飞机性能工程：第四章 起飞性能讲义

1、Page 1第四章 飞机的起飞性能起飞性能与飞行的安全性和经济性紧密相关。世界喷气运输机事故统计表明，起飞段虽然在整个航班的飞行时间中只占很小部分（约为2%），但事故率却高达16%左右。考虑的限制因素比较多场地长度限制爬升梯度限制、特别是第二段的爬升梯度限制超越障碍物的限制最大刹车能量限制最大轮胎速度限制最小操纵速度限制结构强度限制跑道强度限制受到的影响因素也比较多机场：跑道长度、跑道坡度、机场标高、道面情况、有无停止道、净空道及其长度、道面强度是否适合。飞机：发动机引气类型，襟、缝翼位置，刹车系统，防冰系统，防滑系统，MEL和CDL对起飞性能的影响等。气象：风速、风向、气压高度及大气温度等。

2、起飞性能计算的主要工作： 根据各种限制和影响因素，针对具体机型、气象和机场情况确定最大允许的起飞重量，以检查实际起飞重量，确定要求的起飞推力大小，求出主要的起飞速度（V1、VR、V2）以保证起飞安全，并达到预期的起飞性能。计算起飞性能的目的保证飞机的起飞安全提高经济性。 1 起飞简介场地长度限重爬升梯度限重障碍物限重污染跑道起飞减推力起飞第四章 飞机的起飞性能1、起飞航迹2、跑道距离4、起飞速度3、起飞情况1 起飞简介从起飞静止点开始到高于地面1500ft，或完成从起飞构型到航路爬升构型的转变并达到规定速度。起飞航迹由两部分组成：起飞和起飞飞行航迹1、起飞航迹BRP35 ft400 ft150

3、0 ftV2起飞场道阶段起飞航道阶段起飞：从跑道头松刹车开始，加速滑跑到离地35ft并达到起飞安全飞行速度的全过程。1、起飞航迹1、起飞航迹起飞飞行航迹：起飞终点到起飞航迹终点。跑道（Runway）跑道是一块适用于起飞和着陆的矩形区域。在跑道的端头以外,通常会有净空道和停止道。2、跑道距离 净空道（Clearway ,CWY ）对称地位于跑道中心线的延长线上，宽度不小于152米（500英尺）；在机场当局管辖之下；从跑道端头向上延伸的一个斜平面，其坡度不大于1.25%；没有任何物体或地形伸出在该斜平面上，除了在跑道两侧的高度不大于0.66米（26英寸）的跑道灯。 2、跑道距离2、跑道距离停止道（

4、Stopway,SWY）对称地、位于跑道中心线的延长线上，宽度不小于跑道宽度；在终止飞机滑跑过程中能支撑飞机并不会对飞机结构造成损坏；被机场当局指定用于中断起飞中的地面减速过程。在着陆时可以使用，但在计算着陆性能时不考虑。 2、跑道距离TORA：可用起飞滑跑距离2、跑道距离可用于飞机滑跑的跑道长度TODA：可用起飞距离 2、跑道距离可用起飞滑跑距离+净空道长度（TORA+CWY）ASDA 可用加速停止距离 2、跑道距离可用起飞滑跑距离+停止道长度（TORA+SWY）2、跑道距离LDA 可用着陆距离着陆航迹没有障碍物时，就是跑道长度。（TORA）MH5001-2006 民用机场飞行区技术标准跑道

5、公布距离机场图ZHHH-2APage 20中国民航大学 空管学院 飞行运行控制系The Calculation of Runway Slope跑道坡度的计算Difference in threshold elevationsTORA 3.28 100 %跑道坡度=（入口标高-末端标高）/RWY跑道公布距离练习题：答案：计算结果：对于09号跑道：TORA=RWY=1850+150=2000TODA=TORA+CWY=2000+580=2580ASDA=TORA+SWY=2000+300=2300LDA=TORA-入口内移=1850对于27号跑道：TORA=RWY=1850+150=2000TOD

6、A=TORA+CWY=2000+350=2350ASDA=TORA+SWY=2000+350=2350LDA=TORA=2000飞机对正跑道的损失Loss of Runway length due to Alignment 2、跑道距离90度转弯180度转弯,宽跑道180度转弯，窄跑道对正跑道距离损失量（减少量）:TODA:从跑道头到主轮距离Rm； 主轮离地35ftASDA:从跑道头到前轮距离Rn ； 前轮停在道面上TORA=(RWY-Rm)TODA=TORA+CWY=(RWY-Rm) +CWYASDA=TORA +SWY= (RWY-Rn) +SWY 不同型号飞机的对正距离 全发起飞 一发失

7、效继续起飞中断起飞 一发失效中断起飞 全发中断起飞 3、起飞情况 3、起飞情况 全发起飞分为三个阶段：全发加速滑跑段：从跑道头，松刹车，全发加速滑跑， 抬前轮速度VR。过度段：从VR开始拉杆抬前轮 离地速度VLOF，离开地面。拉起爬升段：离地后，边加速边爬升，速度到达或超过V2并离地35ft位置。 跑道长度最低要求35 英尺 VR离地 V2+ 15 % 1全发起飞距离为：三段和的水平距离的1.15陪。 3、起飞情况一发失效继续起飞一发失效中断起飞全发中断起飞35 英尺 离地完成过渡V1 发动机失效 单发加速中止起飞继续起飞1 秒 停止 跑道长度最低要求3VRV22距离为以上三段和。起飞距离（T

