2013級(jí)飛行性能與計(jì)劃課件5巡航

1、第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance第 5 章 飛機(jī)的巡航性能南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance世界民用噴氣機(jī)隊(duì)事故統(tǒng)計(jì)(19962005年)各段事故占總事故的百分比17%52%巡航6%下降2%爬升8%初始進(jìn)近7%最后進(jìn)近6%初始爬升5%著陸46%起飛12%滑行 8%收上襟翼1%1%14%5

2、7%11%12%3%1%各段時(shí)間占總航段時(shí)間的百分比南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance本章主要內(nèi)容5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.1 航程計(jì)算的幾個(gè)基本參數(shù)5.1.2 航程公式5.1.3 影響航程的因素5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素5.1.5 巡航高度的選擇及其影響因素5.2典型巡航方式及其特點(diǎn)5.2.1保持不變的巡航方式5.2.2 飛行高度保持不變的巡航方式5.2.3和飛行高度保持不變的巡

3、航方式5.2.4 按發(fā)動(dòng)機(jī)額定推力巡航方式5.2.5 成本指數(shù)巡航5.2.6 階梯式爬升巡航5.2.7 短航程巡航5.3.1 一發(fā)停車的飛行性能變化5.3.2 飄降5.3 一發(fā)停車的巡航性能5.4 等待飛行5.5 巡航性能參數(shù)計(jì)算5.5.1 積分航程表及其使用5.5.2 巡航操縱表南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance本章主要內(nèi)容飛機(jī)的巡航階段是指從飛機(jī)爬升階段結(jié)束時(shí)刻到開始下降時(shí)刻之間的飛行過程，通常保持升

4、力和重力相等，推力和阻力相等，接近于定常直線飛行的飛行狀態(tài)。飛機(jī)的航班飛行過程中巡航階段是飛行時(shí)間最長(zhǎng)、航程最長(zhǎng)、消耗燃油最多的階段。巡航階段主要是討論飛機(jī)的航程、航時(shí)、燃油消耗。巡航性能分析的目的在于選擇巡航高度和巡航速度，以最小的直接運(yùn)營(yíng)成本(DOC)完成巡航階段的飛行，進(jìn)而獲得更高的性。正常巡航性能還要要考慮一發(fā)停車時(shí)的飄降和巡航高度及航跡的越障等問題。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航

5、性能計(jì)算的基本公式5.1.1 航程計(jì)算的幾個(gè)基本參數(shù)飛機(jī)巡航階段獲得的航程從本質(zhì)上看，是通過發(fā)動(dòng)機(jī)把燃油的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)飛機(jī)做功。巡航飛行實(shí)現(xiàn)最小的直接成本，就是在燃油消耗和時(shí)間消耗之間的權(quán)衡和優(yōu)化。表征燃油消耗和時(shí)間消耗的主要參數(shù)是燃油流量、比航程（燃油里程）、公里耗油量、燃油消耗率等。(a) 燃油流量FF(Fuel Flow)，是指飛行時(shí)為基本時(shí)間（1小）所消耗的燃油質(zhì)量（kg），即是發(fā)動(dòng)機(jī)消耗燃油的速率，則有南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning &am

6、p; Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.1 航程計(jì)算的幾個(gè)基本參數(shù)飛機(jī)巡航階段獲得的航程從本質(zhì)上看，是通過發(fā)動(dòng)機(jī)把燃油的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)飛機(jī)做功。巡航飛行實(shí)現(xiàn)最小的直接成本，就是在燃油消耗和時(shí)間消耗之間的權(quán)衡和優(yōu)化。表征燃油消耗和時(shí)間消耗的主要參數(shù)是燃油流量、比航程（燃油里程）、公里耗油量、燃油消耗率等。(b) 比航程SR (Specific Range)，是指消耗燃油(kg)所飛過的水平距離(km或NM)，也稱為燃油航程比、燃油里程，則有南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Fli

7、ght Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.1 航程計(jì)算的幾個(gè)基本參數(shù)飛機(jī)巡航階段獲得的航程從本質(zhì)上看，是通過發(fā)動(dòng)機(jī)把燃油的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)飛機(jī)做功。巡航飛行實(shí)現(xiàn)最小的直接成本，就是在燃油消耗和時(shí)間消耗之間的權(quán)衡和優(yōu)化。表征燃油消耗和時(shí)間消耗的主要參數(shù)是燃油流量、比航程（燃油里程）、公里耗油量、燃油消耗率等。(c) 燃油消耗率CTSFC(Thrustspecific fuel consumption)，是指發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力在時(shí)間所耗油量，則有：南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY

8、 COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.2 航程公式(a) 根據(jù)比航程的航程計(jì)算公式= R = dR = g × dR (5.2)SRmFdmFdWF在式(5.2)中，考慮到巡航階段燃油WF(=mFg)的消耗即為飛機(jī)重量W(=mg)的改變量（其值是減小的），因此有dW=dWF，因此由式(5.2)可得dR = SR × dW= - SR × dW= - SRW × dW(5.4)FgggW記飛

9、機(jī)起始巡航的重量為W1(=m1g)，巡航結(jié)束重量為W2(=m2g)，則W1> W2。在(，取巡航段的平均值(W·SR)avg，則由(5.4)式積分可得航程R為R = 1 × (S W） × ln W1(5.5)RavggW2由航程計(jì)算公式(5.5)可以看出，攜帶燃油越多即(W1/W2)越大則航程越大；而當(dāng)消耗燃油相同即(W1/W2)不變時(shí)，(W·SR)越大則獲得的航程越大。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE中把(W·SR)近似看作是第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Perform

10、ance and Planning & Weight and Balance= R = dR = g × dR mFFF(5.2)5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.2 航程公式SR=(5.3)CmFdmFdWFTSFCT × tT(b) 航程公式的進(jìn)一步分析飛機(jī)的氣動(dòng)效率(M·K)對(duì)航程的影響由式(5.2)可得SR=g·dR/dWF= (dR/dt)/dWF / (g·dt)= V/FF，將式(5.3)帶入此式可得= V =VSR(5.4)T × CTSFCFF巡航飛行時(shí)有T=D，W=L，則T=(W·D)/L而（

11、其中a0標(biāo)準(zhǔn)大氣海平面的聲速，巡航高度上的溫度比），將T和V的表達(dá)式帶入上式可得=V= a0q M 1 L = a0q× (M L ) × 1 S(5.6)RT × CCW DCDWTSFCTSFCTSFC將式(5.6)帶入式(5.4)可得a0qdR = - SR dW = - 1L × dW× M(5.7)ggCTSFCDW南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balan

12、cea0q5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.2 航程公式dR = - SR dW = - 1L × dW(5.7)× MggCTSFCDW(b) 航程公式的進(jìn)一步分析飛機(jī)的氣動(dòng)效率(M·K)對(duì)航程的影響(a0q和(M·L/D=M·K)變化很小，近似取平均值或認(rèn)為其為通常巡航飛行時(shí)/ CTSFC )，則飛機(jī)由起始巡航的重量為W1巡航飛行到結(jié)束重量為W2的航程可由式(5.7)積分得q ）（×q ）（×1 ( a01 ( a0M L ）× ln W1=MK）× ln W1R =(5.8)gCTSFCDW2g

13、CTSFCW2由上式可見:巡航時(shí)攜帶燃油越多即(W1/W2)越大，則航程越遠(yuǎn)；當(dāng)巡航裝載的燃油一定時(shí)，飛機(jī)的氣動(dòng)效率越高即(M·K)越大或選擇與(M·K)最大 時(shí)對(duì)應(yīng)的速度巡航飛行，則航程越大。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言其燃油消耗率越小，或是選擇其值較小的最有利高度飛行時(shí)，航程越大。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance=V= a0q M1 L = a0q5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響

14、航程的因素× (M L ) × 1 SR(5.6)T × CTSFCCTSFCW DCTSFCDW根據(jù)燃油里程的定義可知，巡航飛行時(shí)合理地選擇高度和速度，當(dāng)使燃油里程最大時(shí)，則意味著消耗相同的燃油能獲得最遠(yuǎn)的航程。因此影響航程的因素可以歸結(jié)為影響燃油里程的因素。根據(jù)巡航飛行時(shí)W=L可得巡航速度為2WrSCLV =V12W× 1 × W12W× 1 ×L則由式(5.6)可得S=×=×RrSCrSCT × CCTWCTWTSFCTSFCLTSFCL再將W=0.5V2SCD，代入上式則得CL2S111

15、S=××××(5.9)RrCCWDTSFC利用式(5.9)和式(5.7)可得航程計(jì)算公式CLR = 22 ×1×× ( W -W )(5.10)12grSCCTSFCD南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素由式(5.9)和(5.10)可知，影響航程的因素CL2S111=×&#

16、215;××S(5.9)RCCrWDTSFC飛C221)(5.10)R =××L × (-WW機(jī)的重量、速度、高度和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，在相同條件下，各因素的影響特性如下。12rSCCgTSFCD(a) 飛機(jī)的重量。巡航重量越重，燃油里程會(huì)降低，因此航程會(huì)減小。(c) 巡航高度。巡航高度越高密度(r)越小，則燃油里程更大，因此航程越遠(yuǎn)。(d) 燃油消耗率。燃油消耗率越小，則航程越大。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Pl

