飞行力学课件：第3章 飞机的续航性能

1、第三章 飞机的续航性能飞行力学内容 引言3-1 基本定义和公式 3-2 定高定速巡航的航程和航时(喷气飞机) 小结3-3 喷气飞机最佳巡航特点 3-4 喷气飞机最大活动半径 3-6 超音速飞机续航性能的特点 3-7 增加航程和航时的途径 附录 与推力特性有关的几个特征速度 第三章： 引言 准定常直线飞行，燃油逐渐消耗。 典型巡航飞行剖面 运动特点 术语：续航性能 (Cruise Performance) 指飞机持续飞行的远度和久度。 主要指标 航程L、航时T、活动半径RLssTssLxhTxhLxihTxih典型巡航飞行剖面 总航程、航时中，巡航段约占90。飞机携载荷在平静大气中沿预定航向耗尽

2、其可用燃油所经过的水平距离 航程和航时 航程L 技术航程携载荷,无备份油 实用航程携载荷,有备份油转场航程无载荷,有备份油航时T 飞机携载荷在平静大气中耗尽其可用燃油所能持续飞行的时间 技术航时携载荷,无备份油 实用航时携载荷,有备份油总航程、航时中，巡航段约占90。本章以喷气飞机为例讲解该段 续航性能取决于可用燃油量和燃油消耗速度 3-1基本定义和公式 可用燃油量和巡航段燃油量 机载总油量 地面试车、滑行 死油 （不可用）降落前小航线及着陆 备用油 20%起飞,上升 下滑 20%3-1基本定义和公式 燃油消耗速度 发动机台数 发动机耗油率 单台推力 小时耗油量 飞机飞行1小时发动机所消耗的燃

3、油质量(kg/h) 地速(即无风空速) 公里耗油量 飞机相对于地面飞行1公里所消耗的燃油质量(kg/km) 3-1基本定义和公式 巡航段航程和航时的基本公式 设无风，空速V亦即地速。并设飞机质量变化只源于耗油。则dT时间内: 若巡航段重量变化： 则 3-1基本定义和公式 为了确定qh、qkm，采用准定常假设： 每瞬时飞机作定直平飞 由任务所明确，否则用净形 给定飞行状态，确定续航性能 按任务的两类续航性能计算问题 选择飞行状态得到最佳续航性能 精确求解应综合上升、巡航、下滑最优 实践证明，可以寻求巡航段最优，并选择上升、下滑段的飞行状态和相应发动机工作状态使耗油最少，并兼顾航程和航时。 本章仅

4、讨论巡航段特点 。3-1基本定义和公式 给定由任务决定否则用净形 随G而变随耗油逐渐减轻qkm, qh V, H, n, G; 构形随燃油消耗, G 飞行特点 等速平飞Cy() Cx(n) 飞行中需逐渐推杆收油门 耗油特点 可选最佳V、H组合使一定构形、重量下的耗油最少3-2 定高定速巡航的航程和航时(喷气飞机) 出发方程 图解积分法求解 计算步骤 确定G1，G2： 起飞线重量 起飞爬升需用燃油 巡航可用燃油 给定一系列G值, GG1,G2 已知H查大气表 ,a 查极曲线 M=V/a 计算K=Cy/Cx 3-2 定高定速巡航的航程和航时(喷气飞机) 估算=(H,M,n)=(H,M,Pf) 计算

5、Pf = G/(iK)近似于G/(iK) 计算qkh = qkh (H,M,n)= qkh (H,M,Pf) 计算、绘制 曲线 Lxh =VTxhTxh数值方法 如何确定按常值H、V方式巡航的最佳状态？ 喷气飞机的基本规律 给定一系列(H,V)值组合，求出相应 Txh与Lxh ，从中找出Txh.max与Lxh.max及其对应的(H,V)状态 1.给定H （不计qkh 、随速度的变化）G / K = Ppx min Vjh = VylG / (KV) = Ppx /V min Vyh 3-2 定高定速巡航的航程和航时(喷气飞机) 2. 有利巡航高度 VjhVyhVPpx0主要考虑qkh而选取 当

6、H,M给定，qkhn巡航 nmaxH11km, 随H, qkh 随H, 则Vjh ,Vyh , 故qkh ， 但亚、跨音速区增长不显著 有利巡航高度在跨音速升限附近,油门接近n巡航G1G2巡航重量逐渐下降，按什么重量选取巡航速度？最佳巡航特点 巡航中速度、高度不变限制了续航性能的最优化。应考虑飞机重量的不断变化。这里结合涡喷发动机特点，讨论最佳续航规律。 通常对应于11km以上的高度，即在同温层，此时(11km H 20km): 假设等速平飞 3-3 喷气飞机最佳巡航特点结论 一旦初始定直平飞，且保持M,n不变，巡航中无论G,H如何变化，勿需调整Cx(通过)均能自动保持切向力平衡，这时Cy也不

7、变。随燃油消耗，飞机缓慢上升(H )。 某一G下 故最佳巡航问题演变为寻求适当的(M,n) 组合，使久航问题远航问题按等速定油门稳杆方式巡航 计算最佳巡航状态参数 给出一组n，对于每一n，给出一组M 由n,M查发动机曲线 Pf.11, qkh.11, 11 查极曲线 Cy 计算每一n下，计算、绘制或曲线。找出该n的最大值max( fT ) 或max( fL )及相应的M 。 作max( fT ) 或max( fL )n曲线。曲线的最高点对应于max.max( fT ) 或max.max( fL ) ，相应的n,M为久航、远航状态参数为什么这里n,M(均为切向参数)能够任意组合？ 3-3 喷气飞

8、机最佳巡航特点着陆前必备 起飞重量 参数G1、G2的确定根据上升方式, 作出上升时HG曲线迄今G1、G2及H1、H2尚未知HG选定n、M后，计算 , 作出相应的HG曲线 下滑终了的重量已定，为 Gks根据下滑方式, 作出下滑时HG=G+Wxihg曲线 G由与交点定出G1, H1 ; 、交点定出 G2, H2 G1H1H2G23-3 喷气飞机最佳巡航特点GxGGx -G定义：最大活动半径 飞机由机场出发，飞到目标上空完成一定任务后再返回原机场所能达到的最远距离 最大活动半径计算 问题描述 巡航开始、终了重量分别为G1、 G2 ，执行任务消耗的重量G=(Wkz+Wtz)g，且L1=L2，确定Gx使

9、L=L1+L2max 。GLG1G2L1 = L23-4 喷气飞机最大活动半径求解 设巡航于H11km高度，按照定n,M最优巡航原理可得 3-4 喷气飞机最大活动半径HMH1H2H3跨音速支超音速支由定H、V方式巡航确定的久航和远航参数可指征飞机的最佳巡航，且 q km.min(P px / V)minqh.minP px.min一般Mjh在亚音速， Myh在跨音速附近。某些超音速飞机随飞行高度增加到一定值时，在超音速区出现另一个Myh；高度继续增加，跨音速区Myh趋于消失。H 1H2 M1 ， Mks2M2)1) Vy.max 2) (VP)max Myh (Ppx/V) min(随H，则Myh ， Myh Mjh)Mmin.P P=0，左交点Mmax