8、OD干）： MAX(全发起飞距离的115%倍，一发停车继续起飞距离) 它应小于可用起飞距离（TODA）3、起飞情况场地长度要求3、起飞情况场地长度要求起飞滑跑距离（TOR）：MAX(全发起飞滑跑距离的115%倍，一发停车继续起飞滑跑距离)它应小于可用起飞滑跑距离（TORA）加速停止距离（ASD干）MAX(全发加速停止距离；一发停车加速停止距离）它应小于可用加速停止距离（ASDA）3、起飞情况场地长度要求 总结 3、起飞情况VEF 发动机失效速度V1 V1速度VR 抬前轮速度VLOF 离地速度VMU 最小离地速度VMCG 地面最小操纵速度 VMCA 空中最小操纵速度V2 起飞安全速度VMBE 刹

9、车能量限制速度VTIRE 轮胎速度4、起飞速度起飞过程中涉及到的几个速度4、起飞速度VEF 关键发动机失效速度什么是关键发动机？（临界发动机）关键发动机定义为其失效对飞机性能和操纵的负面影响最大的那台发动机。对于双发飞机，推力中心最靠近机身中心线的那台发动机。其近发动机失效后，由于远发动机产生的不对称推力导致的偏航力矩和滚转力矩比另外一台发动机失效时（远发动机失效，近发动机正常）产生的力矩要大。对性能影响大。四发飞机：外侧发动机失效后，另一侧外侧发动机的不对称推力力矩要大，对性能影响严重。三发飞机：第3发发动机（中间发动机）推力中心线与机身重合，近距离的吊装发动机为关键发动机，B727, MD

10、114、起飞速度 V1VefV11 SecondV1 is the scheduled（预定） speed above which the crew will elect（选择） to continue the takeoff even with an event such as engine failure, and below which the crew will elect to reject the takeoff if there is an event early enough that they can apply the brakes by V1.It is assumed

11、that there is a one second recognition and reaction（确认和反应） time between the event and the application of the brakes at V1.For an engine failure, we call the speed Vef.Therefore, if the crew rejects the takeoff at Vef and applies maximum manual braking at V1 along with speed brake extension and throt

12、tle chop, the airplane will come to a stop at the end of the runway. Old name: Takeoff “decision speed”changed to avoid implication of “decision”Now: Max speed to initiate the first action in an abort and stop within accel-stop distance Also: Min. speed, following critical engine failure, from which

13、 T.O. can continue and achieve 35 (15 wet) within T.O. distance less than Vmbe 4、起飞速度 V1VefV11 SecondV1 is the latest point in the takeoff roll where a stop can be initiated.V1 is also the earliest point from which an engine out takeoff can be continued and the airplane attain a height of 35 feet at

14、 the end of the runway.VefV11 Second35 ft4、起飞速度 V1VRRotation Speed抬前轮速度，不能抬的过早或过晚。VRV2V135 ftVlof4、起飞速度VR is set relative to V2 such that, given a normal rotation rate of two to three degrees per second, the airplane will achieve V2 at 35 feet above the runway. VR is the maximum allowable value for

15、V1 VR must be at least 5% greater than VmcaVMU 最小离地速度4、起飞速度Vmu由飞机接近擦尾时的机身姿态确定，并通过试飞确定。最小离地速度最大上仰角最大迎角 正常离地速度 正常抬轮 离地迎角 不要抬轮太多离地速度大迎角时，受几何外形限制，机尾不得擦地。要求：一发失效，大迎角时受升降舵效率限制。要求：4、起飞速度 飞机起飞滑跑中，当加速到升力等于重力这一瞬间的速度。V2 Takeoff Safety Speed 起飞安全速度4、起飞速度 V2 is the speed at 35 ft above ground in an engine-out ta

16、keoff V2 must be at least 13% greater than Vstall(1-g) V2 must be at least 10% greater than Vmca当一发失效时，飞机达到离地35ft时应达到的最小爬升速度，以提供所要求的爬升梯度。VMCG Minimum speed for Control on Ground 地面最小操纵速度 4、起飞速度 No Differential Braking（无差动刹车器） No Nosewheel Steering（无前轮转向） Control Lateral Motion within 30 feet of the

17、Runway Centerline4、起飞速度地面最小操纵速度（VMCG）:在起飞加速滑跑中，关键发动机突然停车，其他发动机处于起飞工作状态，飞行员只用空气动力操纵面（驾驶盘和方向舵）而且不需要特殊的操纵技巧能恢复对飞机的操纵，方向舵蹬舵力不超过150磅，并且飞机的侧向偏移不超过30英尺的最小速度。气动舵面生效产生气动力的最小速度V1应等于或大于地面最小操纵速度(V1mcg)4、起飞速度VMCG 地面最小操纵速度 VMCA （Minimum Control Speed Airborne）空中最小操纵速度在一台关键发动机突然失效时能够控制飞机保持航向不变且坡度角不超过5的最小速度。此时其余发动机

18、处于最大起飞推力状态。4、起飞速度Page 621 起飞5 Max.VMBE Maximum Brake energy speed 刹车能量限制速度4、起飞速度最大刹车能量速度是飞机开始减速且不超过刹车能量吸收的最大速度。VTire 轮胎限制速度 Maximum Tire Speed飞机在起飞滑跑过程中，机轮高速转动，如果转动速度太快，离心力过大，轮胎会因张力过大而破坏。4、起飞速度波音飞机不同，如B737-300有三种：200 mile/h 210 mile/h 250 mile/h B767有一种： 225 mile/h V1 at least Vmcg and less than VR

