第六章_飛機(jī)性能工程_巡航性能_-_A

1、第六章第六章 巡航性能巡航性能 主要研究飛機(jī)主要研究飛機(jī)從爬升頂點(diǎn)到下降開始點(diǎn)從爬升頂點(diǎn)到下降開始點(diǎn)之間的平飛巡航性能。之間的平飛巡航性能。 研究的問題：研究的問題：最大航程問題：最大航程問題：消耗一定的燃油，如何飛行最遠(yuǎn)？或飛行消耗一定的燃油，如何飛行最遠(yuǎn)？或飛行一定距離如何最省油？一定距離如何最省油？最大航時(shí)問題最大航時(shí)問題：一定燃油，如何飛行時(shí)間最長(zhǎng)？：一定燃油，如何飛行時(shí)間最長(zhǎng)？最小巡航成本問題：最小巡航成本問題：飛行一定距離如何使成本最??？飛行一定距離如何使成本最??？一發(fā)故障后的巡航性能；一發(fā)故障后的巡航性能；飄降問題；飄降問題；第六章第六章 巡航性能巡航性能巡航：巡航：持續(xù)進(jìn)行的，

2、接近持續(xù)進(jìn)行的，接近定常飛行定常飛行的一種飛行狀態(tài)。的一種飛行狀態(tài)。推力：推力： 可用最大推力：可用最大推力：重點(diǎn)：重點(diǎn)：油量、距離、時(shí)間油量、距離、時(shí)間。目標(biāo)：目標(biāo)：選擇好選擇好巡航高度巡航高度和和巡航速度巡航速度以獲得更好的以獲得更好的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性。還要考慮一發(fā)停車時(shí)的飄降和巡航高度、及航跡的越障問題。還要考慮一發(fā)停車時(shí)的飄降和巡航高度、及航跡的越障問題。第六章第六章 巡航性能巡航性能第六章第六章 巡航性能巡航性能6.1 6.1 基本公式和主要參數(shù)計(jì)算基本公式和主要參數(shù)計(jì)算6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.3 6.3 巡航高度巡航高度6.4 6.4 巡航性能計(jì)算巡航性能計(jì)算6.5 6.5

3、 一發(fā)停車巡航和飄降一發(fā)停車巡航和飄降6.1 6.1 巡航參數(shù)的計(jì)算巡航參數(shù)的計(jì)算6.1.1、基本概念、基本概念 航程：航程：飛機(jī)在飛機(jī)在大氣大氣中沿給定方向中沿給定方向耗盡可用燃油耗盡可用燃油所能飛過(guò)所能飛過(guò)的的水平距離水平距離（空中距離，不計(jì)風(fēng)的影響）。（空中距離，不計(jì)風(fēng)的影響）。 航時(shí)：航時(shí)：飛機(jī)在飛機(jī)在大氣大氣中沿給定方向中沿給定方向耗盡可用燃油耗盡可用燃油所能飛的所能飛的時(shí)間時(shí)間。 燃油流量燃油流量WF：飛機(jī)單位時(shí)間的耗油量。飛機(jī)單位時(shí)間的耗油量。 燃油里程燃油里程nam/lb（SR）：）：飛機(jī)消耗單位油量所能飛的距離。飛機(jī)消耗單位油量所能飛的距離。 燃油消耗率燃油消耗率TSFC：飛

4、機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生單位推力所消耗的飛機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生單位推力所消耗的油量。油量。;()()ln;WWnamdRlbdWnamnam dWdRdWWlblbWWnamdWnamRWWlbWlbWn巡始巡始巡n巡計(jì)算航程需要知道燃油里程和計(jì)算航程需要知道燃油里程和W始始、W終終，差為消耗的燃油，差為消耗的燃油燃油消耗越多，航程越長(zhǎng)，燃油消耗越多，航程越長(zhǎng)，在一定燃油消耗量時(shí)，在一定燃油消耗量時(shí)，航程因子航程因子越大航程越長(zhǎng)。越大航程越長(zhǎng)。 6.1 6.1 巡航參數(shù)的計(jì)算巡航參數(shù)的計(jì)算6.1.2 航程的計(jì)算航程的計(jì)算(1)要獲得遠(yuǎn)的航程：要獲得遠(yuǎn)的航程：載油量要多載油量要多W始始/W終終要大要大飛

