掌握飞机性能

1、掌握飞机性能 介绍： 国家管理机构 适航：FAA、DGAC、CAAC 适航条例：FAR25、JAR25 运行：航空公司（起飞、降落限制等） 运行条例：FAR121、JAR-OPS1、CAAC-FS121 国际民用航空组织ICAO成立于1948年 国际航空运输协会IATA 介绍 飞机文件 适航：AFM 运行：波音 FPPM、OM； 空客 FCOM 物理方面 条例方面 运行方面介绍 国际标准大气层ISA通用 压力模型 假设一定体积的空气处于静态平衡之中，空气静力学公式给出通用气体状态方程给出 通用性能压力模型续 压力模型续 压力模型续 密度模型通用性能 通用性能国际标准大气表 通用性能高度测量原理

2、压力面：外界压力测量的层面（实际飞机位置）参考压力面：飞行员通过高度表压力设置旋钮选择的压力 通用性能高度测量原理续压力设置和指示高度向同一方向移动；高度测量的目的是在飞机与地面之间保持相应的裕度，因此通过高度表压力设置旋钮可以选择不同的实际压力设置。 高度测量原理续 QFE：是机场参考点的压力，使用QFE设置，高度表指示高于机场参考点的高度。 QNH：是平均海平面压力。通过对机场参考点压力的测量并移动到平均海平面，在此假设标准的压力变化规律，我们可以计算出QNH。使用QNH设置，高度表指示高于平均海平面的高度（如果温度是标准温度），因而当在机场平面处于ISA状态时，高度表指示真实地形高度。通

3、用性能 高度测量原理续 Standard：与1013hPa一致。使用Standard设置，高度表指示高于1013hPa等压面的高度（若温度是标准的）。在飞行中，飞机脱离当地压力变化时，此设置提供了飞机间的垂直间隔。通用性能 高度测量原理续 飞行高度层：选择Standard设置后的指示高度，以除以100后的英尺表示； 过渡高度：是一个指示高度，在此高度以上机组必须选择Standard设置； 过渡高度层：是在过渡高度以上的第一个可用飞行高度层。通用性能 高度测量原理续通用性能在爬升时QNH与Standard之间的改变发生在过渡高度，下降时发生在过渡高度层。过渡高度一般在SID中给出，过渡高度层由A

4、TC给出。 高度表调定和温度的影响 高度表调定的修正 温度的修正 在给定指示高度飞行， 真实高度随温度的增加而增加结论：温度越高，你飞得越高； 温度越低，你飞得越低通用性能ISA及标准气压调定值 高度表调定和温度的影响实例瑞士SION机场26号跑道ILS进近通用性能真高：10500英尺高于平均海平面，8919英尺高于跑道 高度表调定和温度的影响实例瑞士SION机场26号跑道ILS进近通用性能ISA-10：真实高度：16000FT 10500FT指示高度： 16600FT 10900FT高度增加：600FT 400FTISA-20真实高度：16000FT 10500FT指示高度：17300FT

5、11350FT高度增加：1300英尺 850英尺结论：当温度偏离标准时，高度测量误差增加； 由温度引发的高度测量误差与高度成正比。 操作速度校准空速（CAS）是通过总压Pt和静压Ps的差值获得的通用性能 操作速度指示空速（IAS）是由空速指示器指示的速度 IAS=CAS+Ki 其中Ki是仪表修正误差真空速（TAS）：是表示飞机在一个与它周围气团相关的运动的基准系统中的速度。地速（GS）代表的是飞机在固定地面基准系统中的速度。它等于修正了风分量后的TAS地速=真空速+风分量通用性能 操作速度马赫数（MACH）是TAS和音速之间的比值 用海里/小时为单位表示的音速为： 音速只取决于温度，因此马赫数

6、可表达为：马赫数由测量的总压和静压计算而得显示的真空速由马赫数获得 通用性能音速为当时飞行高度的音速SAT=以开氏温度计量的空气静温 真空速的变化通用性能图示解释了在以恒定的CAS（300海里/小时）和恒定的马赫数（M0.78）爬升时TAS相对气压高度的变化情况交叉高度：给定的CAS等于给定的马赫数的高度。 飞行力学标准升力方程标准阻力方程通用性能CL和CD是迎角、马赫数M和飞机形态的函数 飞行力学升力和阻力方程用马赫数表达 压力比引入升力和阻力方程可得到与气压高度无关的公式通用性能 飞行限制 飞行中机体必须承受由发动机、空气动力载荷和惯性力等产生的力，过载系数出现并增加飞机的载荷限制过载系数