19、and VMBE,VR at least 1.05 x VmcaVlof at least 1.10 x Vmu (all-engine) and 1.05 x Vmu (engine-out)V2 at least 1.13 x Vstall(1-g) and 1.10 x Vmca4、起飞速度(总结)VMCG V1 VR , VMBE 105%VMCA VR V2 110%VMCA V2 120%VSFAR 或者 V2 113%VS1gPage 661 起飞4、起飞速度1 起飞简介场地长度限重爬升梯度限重障碍物限重污染跑道起飞减推力起飞第四章 飞机的起飞性能1、起飞过程受力分析飞机的起飞情

20、况,可以分成两种运动形式来计算: 地面加减速运动、加速爬升运动35 英尺 VR 离地VLOF V2+ 15 % 1地面加速运动：从0加速到VR；过渡段： 从VR 到VLOF；加速爬升段： 从VLOF 加速爬升到到35英尺高， 速度至少达到V2；1、起飞过程受力分析地面加速运动：从0全发加速到V1；过渡段： 从V1单发过渡到VLOF；加速爬升段： 从VLOF单发加速爬升到35英尺高， 速度至少达到V2；35 英尺 VR 离地 V2 发动机失效继续起飞21、起飞过程受力分析V1 0 发动机失效中断起飞3地面加速运动：从0全发加速到VEF；过渡段： 从VEF单发过渡到V1；减速段： 从V1采取措施减

21、速到零；停止1、起飞过程受力分析1.1 地面加减速运动 1、起飞过程受力分析1.1 地面加减速运动 利用该公式可以计算出重量与加速距离之间的关系。其中：推力大小可从发动机数据中查得；摩擦系数与机场有关，可以查得；跑道坡度也可以查得。 地面效应影响：通过试飞获得。1、起飞过程受力分析1.2 加速爬升段水平距离：上升高度：2、起飞过程的计算方法 (积分法、工程估算法、工程积分法)2.1 积分法特点： 上述公式准确、严格； 计算精度取决于原始数据的可靠性（试飞、估算）； 对于地面效应、过渡段很难用公式准确描述，不易 计算。应用范围：地面加减速段、空中加速爬升段；2、起飞过程的计算方法2.2 工程估算

22、法 地面滑跑段：近似认为飞机在加速过程中加速度恒定。加速度理论上应按离地速度50%计算，根据经验， 可取0.6VLOF对应的加速度。计算比较简单，可以快速估算出飞机的起飞性能，但误差较大。2、起飞过程的计算方法2.2 工程估算法 加速爬升段：根据能量守恒原理，剩余推力对飞机做的功等于飞机机械能（动能、势能）的变化大小。既：推力和阻力可按平均值计算。计算比较简单，可以快速估算出飞机的起飞性能，但误差较大。 2、起飞过程的计算方法2.3 工程积分法 对于不易用积分法描述的阶段(拉起爬升段和中断起飞过渡段)，使用通过试飞数据，应用积分计算法和工程估算法来进行起飞性能计算；其余用积分法计算。这两种方法

23、都要使用试飞数据。2、起飞过程的计算方法2.3 工程积分法全发起飞VG=0VRVLOFV2+VAB2C全发起飞A段：积分法，从0积到VR，其中R，CD-CL用试飞结果。B2段：采用等加速运动公式计算：C段：采用等加速运动公式计算：t用图1-4的试飞结果2、起飞过程的计算方法2.3 工程积分法一发继续起飞VG=0VRVLOFV2+VAB2C一发继续起飞V1B1A段：积分法B1段：同A段，只是FN为临界发动机的总推力，CD-CL用临界发动机停车的试飞结果。B2和C段：与全发起飞相同，只是查t时要用一发失效的图。2、起飞过程的计算方法2.3 工程积分法中断起飞VG=0VBAE中断起飞V1DVG=0A

24、段：与全发起飞A段相同。D段：从V1开始到完成有关减速措施VB为止。等加速段：E段：减速停止段，计算方法与A段相同。2、起飞过程的计算方法2.3 工程积分法风速影响：顺风不利，按150%考虑； 顶风有利，只考虑50% ；实际工作中，跑道情况固定，根据跑道长度推算起飞最大重量，为场地长度限制的最大允许起飞重量3、平衡场地长度与非平衡场地长度3.1 一发停车特性曲线V2 离地完成过渡V1 发动机失效 单发加速中止起飞继续起飞 停止一发停车继续起飞中断起飞V1越大占用的跑道长度越短占用的跑道长度越长V1越小占用的跑道长度越长占用的跑道长度越短V1 发动机失效中止起飞继续起飞 停止3、平衡场地长度与非

25、平衡场地长度一发停车继续起飞一发停车中断起飞Required Field LengthV1所需跑道长度Balanced V1Balanced Field LengthMinimum Field Length当继续起飞和中断起飞所需跑道长度相同时对应的跑道长度为平衡场地长度。此时的决断速度为平衡场地长度下的V1.3.2 平衡场地长度 在继续起飞时，占用的跑道长度=A+B+C 在中断起飞时，占用的跑道长度=A+D+E A+D+E=A+B+C D+E=B+C35 英尺 离地完成过渡V1 发动机失效 单发加速中止起飞继续起飞 停止VRV23、平衡场地长度与非平衡场地长度3.3 非平衡场地长度原因一：