5、機(jī)的空氣特性要好飛機(jī)的空氣特性要好-M（CL/CD）要大）要大發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求-燃油消耗率要小燃油消耗率要小 因此，在氣動(dòng)效率最大時(shí)，航程最大；對(duì)應(yīng)的速度為最大航程速度。因此，在氣動(dòng)效率最大時(shí)，航程最大；對(duì)應(yīng)的速度為最大航程速度。00();();LDLDMaCnamVVWWWlbWFTSFCDCTSFCaCnamWMlbCTSFC終始WWCCMTSFCaRDLln06.1 6.1 巡航參數(shù)的計(jì)算巡航參數(shù)的計(jì)算6.1.2 航程的計(jì)算航程的計(jì)算(2)燃油里程的計(jì)算燃油里程的計(jì)算:00;LDNCaMCManamlbTSTCFTSTCW6.1 6.1 巡航參數(shù)的計(jì)算巡航參數(shù)的計(jì)算6.1.2

6、 航程的計(jì)算航程的計(jì)算6.1 6.1 巡航參數(shù)的計(jì)算巡航參數(shù)的計(jì)算6.1.2 航程的計(jì)算航程的計(jì)算(3)1121121WSCCTSFClbnamWCCTSFCCSWWLDTSFCVlbnamwDLDLLw1112LDWCnamlbCWTSFCS6.1 6.1 巡航參數(shù)的計(jì)算巡航參數(shù)的計(jì)算6.1.3 影響因素影響因素對(duì)于設(shè)計(jì)好投入使用的飛機(jī)，為獲得更長(zhǎng)的航程的使用條件：對(duì)于設(shè)計(jì)好投入使用的飛機(jī)，為獲得更長(zhǎng)的航程的使用條件：飛機(jī)重量飛機(jī)重量:飛機(jī)重量越大，燃油里程越小，消耗相同油量時(shí)航程越小飛機(jī)重量越大，燃油里程越小，消耗相同油量時(shí)航程越?。粰C(jī)翼氣動(dòng)特性機(jī)翼氣動(dòng)特性：氣動(dòng)特性越好氣動(dòng)特性越好（ 越

7、大），越大），相同情況下航程越大相同情況下航程越大； 對(duì)應(yīng)的迎角稍小于最大升阻比的迎角；對(duì)應(yīng)的迎角稍小于最大升阻比的迎角；對(duì)應(yīng)速度是對(duì)應(yīng)速度是1.316倍有利速度。倍有利速度。發(fā)動(dòng)機(jī)特性：發(fā)動(dòng)機(jī)特性： 燃油消耗率越小，燃油里程越大，航程越大燃油消耗率越小，燃油里程越大，航程越大；飛行高度：飛行高度：飛行高度越大，大氣密度越低，燃油里程越大飛行高度越大，大氣密度越低，燃油里程越大。 但高度太高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力可能受到限制但高度太高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力可能受到限制 。 最有利巡航高度是低于升限的較高高度。最有利巡航高度是低于升限的較高高度。DLCC /max)/(DLCC 若假設(shè)阻力系數(shù)與升力系數(shù)之若假設(shè)

8、阻力系數(shù)與升力系數(shù)之間滿足平方關(guān)系，則：間滿足平方關(guān)系，則：00022;0;3LLLDWLDDWLDDLLCCCWWMCKP S C CCKP SCd MCCCdCA02;LDDCCAC 最大航程對(duì)應(yīng)的升力系數(shù)比最大升阻比時(shí)對(duì)應(yīng)的升力系數(shù)小。最大航程對(duì)應(yīng)的升力系數(shù)比最大升阻比時(shí)對(duì)應(yīng)的升力系數(shù)小。迎角要小于最大升阻比迎角。迎角要小于最大升阻比迎角。 最大航程速度是有利速度的最大航程速度是有利速度的1.316倍。倍。6.1 6.1 巡航參數(shù)的計(jì)算巡航參數(shù)的計(jì)算6.1.3 影響因素影響因素6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.1 M和和W/固定不變的巡航方式固定不變的巡航方式 從理論上講，最大航程

9、對(duì)應(yīng)著從理論上講，最大航程對(duì)應(yīng)著馬赫數(shù)固定馬赫數(shù)固定(有利速度的有利速度的1.316倍）、倍）、換算重量恒定的飛行方式換算重量恒定的飛行方式。 但在飛行中由于燃油消耗，飛機(jī)重量減輕，為了保持但在飛行中由于燃油消耗，飛機(jī)重量減輕，為了保持W/不變不變 ，要相應(yīng)減小，即高度相應(yīng)增加。要相應(yīng)減小，即高度相應(yīng)增加。 飛行過(guò)程中高度不斷增加是不允許的。飛行過(guò)程中高度不斷增加是不允許的。 1namVVVSRDlbWFTSFCDTSFC 當(dāng)當(dāng)V V/ /D D最大時(shí)，最大時(shí)，燃油里程最大，給燃油里程最大，給定燃油量情況下，定燃油量情況下，可以平飛航程最長(zhǎng)?？梢云斤w航程最長(zhǎng)。6.2 6.2 巡航類型巡航類型6

