第一章飛機性能工程預備知識-A

1、第一章飛機性能工程預備知第一章飛機性能工程預備知識識-A飛機性能工程飛機性能工程 是指機械、器材、物是指機械、器材、物品所具有的性質和功能。品所具有的性質和功能。進一步，性能還于進一步，性能還于經(jīng)濟相關經(jīng)濟相關工程：一般指任務量大的工作，需要多人按工程：一般指任務量大的工作，需要多人按一定的程序來完成。一定的程序來完成。緒論緒論 1、航班飛行的各個階段、航班飛行的各個階段緒論緒論 2、特點、特點分為兩大部分：分為兩大部分：低速性能（安全）：安全）：起飛、著陸； 高速性能（經(jīng)濟）：經(jīng)濟）：爬升、巡航、下降；特點：特點：理論性、工程實踐性、計算量大緒論緒論 3、課程性質與地位、課程性質與地位地位：

2、地位：專業(yè)主干課程、校級精品建設課程；先修課程：先修課程：空氣動力學 飛行性能力學基礎（理論力學/工程力學）后繼課程：后繼課程：飛行計劃 適航管理 飛行性能軟件 緒論緒論 3、參考資料、參考資料FAR25、121；JAR25、121；CCAR25、121；性能手冊（性能手冊（BOEING）：）： 飛機飛行手冊（AFM） 飛機使用手冊（OM） 性能工程師手冊 （PEM）性能手冊（性能手冊（AIRBUS）：）： 飛行機組使用手冊（FCOM）快速檢查手冊（快速檢查手冊（QRH）緒論緒論 3、參考資料、參考資料軟件（軟件（BOEING）：）： MARK7、STAS INFLT BPS BCOP（Boe

3、ing Climbout Program）軟件（軟件（AIRBUS）：）： PEP、TIPWB、TIP緒論緒論 4、應用、應用空管：空管：航跡分析預測、飛機調速、改變飛行高度等； 簽派：簽派：申請速度、高度； 計算加油量、機場分析； 性能監(jiān)控、飛機選型、航線分析、計算機飛性計劃、單法應急離場程序、高原機場運行、短跑道運行、極地航線、事故分析等；緒論緒論 5、學習方法、學習方法掌握基本運動規(guī)律，能進行定性分析；掌握基本運動規(guī)律，能進行定性分析；簡單的公式推導；簡單的公式推導；查圖、查表計算；查圖、查表計算；內容多；內容多；題量較大，需要平時多做題；題量較大，需要平時多做題；6、要求：、要求：記筆

4、記、帶草稿紙。第第1 1章章 預備知識預備知識 飛機的氣動特性、發(fā)動機特性、飛機重量等是決定飛機的氣動特性、發(fā)動機特性、飛機重量等是決定飛機性能的重要因素。飛機性能的重要因素。 1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2 2 飛機的重量飛機的重量 3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 4 4 標準大氣標準大氣1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù)1 1 升力特性升力特性2 2 阻力特性阻力特性1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 1、升力特性、升力特性 研究升力系數(shù)隨迎角、構型、馬赫數(shù)等影響因研究升力系數(shù)隨迎角、構型、馬赫數(shù)等影響因素的變化關系。素的變化關系。wLSCv

5、L2211 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 1、升力特性、升力特性 1.1 1.1 升力系數(shù)曲線升力系數(shù)曲線 迎角與升力系數(shù)迎角與升力系數(shù)的關系：的關系： 直線段； 曲線段； 失速； 失速前兆；1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 1、升力特性、升力特性光結機身-起落架和襟翼均收起來。（爬升、巡航、機動飛行和下降階段）起飛構型-起落架收上位置與不同起飛襟翼位置的組合。（起飛離地起落架收起后，襟翼收起前）著陸構型-起落架放下與不同進近著陸襟翼位置組合。（進近著陸）飛機構型對升力系數(shù)的影響飛機構型對升力系數(shù)的影響：常見飛機構型常見飛機構型：飛機構型對升力系數(shù)的影響飛機構型

6、對升力系數(shù)的影響馬赫數(shù)對升力系數(shù)的影響：馬赫數(shù)對升力系數(shù)的影響：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 1、升力特性、升力特性襟翼的影響襟翼的影響：縫翼的影響：縫翼的影響：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 1、升力特性、升力特性外力與重力的比值外力與重力的比值：zyxNnWZZnWLYnWDFX:n ny y-法向過載法向過載過載（載荷因子）：過載（載荷因子）：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 1、升力特性、升力特性當攻角大于臨界攻角時，飛機會進入失速狀態(tài)。當攻角大于臨界攻角時，飛機會進入失速狀態(tài)。升力減小、阻力增大；一邊減速一邊掉高度。升力減小、阻力