7、空客飞机飞机的限制 飞行限制 最大速度最大操作速度限制VMO/MMO襟翼放出速度限制VFE起落架操作速度限制VLO带轮飞行速度限制VLE飞机的限制 飞行限制 最小速度1、地面最小控制速度当关键发动机失效时仅使用主要空气动力控制保持飞机控制，横向偏移不超过30FT2、空中最小控制速度当一台关键发动机失效时保持飞机的控制并以不大于5度的坡度保持平直飞行VMCA不能超过1.2VS飞机的限制 飞行限制 最小速度3、最小离地速度飞机速度等于或高于VMU时飞机可以安全离开地面并继续起飞全发最小离地速度一发失效最小离地速度飞机的限制 飞行限制 失速速度VS1g：对应最大升力系数，n=1VS ：对应常规失速，

8、 n1 VS=0.94X VS1g飞机的限制 最大结构重量 飞机重量定义厂商空重MEW：结构、动力装置、装备、系统及其他被看作是飞机整体的设备项目的重量。包括封闭系统中的液体。使用空重OEW：厂商空重加上营运人的项目 飞机的限制 最大结构重量 最大结构起飞重量MTOW是按照空中结构抗荷标准、垂直速度等于-1.83米/秒着陆冲击时起落架和结构的抗荷标准确定的最大结构着陆重量MLW 着陆重量受到垂直速度等于-3.05米/秒的着陆冲击时的载荷限制。这个限制就是最大结构着陆重量。最大结构零油重量MZFW机翼中燃油量最小时，作用在翼根的弯矩最大，所以在油箱中没有燃油时需限制重量。这个限制值被称为最大零油

9、重量。飞机的限制 最大结构重量 最大结构滑行重量MTW一般由MTOW加上滑行用油得来最小结构重量 申请人选择的最低重量，在AFM手册中可查到，要考虑到阵风和扰动载荷的影响。飞机的限制 环境包线 气压高度限制温度限制在限制内飞机性能得到确认且飞机系统满足取证要求飞机的限制 发动机的限制 推力调定及EGT限制起飞推力最大连续推力巡航推力爬升推力飞机的限制 发动机的限制 考虑：地面加速阶段可能出现关键发动机故障 起飞 起飞速度 起飞操作速度1、发动机故障速度VEF： 在这个速度上假定关键发动机故障2、决断速度V1 V1是机组能够决定中断 起飞的最大速度，且可以 保证将飞机停在跑道的限 制范围内。 起

10、飞 起飞速度 起飞操作速度PFD 显示 起飞 起飞速度 抬轮速度VR 是驾驶员开始抬前轮的速度。 不得小于V1 不得小于105%的VMCA 能够保证在高于起飞表面35英尺之前就达到V2速度 或以最大适用速率抬前轮可以达到满意的VLOF速度 离地速度VLOF 是指飞机刚刚 升空时的校准空速。 起飞 起飞速度 起飞安全速度V2 是在发动机发生故障时在高出跑道表面35英尺处必须达到的最小爬升速度 V2MIN 不得小于1.13VSR（JAR）或1.2VS（FAR） 不得小于1.1VMCA V2 不得小于V2MIN 及 VR加上在起飞跑道表面上空达到35英尺之前获 得的速度增量。 最大刹车能量速度VMB

11、E 最大轮胎速度VTIRE 起飞 起飞速度速度小结 起飞 跑道限制起飞距离 起飞 飞机性能的研究应用范围-起飞性能 起飞条例 FAR起飞跑道长度（情况1） 1.15倍的实际起飞距离全发起飞距离（1.15倍实际）V1VRVLOF35英尺V2+10到25节*随着飞机类 型而变化 飞机性能的研究应用范围-起飞性能 起飞条例 FAR起飞跑道长度（情况2）一发失效加速走距离VEFV1VRVLOF1秒35英尺V2 飞机性能的研究应用范围-起飞性能 起飞条例 FAR起飞跑道长度（情况3）一发失效加速-停止距离VEFV1过渡段RTO过渡结束停止1秒 起飞航迹 起飞 起飞航迹第二段爬升梯度需求 起飞 越障 起飞