10、.2.2 高度不變的最大航程巡航方式高度不變的最大航程巡航方式MRC 1namVVVSRDlbWFTSFCDTSFC6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.2 高度不變的最大航程巡航方式高度不變的最大航程巡航方式MRC燃油里程曲線：燃油里程曲線： 重量越小，重量越小，MRC速度也越小。速度也越小。6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.2 高度不變的最大航程巡航方式高度不變的最大航程巡航方式MRC 飛行高度增加，飛行高度增加，MRC速度也增大。速度也增大。6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.2 高度不變的最大航程巡航方式高度不變的最大航程巡航方式MRC 風(fēng)速影響到風(fēng)速影響到MRC速度大小。

11、速度大小。 6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.2 高度不變的最大航程巡航方式高度不變的最大航程巡航方式MRC6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.2 高度不變的最大航程巡航方式高度不變的最大航程巡航方式MRC 因?yàn)槿加屠锍套畲?，所以航程最長(zhǎng)；但它的因?yàn)槿加屠锍套畲?，所以航程最長(zhǎng)；但它的速度接近第速度接近第二操縱區(qū)二操縱區(qū)，速度穩(wěn)定性差，不便于操縱。，速度穩(wěn)定性差，不便于操縱。 由于由于MRC速度接近反常操縱區(qū)，不便于操縱，故在使用中可速度接近反常操縱區(qū)，不便于操縱，故在使用中可以采取比以采取比MRC速度稍大一些的速度進(jìn)行巡航。速度稍大一些的速度進(jìn)行巡航。規(guī)定損失規(guī)定損失1%最大燃最大燃

12、油里程油里程（即（即(nam/lb)max99%）對(duì)應(yīng)的速度為遠(yuǎn)程巡航速度對(duì)應(yīng)的速度為遠(yuǎn)程巡航速度 。 6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.3 遠(yuǎn)程巡航方式遠(yuǎn)程巡航方式LRC 雖然損失了雖然損失了1%的燃油里程，但由于的燃油里程，但由于燃油里程曲線在該曲線段隨速燃油里程曲線在該曲線段隨速度變化比較平緩度變化比較平緩，使，使速度增大較多速度增大較多，穩(wěn)定性較好穩(wěn)定性較好，所以，所以遠(yuǎn)程巡航速度遠(yuǎn)程巡航速度是又省油，飛行品質(zhì)又好的巡航速度是又省油，飛行品質(zhì)又好的巡航速度。 LRC巡航航是民航常用的巡航方式。巡航航是民航常用的巡航方式。6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.3 遠(yuǎn)程巡航方式遠(yuǎn)程

13、巡航方式LRC6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.3 遠(yuǎn)程巡航方式遠(yuǎn)程巡航方式LRC隨著飛行高度增加，隨著飛行高度增加，MRC、LRC速度增加；速度增加；隨著飛機(jī)重量減輕，隨著飛機(jī)重量減輕，MRC、LRC速度也減小；速度也減??； 為便于操縱，早期飛行時(shí)多采用為便于操縱，早期飛行時(shí)多采用固定高度、固定馬赫數(shù)的巡航方式固定高度、固定馬赫數(shù)的巡航方式。6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.4 等馬赫數(shù)巡航等馬赫數(shù)巡航 這種巡航方式雖這種巡航方式雖然然降低了燃油里程降低了燃油里程，但增大了巡航但增大了巡航M M數(shù)數(shù)，使飛行時(shí)間縮短使飛行時(shí)間縮短； 最低成本巡航是最低成本巡航是接近于固定接近于固定

14、M M的巡航。的巡航。 高溫受到溫度限制時(shí)可以采用額定推力的方式進(jìn)行巡航。高溫受到溫度限制時(shí)可以采用額定推力的方式進(jìn)行巡航。保持飛行高度不變，保持飛行高度不變，W，L L ，F(xiàn) FN N不變，不變，MM；燃油消耗多。燃油消耗多。6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.5 發(fā)動(dòng)機(jī)推力額定的巡航的方式發(fā)動(dòng)機(jī)推力額定的巡航的方式6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.5 經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）為使直接運(yùn)營(yíng)成本最低：為使直接運(yùn)營(yíng)成本最低：總成本總成本= =燃油成本燃油成本油量油量+ +小時(shí)成本小時(shí)成本時(shí)間時(shí)間+ +固定成本固定成本與飛行有關(guān)的與飛行有關(guān)的航班總成本航班總成本有