26、由于使用了净空道，导致可用起飞距离增大；由于使用了停止道，导致可用加速停止距离增大；当净空道长不等于停止道长时，导致出现非平衡场地长度。3、平衡场地长度与非平衡场地长度原因二： 为满足有关的速度限制，不得不改变V1，导致出现非平衡场地长度。3、平衡场地长度与非平衡场地长度3.3 非平衡场地长度VMCG V1 VR105%VMCA VR VLOFVLOF 110%-108% VMU V2 110%VMCA V2 120%VSFAR 或者 V2 113%VS1g V1一发停车继续起飞一发停车加速停止距离所需场地长度实际占用长度Vmcg平衡V1平衡场地长度如果按平衡长度计算的V1VMCG，需要将V1

27、增大到VMCG，这使继续起飞距离缩短，中断起飞距离加长。3、平衡场地长度与非平衡场地长度3.4 几种情况3、平衡场地长度与非平衡场地长度3.4 几种情况如果按平衡场地长度计算出的V1VR: 减小V1，V1=VR，导致继续起飞距离增大，起飞重量可能减小； V1一发停车继续起飞一发停车加速停止距离所需场地长度实际占用长度VR平衡V1平衡场地长度 如果按平衡场地长度计算出的V1VMBE: 减小V1，V1=VMBE，导致继续起飞距离增大，起飞重量可能减小。3、平衡场地长度与非平衡场地长度3.4 几种情况 V1一发停车继续起飞一发停车加速停止距离所需场地长度实际占用长度VMBE平衡V1平衡场地长度4、V

28、1的确定当最大起飞重量受一发停车中断起飞或继续起飞限制时，V1大小是一个固定值；但当最大起飞重量不受一发停车中断起飞和继续限制时，V1大小是一个范围；V1的最大值受中断起飞限制,V1最小值受继续起飞限制。此时应选择一个合适的V1。选择较大的V1：有助于继续起飞；选择较小的V1：有助于中断起飞（污染跑道、顺风）；4、V1的确定Engine-Out Takeoff DistanceAccelerate-Stop DistanceField Length RequiredActual Runway AvailableLower V1Higher V15、场长限重的影响因素可用距离：越长，重量越大；机

29、场标高：HP，一方面使发动机推力减小，加速到相同速度的距离增长；另一方面要使L=W,需要更大的速度，也需要增长滑跑距离。对于固定长度跑道，将导致起飞重量减小；温度：在低于平台温度时，重量基本不变；高于平台温度时，起飞重量随温度升高而减小。5、场长限重的影响因素风速：顺风使起飞重量减小，顶风使起飞重量增大；跑道坡度下坡对继续起飞有利，对中断起飞不利；上坡对中断起飞有利，对继续起飞不利。引气：使用空调、防冰会导致起飞重量减小一个刹车不工作，或防滑系统不工作，对中断起飞重要，不工作时增长中断起飞距离5、场长限重的影响因素襟翼相同迎角下，flap偏度越大，翼型弯度越大，CL增大，要求离地速度减小，对规

30、定的跑道长度，增大了起飞重量，但同时CD增大，对起飞不利，因此要求偏度在一定范围内。 5、场长限重的影响因素V1：V1大对一发继续起飞有利对一发中断起飞不利对全发起飞无影响。V2：V2增大对3种情况都不利6. 计算方法编程计算：仅用于科学研究飞机制造公司提供的软件计算：工作中使用手册图表：详细版（AFM)，精确度和软件差不多， 数量多，使用较麻烦 简单版（FPPM，FCOM），精确度稍差， 经济性无法保证，快速确定限重时使用 Page 9885001%20ktFlap125300056.7T确定跑道限重（WF）为56,700kg机场气压高度3000FT气温25跑道长度8500英尺起飞襟翼1度跑

31、道上坡1逆风分量20KTPage 99中国民航大学 空管学院 飞行运行控制系1、由气压高度3000FT、气温 25 确定用A区2、由A区、起飞襟翼5和重量55T确定最初起飞速度138/139/1463、对风和跑道坡度进行修正V1=0.5+0.5=14、若由步骤2确定的起飞速度在阴影区，检查V1,保证V1VMCGATOW=53TMTOW=55T保证V1=VMCG 若V1小，将V1增大到VMCG影响因素：推力：推力小，需要的VMCG就小。机场温度，标高增大，都是影响推力变化。高温高压使VMCG减小。因为VMCG为表速，让 基本不考虑密度的影响 7、地面最小操纵速度限制黑色：推力大绿色：推力小在飞机

32、中断起飞减速时,通过刹车装置来吸收飞机动能,其中一部分转化为热能,使刹车片的温度急剧升高,有可能会烧坏刹车片,引发飞行事故(冲出跑道)。因此对V1大小有一个限制，刹车能量限制。将式子中的地速转换成表速，对每个重量,即为对应的VMBE, V1应小于等于VMBE若V1受限制，为减小V1，必须减小起飞重量。8、刹车能量限制影响因素：机重：机重越大，动能越大， VMBE 风速、风向：顺风使地速增大，VMBE机场温度，标高：高温高压使对应的真空速增大， 地速增大，VMBE跑道坡度：正坡度可以消耗一部分动能， VMBE 刹车系统的工作情况：一组失效时，用其它组件完 成， VMBE 8、刹车能量限制Page