12、总飞行航迹和净飞行航迹 起飞 越障 起飞安全区 ICAO 起飞 越障 起飞安全区 FAR 起飞 外界影响 1、风 50%实际顶风 150%实际顺风 侧风限制 2、气压高度 3、跑道坡度 起飞 外界影响 温度 对空气动力的影响 对发动机的影响 起飞 外界影响-污染跑道 降雨降雪污染跑道与滑跑道 污染跑道定义超过25%的跑道有污泥，积水，松雪，冰或压紧的雪存在毫米污染物深度1毫米 污染物深度超过13毫米禁止起飞 滑跑道定义：25跑道上覆盖有冰或压紧的雪存在 外界影响-污染跑道 污染跑道增加的阻力：排开阻力和冲击阻力 污染跑道受力分析全发推力发动机失效推力污染物阻力空气阻力滚动摩擦力VHP滑水速度v

13、RVLOF地速总加速力 外界影响-污染跑道 使用干跑道性能在污染跑道上的表现（全发） 767-300，182800公斤，V1=163IAS AFM平衡跑道长度=9520英尺加速V1=16335英尺V=0可用跑道长度干跑道污染跑道6毫米13毫米裕度15%裕度5% 外界影响-污染跑道 使用干跑道性能在污染跑道上的表现（一发失效） 767-300，182800公斤，V1=163IAS加速V1=16314英尺V=138可用跑道9520英尺V=06毫米加速V1=163离地V=142V=013毫米 外界影响-污染跑道最小需要干跑道长度所需污染跑道长度1.15全发距离一发失效污染跑道V1调整1.15全发距离

14、-污染加速走-污染加速停-污染加速走加速停距离V1V1调整平衡V1重量高度温度襟翼 外界影响-污染跑道 一发失效污染跑道重量调整跑道长度松刹车重量固定跑道FAR干跑道长度污染跑道长度高度温度襟翼 外界影响-污染跑道重量调整表（1000公斤） 外界影响-污染跑道V1调整表（KIAS） 外界影响-污染跑道 滑跑道-冰或压紧的雪存在 对加速走没有影响 由于地面摩擦力减少，对加速停影响较大 同样需要进行重量及V1的调整 使用摩擦力测试车辆或飞行员报告系统来确定跑道摩擦系数，根据摩擦系数进行重量及V1的调整。 外界影响-道面强度 ELEVATION 43 M RUNWAY 16L RJAA * FLAP

15、S 01 * AIR COND OFF ANTI-ICE OFF TOKYO/NARITA PCN=129F/C/X/T 737-300 CFM56-3-B1 DATED 23-JUL-2002 *A* INDICATES OAT OUTSIDE ENVIRONMENTAL ENVELOPE OAT CLIMB WIND COMPONENT IN KNOTS (MINUS DENOTES TAILWIND) C 100KG -10 0 10 20 66A 412 380*/19-19-25 401*/23-23-28 406*/24-24-29 410*/25-25-30 63A 431 39

16、5*/21-22-27 417*/26-26-31 422*/27-27-32 427*/28-28-32 60A 451 410*/23-24-30 432*/28-28-33 438*/29-29-34 443*/30-30-35 57A 471 424*/25-26-32 448*/30-30-36 453*/31-31-37 459*/32-32-38 54 490 435*/25-27-34 462*/32-32-38 468*/33-34-39 475*/35-35-40 51 505 445*/27-29-36 472*/33-34-40 479*/35-35-41 487*/3

17、7-37-42 标准起飞分析表 标准起飞分析表 48 519 454*/28-30-37 482*/35-36-42 490*/37-37-43 497*/38-38-44 45 532 464*/30-31-39 493*/37-37-43 501*/38-39-45 508*/40-40-46 42 545 473*/31-33-40 503*/38-39-45 511*/39-40-46 519*/41-42-48 39 557 481*/32-34-42 512*/39-40-47 520*/40-41-48 528*/42-43-49 36 570 489*/33-35-43 520