15、有燃油成本燃油成本和和時(shí)間成本時(shí)間成本組成：組成：C=CC=CT T+C+CF F 與時(shí)間相關(guān)的成本包括:飛行機(jī)組；客艙機(jī)組；機(jī)體材料/工時(shí)；發(fā)動(dòng)機(jī)材料/工時(shí)；租賃費(fèi)用6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.5 經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）成本指數(shù)：成本指數(shù)：小時(shí)成本小時(shí)成本與與燃油成本燃油成本的比值。的比值。CI=CCI=Ct t/C/Cf f0;100100;(100);(100)(100);ffTFfffWCtCtCICfCCtCICCCCCtTC FCCI TWF TRCIWFRCIWFCCVVMa 時(shí)間價(jià)格：時(shí)間價(jià)格：$/HR；燃油價(jià)格：燃油價(jià)格：C/LB；單位不

16、統(tǒng)一時(shí)單位不統(tǒng)一時(shí); 統(tǒng)一單位統(tǒng)一單位;6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.5 經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）對(duì)應(yīng)成本最低的速度即為對(duì)應(yīng)成本最低的速度即為經(jīng)濟(jì)巡航經(jīng)濟(jì)巡航M M數(shù)數(shù)，或，或成本最低成本最低M M數(shù)數(shù)。 使成本最低，使使成本最低，使C C對(duì)對(duì)M M求導(dǎo)；可求出求導(dǎo)；可求出經(jīng)濟(jì)巡航經(jīng)濟(jì)巡航M M數(shù)和最低成數(shù)和最低成本巡航時(shí)的成本指數(shù)的關(guān)系本巡航時(shí)的成本指數(shù)的關(guān)系。 CI=0：即即Ct=0，不計(jì)時(shí)間成本，最省油時(shí)成本最小，即，不計(jì)時(shí)間成本，最省油時(shí)成本最小，即MRC速度；速度； CI=999：即即 Cf影響小，時(shí)間影響大，應(yīng)飛行時(shí)間最短，影響小，時(shí)間影響大，應(yīng)飛

17、行時(shí)間最短，MMO； CI越大：越大：飛行時(shí)間更重要，相同條件下速度越大；飛行時(shí)間更重要，相同條件下速度越大； CI越小越?。喝加统杀靖匾?，相同條件下速度越??；：燃油成本更重要，相同條件下速度越?。?CI應(yīng)當(dāng)由商務(wù)部門確定。應(yīng)當(dāng)由商務(wù)部門確定。當(dāng)輸入的當(dāng)輸入的CI有偏差時(shí)會(huì)使飛行成本增加，有偏差時(shí)會(huì)使飛行成本增加，但不太明顯但不太明顯。如果。如果無(wú)法確定無(wú)法確定CI，最好輸入偏小的，最好輸入偏小的CI，而不要輸入過(guò)大，而不要輸入過(guò)大的的CI。6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.5 經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）經(jīng)濟(jì)巡航經(jīng)濟(jì)巡航M M取決于成本指數(shù)取決于成本指數(shù)CICI：

18、問題：?jiǎn)栴}： MRCMRC對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的M M數(shù)與經(jīng)濟(jì)巡航數(shù)與經(jīng)濟(jì)巡航M M哪個(gè)大？哪個(gè)大？成本指數(shù)對(duì)旅程燃油的典型影響7375003.6%74720001.2%75710003.6%76710005.7%“輸入”成本指數(shù)“基線”成本指數(shù)旅程燃油損失6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.5 經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）成本指數(shù)的影響成本指數(shù)的影響：順風(fēng)使經(jīng)濟(jì)巡航速度減小，順風(fēng)使經(jīng)濟(jì)巡航速度減小，逆風(fēng)使經(jīng)濟(jì)巡航速度增大；逆風(fēng)使經(jīng)濟(jì)巡航速度增大； 6.2 6.2 巡航類型巡航類型6.2.5 經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）經(jīng)濟(jì)巡航（最低成本巡航）風(fēng)速影響：風(fēng)速影響： 在目的地機(jī)場(chǎng)或備降場(chǎng)上空，在目的地機(jī)場(chǎng)或備降場(chǎng)上空，由于空中交通管制或氣象等原由于空中交通管制或氣象等原因，需要作跑馬場(chǎng)型的等待飛行因，需要作跑馬場(chǎng)型的等待飛行，等候進(jìn)近著陸指令。，等候進(jìn)近著陸指令。 等待速度的確定原則等待速度的確定原則是是消耗單位燃油