(完整word版)飛行包線資料整理

1、什么是飛行包線?理密照第羋H馬赫A圖5-3現(xiàn)代高性能飛機的典型飛行包線飛行包線是以飛行速度、高度和過載等作為界限的封閉幾何圖形，用以表示飛機的飛行范 圍和飛行限制條件。研究不同的飛機包線， 可以比較出飛機飛行性能的優(yōu)劣。以定常水平直線飛行包線為例，在以速度為橫坐標(biāo)、高度為縱坐標(biāo)的二維象限內(nèi)，標(biāo)出維持正常飛行的所有速度和高度，形成一個不規(guī)則的四邊形。 左邊表示最小速度限制， 右邊表示最大速度限制， 上面表示飛行 高度限制。這是最簡單的飛機包線，而事實上，飛機包線還要受到發(fā)動機性能、氣動熱、音障、噪聲和空氣污染等的限制。 因此，不同類型的飛機、同一類型使用不同發(fā)動機的飛機， 飛行包線的形狀也就不同

2、。為了安全起見，大多數(shù)飛行是在飛行包線以內(nèi)進行的，但當(dāng)遇到緊急情況時，也會出現(xiàn)超過正常飛行包線的情況。一般而言，飛行包線的范圍越廣，表明飛機的性能越好。在實踐中，飛行包線分為使用飛行包線、實用飛行包線和允許飛行包線，包線范圍依次變大。 在不同包線范圍內(nèi)飛行時飛行品質(zhì)要求應(yīng)有所不同，范圍越廣，要求飛行品質(zhì)越高。最大F過軋速度等最大負(fù)過St b飛等包或圖中a為定常水平直線飛行包線，左邊表示受最小速度限制，右邊受最大速度和最大馬赫數(shù)限制。圖中b為一定高度下的機動飛行包線，表示機動飛行時所受的過載限制，小速度時則受失速的 限制。圖中c為定常盤旋飛行包線， 盤旋過載越大飛行范圍越小。除上述各種飛行包線限

3、制外， 有的飛機還受發(fā)動機性能、氣動熱(見 氣動熱力學(xué))、音爆、噪聲和空氣污染等限制。飛行包線一一飛機的速度和高度限制原則每一種飛機都有自己的最大速度、最小速度和最大高度的限制，那么，這些 限制背后的原則是什么呢？最省事的回答是：當(dāng)飛機出廠時，廠家會在飛機手冊給出像題圖那樣的飛行包線 圖，或者簡單的視為飛機性能圖表，飛機原則上不得超出飛行包線飛行，否則飛 機視為結(jié)構(gòu)受到損傷必須進行特殊檢查。顯然這個回答是絕(bu)對(fu)正(ze)確(ren)的回答。A.速度/高度圖。注意圖中給出的是馬赫數(shù)?？諝鈩恿W(xué)分析中，定性分析時， 馬赫數(shù)與速度代表的含義基本一致， 定量分析中馬赫數(shù)比絕對速度更有效，

4、 本文 為方便起見，不做區(qū)分。1 .最小速度。就是飛機能維持平穩(wěn)飛行的最小速度。飛機的升力與速度成正比，所以最小速度也就等價于在最大升力系數(shù)時， 升力能 夠與重力相平衡的最小速度。止匕外，升力還與空氣密度成正比，因此隨著高度升 高，空氣密度下降，最小速度也隨之上升。因此圖中此曲線逐漸彎曲。特別的，由于升力只要能夠托起飛機當(dāng)前重量即可平穩(wěn)飛行，當(dāng)飛機負(fù)載不高時 顯然可以飛得更慢，所以廠家給出的最小速度通常是按照空機重量計算的。如果飛機小于最小速度，會自動降低高度重新達到平衡。2 .最大速度。受限于兩個因素：(1) .速壓與飛機結(jié)構(gòu)強度。速壓的簡單理解就是推開空氣前進時，飛機結(jié)構(gòu)的 受到的反作用力