7、增大；一邊減速一邊掉高度。失速速度有兩種表達形式：失速速度有兩種表達形式：V VSFARSFAR和和V Vs1gs1g 定義：定義：可操縱的、定常飛行的最小速度，用CAS表示； 現(xiàn)象：現(xiàn)象：P2 1.2 FAR1.2 FAR失速速度失速速度1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 1、升力特性、升力特性1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 1、升力特性、升力特性 1.6 1g 失速速度失速速度 失速時保持過載為失速時保持過載為1.0，即不掉高度。，即不掉高度。 現(xiàn)象：現(xiàn)象：P5VsVs1g1gVsVsFARFAR1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性

8、、阻力特性 2.1 分類分類根據(jù)是否與升力相根據(jù)是否與升力相關可分為：關可分為：零升阻力（廢阻力）零升阻力（廢阻力）誘導阻力誘導阻力2000LDDDDiACCCCCDDDi1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特性 2.2 極曲線極曲線定義：定義：把升力系數(shù)和阻力系數(shù)隨迎角的變化關系綜合用一條曲線表達出來。分類：分類：低速 ： CD=f(CL) 僅1條 高速： CD=f(CL,M) 多條1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特性 2.2 極曲線極曲線升阻比：升阻比：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特

9、性 2.2 極曲線極曲線RERE修正：修正：阻力系數(shù)阻力系數(shù)= =從極曲線中查得的阻力系數(shù)從極曲線中查得的阻力系數(shù) + +雷諾數(shù)修正的附加阻力系數(shù)雷諾數(shù)修正的附加阻力系數(shù)ReDDDCCCREF由公式（由公式（1-101-10）計算出）計算出或由圖或由圖1-71-7、1-81-8查出查出重心的影響：重心的影響：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特性 2.2 極曲線極曲線 M M和和C CL L一定時，重一定時，重心越靠前，心越靠前，C CD D越大。越大。一發(fā)停車附加阻力：一發(fā)停車附加阻力：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特性

10、 2.2 極曲線極曲線偏航阻力偏航阻力：由于一發(fā)停車的不對稱力矩，使飛機偏航和滾轉，為了阻止偏航和滾轉，偏轉副翼和方向舵增加的阻力。風車阻力：風車阻力：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特性 2.2 極曲線極曲線襟翼、起落架、減速板的影響襟翼、起落架、減速板的影響放下時增大迎風面積，增大阻力。放下時增大迎風面積，增大阻力。地面效應：地面效應：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特性 2.2 極曲線極曲線上下翼面壓差增加，從而使升力系數(shù)增加。上下翼面壓差增加，從而使升力系數(shù)增加。地面阻礙使下洗流減小，使誘導阻力減小，阻力系數(shù)減小。

11、地面阻礙使下洗流減小，使誘導阻力減小，阻力系數(shù)減小。下洗角減小，使平尾迎角減小，出現(xiàn)附加下俯力矩（低頭力矩）。下洗角減小，使平尾迎角減小，出現(xiàn)附加下俯力矩（低頭力矩）。 飛機脫離地面飛機脫離地面效應區(qū)效應區(qū)飛機處于地面飛機處于地面效應區(qū)效應區(qū)1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特性 2.2 極曲線極曲線地面效應：地面效應：1 1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù) 2、阻力特性、阻力特性 2.3 曲線與表格的使用曲線與表格的使用 線性插值（線性插值（）第第1 1章章 預備知識預備知識 飛機的氣動特性、發(fā)動機特性、飛機重量等是決定飛機的氣動特性、發(fā)動機特性、

12、飛機重量等是決定飛機性能的重要因素。飛機性能的重要因素。1.1 1.1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù)1.2 1.2 飛機的重量飛機的重量1.3 1.3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性1.4 1.4 標準大氣標準大氣2 2 飛機的重量飛機的重量第第1 1章章 預備知識預備知識 飛機的氣動特性、發(fā)動機特性、飛機重量等是決定飛機的氣動特性、發(fā)動機特性、飛機重量等是決定飛機性能的重要因素。飛機性能的重要因素。1.1 1.1 飛機的氣動特性與參數(shù)飛機的氣動特性與參數(shù)1.2 1.2 飛機的重量飛機的重量1.3 1.3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性1.4 1.4 標準大氣標準大氣3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性1 1

