLzCCn,盤旋半徑： 盤旋一周的時間： 盤旋角速度： 盤旋過載： ()/s 航空宇航學院式中： 盤旋狀態(tài)飛機升力系數(shù) 平飛升力系數(shù) ACCCCCcDDDFL,Re,0 ,qSGCpfL,LCpfLC,航空宇航學院 計算方法計算方法1.1.給定計算高度、計算給定計算高度、計算MaMa數(shù)和計算重量數(shù)和計算重量 。 2.2.根據(jù)式根據(jù)式 、 和飛機氣動力特性及動力裝置推力特性計算和飛機氣動力特性及動力裝置推力特性計算 和和 3.3.當在小升力系數(shù)范圍，如當在小升力系數(shù)范圍，如 0.30.3，則可根據(jù)式，則可根據(jù)式 計算盤旋過載計算盤旋過載 。4.4.升力系數(shù)比較大時升力系

8、數(shù)比較大時( (如如 0.3)0.3)，則可根據(jù)由飛機基準則可根據(jù)由飛機基準高度、基本構形的極曲線查得高度、基本構形的極曲線查得 值，然后用式值，然后用式計算計算 。5. 5. 計算計算 ACCCCCcDDDFL,Re,0 ,qSGCpfL,pfLC,LCLCpfLLzCCn,znLCLCpfLLzCCn,zn122zngvR122zngvt3 .5712vngz航空宇航學院爬升性能計算 爬升性能的主要指標是給定高度的最大爬升性能的主要指標是給定高度的最大爬升率、爬升軌跡角、爬升時間、爬升爬升率、爬升軌跡角、爬升時間、爬升所經(jīng)過的水平距離和所消耗的燃油量。所經(jīng)過的水平距離和所消耗的燃油量。 影

9、響飛機爬升性能的主要因素是飛機的影響飛機爬升性能的主要因素是飛機的剩余推力和爬升方式。剩余推力和爬升方式。 航空宇航學院爬升性能計算 1.1.等速爬升計算公式等速爬升計算公式 vGCCCqSFvGDFvcDDDy)(,Re,航空宇航學院 計算方法計算方法 爬升時間、水平前進距離、軌跡角及耗油量，爬升時間、水平前進距離、軌跡角及耗油量， 工程上常采用給定初值的數(shù)值積分方法計算工程上常采用給定初值的數(shù)值積分方法計算: : iiittt1iiixxx1iTiTiTmmm,1,iyivv1arcsin式中：式中： 、 、 iyivHt,/iiitvxcosihiTtqm3600/,vGDFviiy,航

10、空宇航學院2.2.加速爬升計算公式加速爬升計算公式 加速爬升，即爬升過程中邊爬升邊加速。此種爬升常用于飛機離地后的加速爬升和現(xiàn)代殲擊機保持最大能量狀態(tài)的加速爬升，即最短時間爬升或最少耗油爬升。 dHdvgvGvDFvy1 其余式與等速爬升相同。也可以采用給定初值的數(shù)值積分進行計算。 航空宇航學院航程計算 飛機沿預定航線，耗盡其可用燃油所飛機沿預定航線，耗盡其可用燃油所經(jīng)過的水平距離經(jīng)過的水平距離( (包括爬升、下滑段的水平距離包括爬升、下滑段的水平距離) )。( (投掉耗盡燃油的空副油箱。投掉耗盡燃油的空副油箱。) )飛機沿預定航線并留有規(guī)定的著陸余飛機沿預定航線并留有規(guī)定的著陸余油所能達到的

11、水平距離。油所能達到的水平距離。( (投掉耗盡燃油的空副投掉耗盡燃油的空副油箱。油箱。) )飛機裝載最大燃油量所能達到的航程。飛機裝載最大燃油量所能達到的航程。( (中途不投掉空副油箱。中途不投掉空副油箱。) ) 航空宇航學院 計算公式計算公式 飛機的航程是由爬升段、巡航段和下滑段組成的，其式為： xhxihpsllll其中爬升段和下滑段航程約占飛機總航程的10左右。爬升段航程按前面介紹的方法計算。 對于等高、等速航程，巡航段航程為： kTxihqml/vDCqek航空宇航學院式中： 巡航段可用燃油量(kg)； 平均公里耗油量(kgkm)； 發(fā)動機耗油率kg(Nh) 推力有效系數(shù)； 巡航速度(

12、kmh)； D 巡航段飛機阻力。 TmkqeCv航空宇航學院 計算方法計算方法 確定確定 計算飛機阻力計算飛機阻力需用推力需用推力 確定確定 Tm)(,Re,20 ,cDDLDCCACCqSDeC發(fā)動機耗油率是飛行高度、速度和發(fā)動機轉速的函數(shù)，通常以轉速特性給出。 由 ，就可以在圖上查得 eC/DF 航空宇航學院續(xù)航時間計算 續(xù)航時間是指飛機從起飛爬升到安全續(xù)航時間是指飛機從起飛爬升到安全高度起，至下滑到著陸航線高度止所經(jīng)過高度起，至下滑到著陸航線高度止所經(jīng)過的飛行時間。的飛行時間。 hTxihqmt/DCqeh航空宇航學院最大航程和最大續(xù)航時間 航空宇航學院航空宇航學院起飛性能計算 1. 1

13、.起飛速度計算起飛速度計算受失速速度限制時，飛機離地速度為受失速速度限制時，飛機離地速度為 受擦地角或前方視界限制時，飛機離地速度為受擦地角或前方視界限制時，飛機離地速度為 max,sin26 . 32 . 12 . 1LsldSCFGvvldLldSCFGv,sin26 . 3航空宇航學院 2. 2.起飛滑跑距離計算起飛滑跑距離計算 把起飛滑跑分成三輪滑跑和抬前輪后的兩輪滑跑兩個部分。航空宇航學院 第一部分假定從零速度開始加速到起飛離地速度，滑跑距離為: abvagblld21ln21fGFaDLCfCSGb0 ,/2式中: 第二段滑跑假定以 跑3s，則： ldvldLSCGl.223總滑跑

14、距離為：21lllqh航空宇航學院著陸性能計算 1. 1.著陸速度計算著陸速度計算飛機的著陸速度為：飛機的著陸速度為： jdLjdSCGKv,26 . 3式中： 接地速度(kmh)； 接地時升力系數(shù)； K 地面效應影響系數(shù)，一般取0.900.95。 jdvjdLC,航空宇航學院 2. 2.著陸滑跑距離計算著陸滑跑距離計算222222112111ln1ln121avbabvbavbabglqjqjjdzh航空宇航學院式中： 滾動摩擦因數(shù)(0.030.05)； 使用剎車時的折算摩擦因數(shù)(0.250.3)； 飛機接地速度； 前輪接地時的速度，(可取0.95邯)； 減速傘阻力系數(shù)； 、 分別是兩輪滑跑和三輪滑跑時的飛機 阻力系數(shù)； 、 分別是兩輪滑跑和三輪滑跑時的升力 系數(shù)。 11fa 1 ,1,1 ,12LsDDCfCCGSb22fa 2 ,2,2 ,22LsDDCfCCGSbjdvqjvsDC,1 ,DC2 ,DC1 ,LC2,LC航空宇航學院goodbye航空宇航學院 飛行升力系數(shù)飛行升力系數(shù)在小迎角在小迎角( (如如 0.3)0.3)升致阻力因子升致阻力因子A A值可看成值可看成A Af(Ma)f(Ma)，