5、，這個力與空氣密度成反比，與速度的平方成正比，因此在低空 時，飛機速度主要受速壓限制，不可超過飛機結(jié)構(gòu)強度允許的最大值。 隨著高度 上升，空氣密度下降，速壓限制隨之提高。(2) .發(fā)動機剩余推力。發(fā)動機的推力能夠大于飛機阻力，則速度可以繼續(xù)上升， 否則就是最大速度了，由于發(fā)動機剩余推力大致與高度成反比，速度增加對發(fā)動 機推力增大貢獻很小，故在高空時，飛機速度主要受發(fā)動機最大推力限制。 隨著 高度上升，最大速度隨之下降?？梢宰⒁獾?，在最大速度中間部分，有一條垂直線，這條垂線并不是所有飛機都 有，其主要原因是“熱障”，對于鋁合金，強度要求高的戰(zhàn)斗機熱障約為2馬赫, 強度 要求不高的偵察機約為2.5

6、馬赫，對于不銹鋼，根據(jù)鍥含量不同約為(3) -3.2馬赫，對于鈦合金，我沒看到過公開的準(zhǔn)確資料，推斷數(shù)據(jù)為3-5馬赫。 對于使用螺旋槳的飛機，此馬赫線主要受限于螺旋槳的質(zhì)量，約為0.6-0.8馬赫。3 .最大高度。最小速度隨高度遞增，最大速度隨高度遞減，最終他們會在某個 高度相連，這個點就是理論最高升限。最大高度代表的物理意義就是，當(dāng)發(fā)動機達到當(dāng)前最大推力后，飛機速度不可能 進一步提升，飛機所能獲得的最大升力已經(jīng)不可能超過飛機當(dāng)前重量了， 則飛機 無法繼續(xù)爬升。但 實際飛行中，一方面高高度由于發(fā)動機剩余推力有限，爬升的非常慢，飛機 可能在達到警戒油量時還無法爬升到理論升限；另一方面，飛行員可以

7、采取爬升 俯沖 加速一一沖刺爬升的波浪形曲線進行躍升，此時雖然飛機不能在超越 理論升限以上平穩(wěn)飛行，但瞬間高度還是可以超過升限的。B.過載/速度表。飛機在空中受到4個力作用：重力，發(fā)動機推力，阻力和升力。 其中重力和發(fā)動機推力最大值是恒定的， 阻力的極限有限，故談?wù)擄w機的過載在 大部分情況下就是指升力減去與升力方向同向的其他三個力的分量。在本文中， 為了簡化，將過載等價于升力大小。歸«!*«1 .飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，其最大正過載和最大負(fù)過載實際上就已經(jīng)被確定了， 任何超越最大過載的使用均被視為對結(jié)構(gòu)造成了 一定損傷，在舊的結(jié)構(gòu)安全思想中要求對 所有關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進行探傷，而在新的

8、結(jié)構(gòu)安全思想中除了檢查外，還要 求相應(yīng)的減少飛機結(jié)構(gòu)壽命，并引入載荷譜作為計算依據(jù)。2 .特別的，在小速度情況下，飛機實際上是到不了最大允許過載的，但過載值 的測量比其他臨界狀態(tài)值更容易測量，因此加入了這些特殊情況下的臨界過載 值，以便于監(jiān)測飛機是否達到了臨界狀態(tài)。升力的計算公式：2'' 一，各參數(shù)依次為空氣密度，升力系數(shù)，速度和機翼面積，其中G與機翼仰角的關(guān)系如下圖所示。顯然，當(dāng)在一定高度 （空氣密 度）和一定速度下，飛機可以獲得的最大升力是有限的，當(dāng)飛機升力接近最大正 過載時，就說明飛機已經(jīng)接近失速仰角，在做劇烈機動時，仰角傳感器測量得到的飛機仰角經(jīng)常不夠精確和及時，同時也受風(fēng)力影響較大，不如過載值來的方便快捷。小升力系數(shù)大力數(shù)最升系失速迎角機翼迎角3 .在飛機接近最大速度時，情況略有不同。如前所述，飛機最大速度是受限于 速壓和熱障，而這兩個限制條件本質(zhì)上是與阻力有關(guān)，而阻力除了與速度相關(guān)， 和飛機姿態(tài)也很有關(guān)系。雖然平飛時，飛機可以更大的速度飛行，但當(dāng)飛機的仰角較大時，飛機會在更低 的速度時達到速壓或熱障極限。可以更參考資料：飛行控制系統(tǒng) 航空博物館知直接測量飛機阻力非常困難，因此，直接控制大速度