17、anning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素由式(5.9)和(5.10)可知，影響航程的因素CL2S111S=××××(5.9)RCCrWDTSFC飛機(jī)的重量、速度、高度和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率， R = 2 2 × 1×CL)(5.10)× ( W-W12grSCTSFCCD在相同條件下，各因素的影響特性如下。(b) 巡航速度。選擇與其動(dòng)力參數(shù)(CL /CD )取最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的速度（即最大航程VMRC），此時(shí)的航程最大。參見圖5.2，速度VMRC對(duì)應(yīng)推力

18、曲線上的A點(diǎn)，該點(diǎn)的角最小。而tanf=TRE/V，由于巡航時(shí)有TRE=D和W=L，該兩式相除可得巡航需用推力的表示式為TRE=W/(L/D)=W/(CL/CD)；又由W=L可得巡航時(shí)的速度為，因此有2WrSCLV =WrStanj = TRE =W11×=CLV22WrSCLCL(5.11)CDCD南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素WrS

19、TW11tanj =×= RE V(5.11)C22WCL(b) 巡航速度。 L CDrSCLCD由于巡航飛行時(shí)W、r、S數(shù)，由式(5.11)可知，當(dāng)f最小時(shí)，則tanf也最小，則此時(shí)對(duì)應(yīng)的最大，( CL /CD )根據(jù)(5.9)式可知燃油里程此時(shí)也是最大的，故航程也是最大的，所以最小的f對(duì)應(yīng)的速度T高度一定H=const重量一定W=constT=DRETRE就是最大航程速度V。通常MRC最大航程速度大于最小阻力速度VMD（亦稱有利速度即以最大升阻比Kmax飛行時(shí)對(duì)應(yīng)的速度），且VMRC=1.316VMD。CL CDKmax= ()maxBATREminDminCL()CD maxV

20、KmaxminVTASVRmaxVMDVMRCV南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and BalanceVVS=(5.4)(5.8)5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式RFT × CFTSFCq= 1 ( a0qR = 1 ( a0）（× M L ）× ln W1）（× MK）× ln W15.1.3 影響航程的因素gCTSFCDW2gCTSFCW2(e) 最大航程與航程因子的通過前

21、面的推導(dǎo)或比較式(5.4)和(5.8)可得1M L ）= a1WS= a×（××（×MK）(5.12)R00qqDC/C/TSFCTSFC1（× MK）a通常稱式(5.12)中的WS 或?yàn)楹匠桃蜃?，它是一個(gè)綜合反0qC/RTSFC映飛機(jī)的氣動(dòng)效率、發(fā)動(dòng)機(jī)特性的參數(shù)，特別對(duì)于現(xiàn)代大多數(shù)民航客機(jī)的巡航高度均在平流層，因此溫度保持不變(q=const)、發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，因此航程因子主要取決于MK（稱之為巡航因子）。因此在也近似為平流層保持等高巡航時(shí)，可以通過尋找與最大的(MK)max對(duì)應(yīng)的速度飛行可以獲得最大的航程。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLI

22、GHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balancea0qdR = - SR dW= - 1× M L × dW5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素(5.7)ggCTSFCDW根據(jù)燃油里程的定義可知，巡航飛行時(shí)合理地選擇高度和速度，當(dāng)使燃油里程最大時(shí)，則意味著消耗相同的燃油能獲得最遠(yuǎn)的航程。因此影響航程的因素可以歸結(jié)為影響燃油里程的因素。根據(jù)巡航飛行時(shí)W=L可得巡航速度為2WrSCLV =V12W× 1

23、 × W12W× 1 ×L則由式(5.6)可得S=×=×RrSCrSCT × CCTWCTWTSFCTSFCLTSFCLq ）（×q ）（×1 ( a0M L ）× ln W11 ( a0MK）× ln W1(5.8)R =gCTSFCDW2gCTSFCW2由上式可見:巡航時(shí)攜帶燃油越多即(W1/W2)越大，則航程越遠(yuǎn)；當(dāng)巡航裝載的燃油一定時(shí)，飛機(jī)的氣動(dòng)效率越高即(M·K)越大或選擇與(M·K)最大時(shí)對(duì)應(yīng)的速度巡航飛行，則航程越大。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言其燃油消耗率越小，或是選擇其值

24、較小的最有利高度飛行時(shí)， 航程越大。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balancea0qdR = - SR dW= - 1× M L × dW5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素(5.7)ggCTSFCDW根據(jù)燃油里程的定義可知，巡航飛行時(shí)合理地選擇高度和速度，當(dāng)使燃油里程最大時(shí)，則意味著消耗相同的燃油能獲得最遠(yuǎn)的航程。因此影響航程的因素可以歸結(jié)為影響燃油里程的因素。根據(jù)巡航飛