13、、飛機動力裝置、飛機動力裝置2 2、發(fā)動機節(jié)流工作狀態(tài)、發(fā)動機節(jié)流工作狀態(tài)3 3、相似工作狀態(tài)（量綱分析法）、相似工作狀態(tài)（量綱分析法）4 4、推力特性、推力特性5 5、耗油特性、耗油特性3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 1、飛機動力裝置、飛機動力裝置 發(fā)動機是飛機重要部件，消耗燃油以提供動力來克服阻力。 兩個參數(shù)：推力大小、耗油特性； 3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 1、飛機動力裝置、飛機動力裝置航空發(fā)動機分類：航空發(fā)動機分類：渦輪噴氣發(fā)動機：渦輪噴氣發(fā)動機：渦輪螺旋槳發(fā)動機：渦輪螺旋槳發(fā)動機：渦輪風扇發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機：活塞式發(fā)動機活塞式發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機沖壓發(fā)動機沖壓發(fā)動機3

14、 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 1、飛機動力裝置、飛機動力裝置 1.1 工作原理 發(fā)動機由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪、尾噴口等部件組成。 3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 1、飛機動力裝置、飛機動力裝置 1.3 應用應用渦輪噴氣發(fā)動機：渦輪螺旋槳發(fā)動機：Y7渦輪風扇發(fā)動機：B737、B747、B757、B767?；钊桨l(fā)動機：3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 2、發(fā)動機節(jié)流工作狀態(tài)、發(fā)動機節(jié)流工作狀態(tài) 在不同飛行階段目的不同，對發(fā)動機的要求也不同：最大推力狀態(tài)最大推力狀態(tài)-起飛（復飛）狀態(tài)（起飛（復飛）狀態(tài)（TO/GA）：）：超負荷、加力工作狀態(tài)，使用時間有限制（保護渦輪）。 最大連續(xù)推力狀態(tài)（最大連續(xù)

15、推力狀態(tài)（MCT）：）：滿負荷工作，使用時間不受限制；一發(fā)失效時使用。 最大爬升推力狀態(tài)（最大爬升推力狀態(tài)（CL）：）：正常爬升使用； 最大巡航推力狀態(tài)（最大巡航推力狀態(tài)（MCR）：）：巡航時用，不受時限，經(jīng)濟性：巡航時用到的推力不能超過最大巡航推力。 慢車推力狀態(tài)：慢車推力狀態(tài)：最小慢車；進近慢車； 3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 2、發(fā)動機節(jié)流工作狀態(tài)、發(fā)動機節(jié)流工作狀態(tài)3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 3、相似工作狀態(tài)（量綱分析法）、相似工作狀態(tài)（量綱分析法） 將常用變量用基本量綱來表示，在等號兩邊量綱應等號兩邊量綱應當一致當一致。 作用：使用換算參數(shù)，可以大大簡化影響因素，減作用：使用換算參

16、數(shù)，可以大大簡化影響因素，減少曲線的數(shù)量。少曲線的數(shù)量。 例子：例子： 換算推力 換算重量 換算燃油流量NF0.5FWW3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 4、推力特性、推力特性 4.1 表示參數(shù) EGT：用于故障診斷； N1（低速轉子的轉速）：用于顛簸飛行； EPR：低壓渦輪后的總壓與低壓壓氣機進口處的總壓之比。與推力大小近似成正比。72tTPEPRP F FN N: 發(fā)動機在飛行中實際能夠提供用于推動飛機前進的推力。（發(fā)動機可用推力）3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 4、推力特性、推力特性 影響因素馬赫數(shù)：馬赫數(shù)： 馬赫數(shù)增大，導致發(fā)動機入口總壓增大，推力減小； 馬赫數(shù)增大，導致進入發(fā)動機的空氣增多

17、，推力增大；結果：結果：先減小，后增大；沖壓沖壓3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 4、推力特性、推力特性 影響因素影響因素 高度：高度：高度越高，入口壓強越小，EPR越大；換算推力也越大；實際推力大小隨高度升高而降低；3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 4、推力特性、推力特性 影響因素影響因素溫度：溫度：相同氣壓高度，溫度越高，密度越小，推力越小。平臺溫度：平臺溫度：在溫度較低時，發(fā)動機增壓比較大，為防止發(fā)動機結構損壞，需打開節(jié)流閥控制推力。T TT TREFREFF FN N3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 4、推力特性、推力特性 2 影響因素影響因素引氣：引氣： 使用空調引氣 使用防冰引氣3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 4、推力特性、推力特性 3 對性能影響對性能影響所需推力：所需推力：可用推力：可用推力：3 3 發(fā)動機特性發(fā)動機特性 5、耗油特性、耗油特性 1 表示參數(shù)表示參數(shù) 燃油流量（燃油流量（WF、FF）：）：單位時間耗油量；LB/HR；越小越好；等待； 燃油里程（燃油里程（SR）：消耗）：消耗單位油量所飛過的距離；NM/LB；越大