33、 105中国民航大学 空管学院 飞行运行控制系158kts例：机场气压高度6000ft,气温40，顺风10kts,起飞重量60T，襟翼5，确定起飞速度。当轮胎转速过高时，会产生离心力。超过轮胎承受能力时，有可能导致轮胎爆裂。破碎的碎片还有可能吸入发动机内，或打在飞机上，引发事故（类似于汽车爆胎）。因此对离地速度VLOF（空速）有限制。 737-200飞机可选的轮胎有：200英里/小时、210英里/小时、250英里/小时三种。 757-200飞机可选的轮胎有：210英里/小时、225英里/小时（地速）两种。9、轮胎速度限制对起飞重量的影响： 9、轮胎速度限制影响因素（轮胎转速限重）： 风速： 顶

34、风使WT 温度：OAT，WT 机场高度：hp，WT 轮胎最高转速：VT越小，WT减少 襟翼：襟翼偏度增大，CL增大， WT 因此在高温、高原机场，大顺风、小襟翼、大重量起飞时需要检查起飞重量是否受到轮胎速度的限制。9、轮胎速度限制例：机场气压高度6400ft，气温35，起飞襟翼5，确定WT轮胎速度限重MTOW=70.4T1 起飞简介场地长度限重爬升梯度限重障碍物限重污染跑道起飞减推力起飞第四章 飞机的起飞性能在起飞飞行航迹中，飞机需要具有一定的爬升能力，并不仅仅是为了超越障碍物，而是为了应付一些紧急情况（风切变、阵风、下沉气流、紧急上升等）。1、主要的爬升性能参数1、主要的爬升性能参数爬升梯度

35、：爬升梯度与剩余推力成正比，与推力、阻力有关（温度、高度、flap、速度）。爬升梯度与飞机重量成反比，重量越大，爬升梯度越小。爬升梯度还与加速因子有关（加速度、动能）。 1、主要的爬升性能参数 爬升梯度的影响因素：Page 1142、起飞航迹分段起飞飞行航迹：起飞终点到起飞航迹终点起飞飞行段是指从飞机离地35英尺开始到飞机高度不小于1500英尺，速度增加到不小于1.25VS，爬升梯度满足法规要求的最小梯度要求，并完成收起落架、襟翼的阶段。起飞航道分四个阶段：是考虑一发失效的最低航迹35ft1500ft段：收起落架,梯度大于0段：安全越障,梯度大于2.4%,最低高度400ft段：增速收襟翼，梯度

36、大于 1.2%段增高增速，梯度大于1.2%总航迹净航迹基准零点Page 116从离地35ft到起落架收上3、第一爬升段离地3秒后开始通过液压系统完成收起落架。要求在一台液压泵失效的情况下，能在715秒内完成收起落架过程。在此过程中，飞机应有正梯度。（波音飞机）第一爬升段：从离地35ft到起落架收上。 目的是收起落架，减小阻力。 起飞推力， 襟翼位置不变， 等表速爬升（保持V2）梯度要求：正梯度3、第一爬升段Page 118 离地3秒后开始通过液压系统完成收起落架。要求在一台液压泵失效的情况下，能在715秒内完成收起落架过程。在此过程中，飞机应有正梯度。Page 1194、第二爬升段从收起落架点

37、到总航迹高度不低于400ft处。第二爬升段：从收起落架点到总航迹高度不低于400ft处 爬高，以保证飞行安全 起飞推力, 襟翼位置不变，起落架收上 等表速爬升（V2）4、第二爬升段梯度要求： 4发飞机 3.0% 3发飞机 2.7% 2发飞机 2.4%典型爬升率 (ROC) V2=150节为 364 英尺 / 分典型爬升率 (ROC) V2=160节为 437 英尺 / 分典型爬升率 (ROC) V2=170节为 516 英尺 / 分4、第二爬升段4、第二爬升段第二爬升段爬升梯度计算：为保守起见，W取起落架刚收上时，FN取第二爬升段结束时一发失效起飞推力；起飞襟翼；起落架收上；Page 1235

38、、平飞加速段收襟翼，减小阻力，提高爬升能力。完成收襟翼时基本达到规定速度（有利速度）。起飞推力。结构限制VFE：如果开始收襟翼的速度大于VFE，会导致襟翼上气动载荷过大，引起结构损坏。气动要求：收的太早，可能会导致升力小于重力，使飞机掉高度；收的太晚，则阻力太大，影响飞机的平飞加速。考虑载荷限制：在襟翼放下时，n2.0。要求飞机有一定的机动能力，可保持正常转弯，而不致出现抖动。 5、平飞加速段襟翼收放的限制：VREF=1.3VS : 收缝翼；V=1.3VS+20 : 开始收襟翼；V=1.3VS+40 : 完成收襟翼；此时基本达到规定速度。 Page 1251500ft到达入航的速度和高度要求；

39、以有利速度开始爬升；推力为MCT；6、最后爬升段到达入航的速度和高度要求；以有利速度开始爬升；推力为MCT；梯度要求6、最后爬升段发动机台数/爬升阶段（总梯度要求）最后爬升段双发飞机1.2%三发飞机1.5%四发飞机1.7%Page 127Page 1287、爬升梯度限重爬升限制的最大起飞重量：飞机重量越大，爬升梯度越小，而CCAR-25，规定了最小可用的爬升梯度，这就限制了最大的起飞重量。第1段收起落架，减少阻力第2段已经收好起落架，阻力减少第2段爬升梯度大于第1段爬升梯度 CG2 CG1第4段（最后爬升段）高度降低，推力减少（最大起飞推力变为最大连续推力)爬升梯度减少 CG2 CG4 CG1

