西工大飞行器性能计算续航性能PPT课件

1、航程与航时 航程L：飞机在平静大气中沿预定方向耗尽其可用燃油量所飞过的水平距离。 航时T：飞机耗尽其可用燃油量所能持续飞行的时间。 决定续航性能的因素：燃油 飞机所携带的燃油量 消耗燃油度速度第1页/共34页续航路线LssLxhLxihxihxhssLLLL第2页/共34页可用燃油量总燃油量mz不可用的燃油 地面试车和滑行m1 着陆前小航线飞行m2 油箱中无法排空m3 安全裕量m4)(.xihsskyxhkymmmm巡航段可用燃油量)(4321mmmmmmzky可用燃油量第3页/共34页小时耗油量iPqqNhh小时耗油量kg/h发动机数量单台发动机推力N发动机耗油率kg/N/hPqqNhh发动

2、机总推力N第4页/共34页公里耗油量VPqVqqNhhkm公里耗油量kg/km发动机总推力N飞行速度km/h发动机耗油率kg/N/h第5页/共34页计算续航性能的动力学方程质量变化忽略mgYQPPPkymgYPPpxkyKmgPpxKmgqPqPqqNhkyNhNhhKVmgqVqqNhhkm第6页/共34页巡航段航程航时计算dtdmqhmdmgqKqdmdtNhh0110)(mmNhmmhxhmdmgqKqdmTm0：巡航段起始质量m1：巡航结束的质量0110)(mmNhmmkmxhmdmgqKVqdmL第7页/共34页最佳续航状态初步分析0110)(mmNhmmhxhmdmgqKqdmT若

3、不考虑、qNh随m、V的变化，则Kmax对应最大航时010110)()(mmNhpxmmNhmmkmxhdmqPaMmdmgqKVqdmLLxh最大值对应于Ppx/M最小值第8页/共34页久航速度与远航速度0.00.51.01.52.001020Ppx / kNMjhMyhMH=5kmH=11km第9页/共34页高度对航程的影响qNhH11km高度增加对航程有利010110)()(mmNhpxmmNhmmkmxhdmqPaMmdmgqKVqdmL第10页/共34页飞行包线0.40.60.811.21.41.61.822.200.20.40.60.811.21.41.61.82x 104MaHF

4、light Envelop超音速巡航亚音速巡航第11页/共34页最佳续航性能 最大航时： 出现在亚音速实用升限附近 速度接近Myl （Mjh） 发动机转速接近额定转速 最大航程： 出现在亚音速实用升限附近 速度在高亚音速，接近Mlj 发动机转速接近额定转速第12页/共34页航程与航时计算问题的分类 给定高度和速度的航程和航时 比如轰炸机，作战高度速度由任务决定 给定高度下的最大航程和航时 比如侦察机，作战高度由任务确定 给定速度下的续航性能 通常战斗机护航要求与轰炸机保持同一速度 最佳续航性能第13页/共34页给定高度与速度下的续航性能1.将质量划分区间，每个区间内取平均质量2.计算M数3.由

5、法向力方程确定Cy4.根据升阻极曲线确定K5.计算平飞需用推力Ppx6.计算发动机推力P7.根据发动机特性求qNh8.求解积分量与M的关系曲线9.图解积分求解航程10. 根据速度求解航时010110)()(mmNhpxmmNhmmkmxhdmqPaMmdmgqKVqdmL第14页/共34页同温层续航性能特点Hmax11km最佳续航性能出现在同温层11NhNhqq111111kykyPPGYQPkySaMCGYSaMCPPyxkyky2222111122pka 2第15页/共34页同温层续航性能特点 给定M和n，则发动机状态确定（与高度无关） 给定M数，则Cx、Cy确定给定M和n，则只与m相关

6、如果飞机在某一高度配平，那么，随着燃油的消耗，飞机质量降低，飞机高度会自动升高SMaCmgSMPCyx2211211111127 . 0第16页/共34页最佳续航性能计算0110)(mmNhmmkmxhmdmgqKVqdmL10lnmmgqKVNh给定飞行状态10111111lnmmagqKMNh),(1111MnfgqKMNh第17页/共34页常见飞机最大航程型号机内油航程最大航程Mig-1514201860Mig-2110202100Mig-2518652400Su-273680Mig-2914802900F-8614702200F-420002600F-1618253890F-15198

7、04631型号最大航程Tu-9514000Tu-16/H-65800Tu-225000Tu-16012300B-5212000B-1B11000B-211100A34013900A38015000第18页/共34页上升段续航性能 一般考虑总的航程与航时 尽量减小上升时间V=Vks，上升率最大则上升时间最短，上升段消耗燃料少VVks，可能使总航程增加第19页/共34页下滑段续航性能下滑时推力为零sincosGQGY动力学方程几何关系xihhxihTqmK1arctanHKLxihxihxxihxihVLT.运动学关系第20页/共34页作战半径 RmLm1m0mxmkz+mtz活动半径R：飞机由机

8、场出发，飞到指定目标上空完成一定任务后，再飞到原机场所能达到的最远距离。第21页/共34页最大活动半径计算111maxmax1111011maxmax1111)(ln)(ln)(mmmmagqKMmmagqKMtzkzxNhxNh10)(mmmmmmtzkzxx1024)(2mmmmmmmtzkztzkzx011maxmax1111ln)(magqKMRNh第22页/共34页典型飞机航程与作战半径型号航程作战半径Su-2736801500J-71300270J-82000600A-52000600高空400低空F-15E44501500F-1618251320制空1184对地F-1837067

9、40制空1063对地条件不同不具有可比性第23页/共34页风对续航性能的影响VWVd地速空速风速WVVdVVdW10mmhxhqdmT10mmhdxhqdmVL航时与风无关顺风时航程增加逆风时航程降低022)1 (WRVWR对应于顺风或逆风条件第24页/共34页超音速飞机续航性能的特点0.00.51.01.52.005101520Ppx / kNMqkmMqkmH超音速远航跨音速远航第25页/共34页加大航程与航时的途径0110)(mmNhmmhxhmdmgqKqdmT0110)(mmNhmmkmxhmdmgqKVqdmL取决于 K V 、H m qNh第26页/共34页加大航程与航时的途径 增加升阻比 合理选择飞行状态 使用副油箱 空中加油 发动机第27页/共34页Centurion / 百夫长第28页/共34页J-8II第29页/共34页F-16 保形油箱第30页/共34页F-15 保形油箱第31页/共34页空中