18、*/40-41-48 529*/42-42-49 537*/43-44-51 33 582 497*/33-36-44 528*/40-42-49 537*/42-44-51 546*/44-45-52 MAX BRAKE RELEASE WT MUST NOT EXCEED MAX CERT TAKEOFF WT OF 58968 KG MINIMUM FLAP RETRACTION HEIGHT IS 122 M LIMIT CODE IS F=FIELD, T=TIRE SPEED, B=BRAKE ENERGY, V=VMCG, *=OBSTACLE/LEVEL-OFF, *=IMPR

19、OVED CLIMB RUNWAY IS 2179 M LONG WITH 0 M OF CLEARWAY AND 0 M OF STOPWAY RUNWAY SLOPES ARE .08 PERCENT FOR TODA AND .08 PERCENT FOR ASDA LINE-UP DISTANCES: 30 M FOR TODA, 30 M FOR ASDA OBS FROM LO-M /M RUNWAY HT DIST OFFSET HT DIST OFFSET HT DIST OFFSET 16L 3 235 0 5 333 0 9 357 0 12 373 0 12 408 0

20、15 875 0 17 947 0 18 1389 0 V1的选择 起飞 平衡跑道-起飞性能 平衡跑道长度 加速起飞距离=加速停止距离 然而实际的可用跑道长度通常长于所需的最小平衡跑道长度 -起飞性能 V1速度和跑道长度的关系（固定起飞重量）平衡跑道长度平衡跑道长度V1距离5000600070008000120 130140150起飞决断速度V1（海里）所需加速走距离所需加速停距离 飞机性能的研究应用范围-起飞性能 V1速度的范围（固定的跑道）飞机重量增长V1速度增长继续起飞中断起飞跑道长度限制重量平衡跑道限制V1速度实际起飞重量最小V1最大V1 飞机性能的研究应用范围-起飞性能 V1和距离的

21、关系（固定起飞重量）松刹车V135英尺停止小V1 飞机性能的研究应用范围-起飞性能 V1和距离的关系（固定起飞重量）松刹车V135英尺停止平均V1 飞机性能的研究应用范围-起飞性能 V1和距离的关系（固定起飞重量）松刹车V135英尺停止大V1 假设温度减推力和减额定功率起飞1、假设温度方法 起飞 假设温度减推力和减额定功率起飞1、假设温度方法 起飞这里我们引用CFM56-7B发动机的相关数据加以说明 全推力25%减推力参数变化%推力（磅）2199716498-25N1（RPM）53054760-10.3N2（RPM）1470514280-2.9排气温度（oC）839732-12.8内部压力（帕

22、）427340-20.4注：海平面，温度30oC，马赫数0.25,新发动机。 假设温度减推力和减额定功率起飞好处 起飞A、 减少发动机排气温度裕度的衰减，延长发动机热损件的寿命。B、 增加发动机在翼时间，降低发动机燃油流量的衰减，节约燃油成本。C、 减少发动机返厂维修率，节约维修成本。D、 增加发动机可靠性，减少空中停车率，增加签派放行率。假设温度减推力是保守的 起飞 假设温度减推力和减额定功率起飞2、减额定功率起飞 起飞 航线上的故障情况发动机故障 航线上的限制剩余发动机选择最大连续推力最大升阻比速度 飞机性能的研究应用范围-巡航性能 一发失效飘降剖面一发失效1.设置MCT推力2.保持平飞，

23、减速到飘降速度3.保持飘降速度ABC4.从A、B、C中选择一个方案。A.保持速度并随着燃油的消耗进行爬升B.维持平飞并逐步加速到一发失效LRC速度C.下降并立即加速到一发失效LRC速度 航线上的故障情况发动机故障时的总飘降航迹和净飘降航迹 航线上的限制 飞机性能的研究应用范围-巡航性能 飘降剖面净飞行轨迹-31000英尺到33000英尺102030405060708015202530140160180200220240260100020003000400050006000发动机失效时的当量重量1000公斤从发动机失效时的燃油消耗公斤14016018020022024026010及以下15201

24、60140160200200180200220240260发动机失效时重量发动机失效时当量重量ISA偏差压力高度1000英尺从发动机失效起的时间70050100501000100200300400风海里顶顺从发动机失效时起的地面距离海里 航线上的故障情况一台发动机故障时的在航线上的越障横向间隔 航线上的限制 航线上的故障情况一台发动机故障时的在航线上的越障垂直间隔1000英尺 航线上的限制 航线上的故障情况一台发动机故障时的在航线上的越障确定关键点无返回点A继续点B 航线上的限制 飞机性能的研究应用范围-巡航性能 航线上的故障情况备降机场 航线上的限制满足性能要求，满足天气标准 航线上的故障情