40、发动机台数/爬升阶段（总梯度要求）第1爬升段第2爬升段最后爬升段双发飞机正梯度2.4%1.2%三发飞机0.3%2.7%1.5%四发飞机0.5%3.0%1.7%第2爬升段的爬升梯度最大，所以爬升限重以第2爬升段爬升梯度限制的起飞重量为准。起飞初始爬升只要能够越过第2爬升段，一定能够越过所有爬升段.第二爬升段爬升梯度计算：为保守起见，W取起落架刚收上时，起飞襟翼；起落架收上；发动机为关键发动机在V1速度失效，剩下为起飞推力取第二爬升段结束时高度处的推力值7、爬升梯度限重第二段爬升限制的最大起飞重量影响因素：气压高度：HP越大，推力减小，梯度减小，限重小外界温度：高于平台温度后，推力小，梯度减小，限

41、重小防冰和空调引气：使用后推力小，梯度减小，限重小襟翼位置： flap偏度增大，升阻比减小，梯度减小；因此爬升限制时宜采用小襟翼7、爬升梯度限重50800kg例：机场PA5000ft,气温35，起飞襟翼11 起飞简介场地长度限重爬升梯度限重障碍物限重污染跑道起飞减推力起飞第四章 飞机的起飞性能Page 136 4 障碍物限制的起飞重量要求：为保证飞行安全，要求飞机一发失效时能安全地超越障碍物总航迹（理论航迹）：按照飞机公司提供的发动机、机型数据计算出的飞机航迹。 净航迹（实际航迹）：在实际飞行中，由于推力、速度、气象等数据的误差，飞机的实际航迹要低于总航迹。关系：用总航迹中每一点的爬升梯度减去

42、一定的安全余量既得净航迹的爬升梯度。 总梯度：总航迹中每一点的爬升梯度。 净梯度：净航迹中每一点的爬升梯度。 双发飞机：0.8%； 三发飞机：0.9%； 四发飞机：1.0%；1.概念总航迹：净航迹：越障要求：为保证能安全地超越障碍物，CCAR规定，飞机的一发失效时起飞飞行净航迹至少要比障碍物高35英尺。GrossNetObstacle EnvelopeAt least 35ftTakeoff flight pathPage 141机场的障碍物很多，只有处在一定区域内的障碍物才需要考虑。ICAO、FAR、CCAR的规定各有所不同。起飞航迹区障碍物的获取：A型图：在垂直方向上以1.2%的梯度向上延

43、伸，低于障碍物限制面的不考虑，穿透障碍物限制面的则标在A型图中。15公里障碍物图1 ：100000 图1 ：50000 图人工测量障碍物AIC/AIP2.障碍物Takeoff departure sector standards for CCAR 、ICAO 、JAR (Track change 15) 离场航迹与跑道中心线方向 15为直线离场Takeoff departure sector standards for CCAR 、ICAO 、JAR (Track change 15) 离场航迹与跑道中心线方向 15为转弯离场转弯离场爬升方法A：在400ft改平，再进行爬升，在最后爬升段越障；

44、远距离障碍物越障。3. 三种越障方法爬升方法B：越过障碍物后再改平，再进行爬升；近距离障碍物越障。3. 三种越障方法爬升方法C：越过所有障碍物后再改平（延长第二爬升段），再进行爬升；中距离、近距离障碍物越障。3. 三种越障方法远障碍物中障碍物 近障碍物ABC最小改平高度400ft：在第三平飞加速段还没有用完最大起飞推力TO/GA，当达到最后爬升段时由最大起飞推力改为最大连续推力MCT;最大改平高度：在第三平飞加速段的末端用完5分钟限制的最大起飞推力TO/GA，当达到最后爬升段时由最大起飞推力改为最大连续推力MCT;延伸第二段爬升改平高度：在第二爬升段的末端用完5分钟限制的最大起飞推力TO/GA

45、，当达到平飞加速段时由最大起飞推力改为最大连续推力MCT;Extended 2nd SegmentV2 / TOGAMCTMCTMCT最低改平高度400ft最大改平高度扩展II段改平高度V2 / TOGA TOGATOGA 5min限制TOGA 5min限制几何高度与气压高度关系问题。QNH的修正。4 注意事项 改平总高度GLOH(Gross Level-Off Height)是相对道面的几何高度。应当把GLOH换算为气压高度增量, 使飞行员可根据高度表的示数来掌握改平时机。 越障限重同爬升梯度限重一样，只是梯度值与障碍物的高度距离有关，不是个固定值，主要影响因素有：温度和气压高度襟翼偏度空调

46、、防冰引气逆风增大实际的爬升梯度，顺风减小实际的爬升梯度，所以逆风增大越障起飞重量，顺风减小越障起飞重量。 5. 影响因素例：某机场有距飞机起飞点18000ft，高460ft的障碍物，气压高度1000ft，气温35起飞襟翼15，逆风20kts，确定障碍物限制的最大起飞重量。43.7TMTOW=43.7T减小襟翼：可使爬升梯度增大，从而增大越障能力， 但同时要求起飞距离增增长；6. 改善越障能力的途径减小重量：阻力减小：爬升梯度增大，起飞距离减 小，有利于越障改进爬升：转弯离场：离场航迹线与跑道中心线方向15 为转弯离场，起飞受到第二爬升段爬升梯度限制或越障限制时，可以采用改进爬升法，增大爬升梯

47、度和增大最大起飞机重。V2通常对应的爬升梯度不是最大值，增大V2可以进一步增大爬升梯度（阻力减小，剩余推力增大）。或保持原有梯度可以增大起飞重量。 改进爬升：改进爬升：注意： 对于近距离障碍物，改进爬升虽然增大了梯度，但由于起飞结束点到障碍物的距离也缩短了，不一定能有明显改善。 由于V2增大，相应地V1、VR、VLOF都增大，所以要特别注意检查轮胎速度限制和刹车能量限制。 为了留有余地，通常要求爬升速度的增量不允许超过6.5%。 有的飞机在FLAP 1时，不允许改进爬升。 改进爬升对最后爬升段爬升梯度没有影响。改进爬升：爬升限重障碍物限重目的2.4%的总梯度要求超越障碍物计算推力一发一发风速无

48、影响顶风有利襟翼小襟翼有利小襟翼有利改进爬升可以可以7. 爬升梯度和越障限重的区别 跑道长度限重起飞第爬升段的爬升梯度限重 越障限重 轮胎速度限重刹车能量限制地面最小操纵速度限制最大允许的起飞重量MTOW 飞机结构强度 跑道强度限重WIND1 输出格式爬升限制重量乘100不改善爬升的松刹车重量，乘100不改善爬升的V1、VR、V2，加100改善爬升的V1、VR、V2，加100改善爬升的松刹车重量，乘100三者最小值为最大起飞重量Page 1621 起飞简介场地长度限重爬升梯度限重障碍物限重污染跑道起飞减推力起飞第四章 飞机的起飞性能Page 1655 污染跑道起飞Page 166中国民航大学

49、空管学院 飞行运行控制系1、道面分类 跑道道面情况分干、湿和污染道面三类。 湿跑道是指道面已经湿透，且有反光，积水厚度小于3mm的情况。 污染跑道是指超过25%的使用道面被厚度超过3mm的积水、融雪、积雪或冰覆盖的跑道。污染道面又包括积水、雪桨、湿雪、干雪、压实的雪和冰等，前四种属于液体，后两种属于固体。 有的飞机公司为了便于表达性能修正数据的目的，将污染跑道中厚实的雪和结冰跑道合称为滑跑道。Page 168中国民航大学 空管学院 飞行运行控制系潮跑道湿跑道积水雪浆湿雪干雪压实的雪结冰潮湿跑道(潮跑道)不干燥， 上面的水看起来无反光没有性能降低 湿跑道已经湿透，表面看起来有反光积水厚度 3 毫

50、米以下,无滑水现象的危险必须采用 “湿跑道” 修正措施污染跑道：（1）积水大量降水或跑道排水不畅导致水深 3 毫米以上 起飞重量和性能必须进行特殊的修正（2）融雪（雪浆） 水、雪的混合深度超过 2 毫米如果用脚用力踩，会飞溅起来起飞重量和性能必须进行特殊的修正（3）湿雪如果用手压紧，会粘在一起形成雪球如果厚度超过 4 毫米，起飞重量和性能要进行特殊的修正（4）干雪松散状态下可被吹掉用手压紧后松开时会散开如果深度超过 15 毫米，起飞重量和性能要进行特殊的修正（5）压实的雪和冰或称为滑跑道，对飞机性能的影响和厚度无关起飞重量和性能要进行特殊的修正2、对起飞性能的影响干跑道时外力有推力、气动阻力和

51、摩擦力，在湿滑跑道面时，除原有的推力、气动阻力外，摩擦力有了变化，还增加了附加的阻力融雪阻力。干跑道：加速度=g（推力-气动阻力-摩擦力）/w湿滑跑道：加速度=g（推力-气动阻力-摩擦力-融雪阻力）/w飞机在融雪/积水道面滑跑时的受力Slush Drag融雪阻力Friction摩擦力Drag阻力Thrust推力融雪阻力：1）排水阻力 飞机滑跑时，机轮将湿滑液体排开所产生的阻力。2）溅射阻力 飞机滑跑时，轮胎（特别是前轮）溅起的湿滑物打到飞 机上产生的阻力。3）滑水阻力 湿滑物在轮胎与跑道道面间形成一层隔层，减少了二者接触面，使摩擦力减小，速度增大，当机轮明显离开地面时，称滑水，出现滑水时，摩擦

52、力几乎可以不计，而且这时的刹车和方向控制实际上也失去了效用。2、对起飞性能的影响 融雪阻力在起飞滑跑过程中随速度的增加而增大，但速度达到滑水速度及更大时，由于出现滑水现象，阻力减小，当速度达到VR以后，前轮抬起并离开地面，使融雪阻力有了突然降低并随之越来越小，当速度达到VLOF时，飞机离开地面，融雪阻力为零。 融雪阻力使飞机起飞滑跑的阻力增大，不论对全发起飞和一发停车起飞，都使加速度比在干跑道时减小，从而使起飞距离增长。 对中断起飞的影响： 与干跑道相比，虽然仍存在融雪阻力，但由于刹车阻力大为降低，使融雪阻力与刹车阻力的合力大为减小，增大了中断起飞距离。融雪阻力（Slush Drag ）随速度