25、况双发飞机60分钟的规定 航线上的限制 航线上的故障情况四发飞机90分钟的规定 航线上的限制 航线上的故障情况越障-两台发动机不工作横向间隔规定与一发不工作相同垂直间隔规定与一发不工作相同（没有1000英尺的条件）备降场的规定与一发不工作相同 航线上的限制 航线上的增压故障-航线上的限制 客舱失密紧急下降剖面失密发生1.应用氧气面罩，宣布下降2.在MCP板上选择低的高度，选择LVL CHG，推力杆放慢车位，伸出减速板3.进行速度和改平高度的调整4.下降到10000英尺改平 航线上的增压故障-航线上的限制 不同下降方式的下降剖面的对比5000100001500020000250003000035

26、000400000255075100125150175200767-300ER/PW4060初始重量155000公斤飘降MAX L/D正常下降紧急下降VMO/MMO高度英尺航程海里 航线上的故障情况空中客舱增压故障 航线上的限制 航线上的故障情况氧气系统的限制 航线上的限制 航线上的故障情况性能的限制 航线上的限制 航线上的故障情况-增压故障-最小飞行高度MOCA（最低越障高度）MORA（最低偏航高度）MEA （最低航路高度）MGA （最低网格安全高度）地形图 航线上的限制 航线上的故障情况-增压故障越障 航线上的限制 航线上的故障情况航线研究 航线上的限制 着陆限制可用着陆距离-着陆航迹下没

27、有障碍物 航线上的限制 飞机性能的研究应用范围-着陆性能 飞机着陆所需跑道长度拉平过渡刹车段停止拉平：50英尺到接地过渡：接地到刹车应用完全刹车段：完全刹车应用到停止VAPP=VREF=1.23VS1G67%FAR干跑道着陆所需跑道长度FAR湿跑道着陆所需跑道长度15% 飞机性能的研究应用范围-着陆性能若着陆重量超出表中经过坡度和风的修正后的重量，等待至少58分钟并在下一个起飞前检查轮胎热熔塞没有融化。每1%的上坡增加2800磅每1%的下坡减4200磅每10海里顶风增加7200磅每10海里顺风减31000磅 飞机性能的研究应用范围-着陆性能 着陆爬升需求： 近进爬升梯度：近进襟翼起落架收上一发

28、失效复飞推力2发：2.1%3发：2.4%4发：2.7%着陆爬升梯度：着陆襟翼起落架放下全发推力2发：3.2%3发：3.2%4发：3.2% 巡航燃油里程 巡航SFC=燃油流量/可用推力 单位：KG/H.N（公斤/小时/牛顿） 代表每个推力单位的油耗 SR取决于空气动力特性（马赫数和取决于空气动力特性（马赫数和L/D）、）、发动机性能（单位燃油消耗量发动机性能（单位燃油消耗量SFC）、飞机）、飞机重量和海平面的音速（重量和海平面的音速（a a0 0） 巡航燃油里程 巡航 巡航速度的优化 巡航 巡航速度的优化随着燃油的消耗，SR及MMR的变化 巡航 巡航速度的优化气压高度的影响 巡航 巡航速度的优化远程巡航马赫数LRC 巡航 巡航速度的优化远程巡航马赫数LRC 巡航 巡航速度的优化经济巡航马赫数 巡航 巡航速度的优化经济巡航马赫数 巡航 巡航速度的优化成本指数 巡航 巡航速度的优化恒定马赫数 巡航 巡航高度的优化最佳巡航高度恒定马赫数 巡航 巡航高度的优化最佳巡航高度恒定马赫数 巡航 巡航高度的优化最佳巡航高度恒定马赫数 巡航 巡航风的影响 巡航 巡航风的影响 巡航 巡航风的影响 巡航 最大巡航高度-在恒定高度上的极限马赫数 巡航 最大巡航高度 巡航 航线机动限制-升力的范围 巡航 航线机动限制-升力的范围 巡航 航线机动限制-抖振现象低速抖振-马赫数下限 巡航 航线机动限