53、的变化Slush forceGround speed地速VHP滑水速度Hydroplaning滑水效应全发时加速能力一发失效加速能力 6mm融雪 使一发失效加速性减小15-50%13mm融雪 使一发失效加速性减低30-110%7470.01.02.03.04.06mm1/413mm1/2Dry all engine-0.5单发失效干跑道7677577376mm13mm单发失效干跑道6mm13mm单发失效干跑道6mm13mm单发失效干跑道Dry all engine加速度kt/s2Dry all engineDry all engine2、对起飞性能的影响影响：1、跑道滑水，影响飞机在跑道上的方

54、向控制。2、增大阻力，影响继续起飞距离。3、减小摩擦力，增大中断起飞距离。采取措施： 减小起飞重量、减小起飞速度。法规要求过去FAR25和121部分,对于在湿或污染跑道的起飞没有明确的法规要求。现在（93年开始为建议性质，98年成为强制要求）湿跑道起飞性能是飞机认证的一部分(如B737-6/7/8/900),而污染跑道仍然没有明确的法规要求。3. 注意事项新的FAR25部中湿道面起飞认证要点包括： 中断起飞距离的确定中允许使用反推 起飞于距跑道表面15英尺高度结束 在相同条件下，在湿或被污染的跑道上的起飞重量 不得超过干跑道的允许值。TODN-1湿=A+B+C 15/ 湿跑道的ASD距离计算中

55、算上反推的作用TORN湿=A+B+C/2 35/ TORN-1湿=A+B+C 15/ 1、襟翼应大一些，757-200飞机不允许在污染跑道上用襟翼1起飞。 2、只对场长限重、障碍物限重有影响，对其他无影响。 3、可以改进爬升，但最好用软件计算，图册不好确定。 4、防滑系统不工作，不允许起飞。 5、干雪厚度超过4英寸，或积水、雪浆超过0.5英寸不允许起飞。 4、计算（软件计算或图册修正）1）计算干跑道的各限重 (WL，W* ,WS，WT，WC)；2）由W2=MIN(WL，W*)查表计算 W，W2WD-W；3）根据可用场地长度(TORA 或 ASDA)、机场气压高度、污染剂厚度查V1(MCG)限制

56、重量表查出 V1(MCG)限制重量 WMCG; 4） MTOW=MIN(W2，WS，WT，WC ，WMCG)；5）用MTOW确定V1D VR V2；6）按实际起飞重量、机场气压高度、污染剂厚度查V1修正值表，确定修正值V1，V1V1D-V1；7）如果最后的V1V1MCG ，取V1V1MCG。Page 192中国民航大学 空管学院 飞行运行控制系若跑道积水0.5in:1）场长和障碍物的最小限重：117100公斤；由上图得到重量修正量为20000公斤；则：W=117100-20000=97100公斤；Vmcg不受限制；2）最大允许起飞重量为：W=MIN(97100,120100,136500,12

57、0000)=97100公斤；图18，得到起飞速度为：134，140，145查图20得到V=-5.7节，则：V1=134-6=128节；则：最大允许起飞重量为：97100公斤；起飞速度为：128，140，145（*软件计算结果分别为98300 132 140 145，因此，使用手册修正比较保守） 6 减推力起飞 1、目的和原理大多数情况下，飞机实际的起飞重量小于允许的最大起飞重，这时可以用小于最大起飞推力的推力起飞，在保证安全的前提下改善了发动机的工作状态。推力减小使发动机涡轮前温度降低，降低了起飞过程中发生故障的几率，增加了发动机的可靠性和寿命，同时降低了维护费用和运营成本。减推力起飞的目的为

58、了保护发动机，而不是为了省油。2、方法1、灵活推力法（假想温度法） Flexible （Assumed）Takeoff2、降低额定值法 Derated Takeoff3、降低额定值法 3.1 原理降低额定值法就是把发动机推力整体降低一个档次来使用，即人为地把一个大发动机当做一个小的或更小的发动机来用。 engineengineengineengineengineCertifiedCertifiedCertifiedCertifiedCertifiedEach derate level is associated to a new set of certified performance dat

59、aDerated TakeoffPage 198中国民航大学 空管学院 飞行运行控制系波音的减额定功率起飞两个等级:TO1,TO23.2 注意事项降低额定值减推力起飞没有运行限制。只要飞机性能允许，任何情况下均可使用。 1、由于VMCG是按该等级实际温度下的推力确定的，所以使用DERATE方法减推力起飞时不能把推力增大到高一级的或最大起飞推力，否则会丧失方向控制。但有可能增加起飞重量。 2、在污染跑道上可以使用降低额定值法（DERATE）减推力起飞。 3、AIRBUS的飞机不允许同时使用降低额定值法和假想温度法。 4、波音允许既使用降低额定值法，又使用灵活温度法来减推力起飞TOGA : VMC

60、G = 137.5 ktsD24 : VMCG = 123.7 ktsDerated TakeoffA340-642 Trent 556 S/L - ISA3.3、算例图册P58P62，flap5，HeadWind10knts，OAT24，W=95000，不使用改善爬升。使用TO1，还是TO2？并求V1,VR,V2。使用最大起飞推力：P58页 MTOW=104300；V1，VR，V2是153，156，159 P61 由“TO1”表：95300*/148-150-153 P62 由“TO2”表：87800*/143-144-146使用DERATE方法简单，但不能发挥减推力的潜力，95000、94