25、行時(shí)W=L可得巡航速度為2WrSCLV =V12W× 1 × W12W× 1 ×L則由式(5.6)可得S=×=×RrSCrSCT × CCTWCTWTSFCTSFCLTSFCL=0.5rV2SCD，代入上式則得再將W=(5.9)C2111S=××L ××RrSCCWDTSFC利用式(5.9)和式(5.4)可得航程計(jì)算公式CLR = 22 ×1×× (W -W )(5.10)12grSCCTSFCD南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY

26、COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balancea0qdR = - SR= - 1× M L × dW5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素dW(5.7)ggCTSFCDWCL2S111S=××××(5.9)RrCCW1DTSFCCL22R =××× (W -(5.10)W)12grSCCTSFCD由式(5.9)和(5.10)可知，影響航程的因素飛機(jī)的重量、速度、高度和發(fā)

27、動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，在相同條件下，各因素的影響特性如下。(a) 飛機(jī)的重量。巡航重量越重，燃油里程會(huì)降低，因此航程會(huì)減小。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and BalanceCL5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素2 × 1 ×× 1× 1 =SR(5.9)SCDCTSFCrWC2 21(5.10)R =××L × (W -W )12g

28、rSCCTSFCD(b) 巡航速度。選擇與其動(dòng)力參數(shù)(CL /CD取)最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的速度（即最大航程VMRC），此時(shí)的航程最大。參見圖5.2，速度VMRC對(duì)應(yīng)推力曲線上的A點(diǎn)，該點(diǎn)的f角最小。而tanf=TRE/V，由于巡航時(shí)有TRE=D和W=L，該兩式相除可得巡航需用推力的表示式為TRE=W/(L/D)= W/(CL/CD)；又由W=L可得巡航時(shí)的速2W度為V =rSCLT高度一定H=const重量一定W=constWrSTRE=Dtanj = TREW11因此有=×=CLV22WrSCLCLTRECDCD C Kmax= (L)CmaxADBTREminDminCL )(CD m

29、axVKmaxminVTASVRmaxVMDVMRCV南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and BalanceT5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素(b) 巡航速度高度一定H=const重量一定W=constT=DRETREKmax= ( CL )CD maxBWrSATWCL11tanj =×= RE VTDminCL )2REmin2WrSCLC( L CDCD maxVKmaxCDminVV

30、RmaxTASVMDVMRCV由于巡航飛行時(shí)W、r、S數(shù)，由式(5.11)可知，當(dāng)f最小時(shí)，則tanf也最大，根據(jù)(5.9)式可知燃油里程此時(shí)也是最最小，則此時(shí)對(duì)應(yīng)的(CL /CD )大的，故航程也是最大的，所以最小的f對(duì)應(yīng)的速度就是最大航程速度VMRC。通常最大航程速度大于最小阻力速度VMD（亦稱有利速度即以最大升阻比 Kmax飛行時(shí)對(duì)應(yīng)的速度），且VMRC=1.316VMD。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Bal

31、ance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.3 影響航程的因素(c) 巡航高度。巡航高度越高密度(r)越小，則燃油里程更大，因此航程越遠(yuǎn)。(d) 燃油消耗率。燃油消耗率越小，則航程越大。(e) 最大航程與航程因子的通過前面的推導(dǎo)或比較式(5.4)和(5.8)可得1（× M L ）= a ×1WS= a ×（× MK）(5.12)R00qqDC/C/TSFCTSFC1（×aMK）為航程因子通常稱式(5.11)中的WSR或0qC/TSFC它是一個(gè)綜合反映飛機(jī)的氣動(dòng)效率、發(fā)動(dòng)機(jī)特性的參數(shù)，特別對(duì)于現(xiàn)代大多數(shù) 民航客機(jī)的巡航高度均在平流層，因此溫度保

32、持不變(q=const)、發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油，因此航程因子主要取決于MK（稱之為巡航因子）。因消耗率也近似為此在平流層保持等高巡航時(shí)，可以通過尋找與最大的(MK)max對(duì)應(yīng)的速度飛行可以獲得最大的航程。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素 1L 1WSR = a0 ×（× M）= a0 ×（× MK）(5.

33、12)qqDCTSFC /CTSFC /從上面的分析可以看出，選擇合理的巡航速度和高度是提高航班飛行效益:的基礎(chǔ)。常用的巡航速度基于燃油里程分析的最大航程的速度MRC和長(zhǎng)航程速度LRC；基于飛行成本指數(shù)（即使航班直接成本成本最低）的巡航速度。(a) 最大航程速度及其影響因素最大航程速度 VMRC(umRangeCruise) 亦即最大航程 MMR(um Range Mach Number)，是指在相同的巡航條件下，能使飛機(jī)航程最大的巡航速度或巡航MMR巡航飛行，相同條件下能實(shí)現(xiàn)給定距離時(shí)的油耗是最少的，亦或給定耗油 量時(shí)飛機(jī)的航程最大。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY

34、 COLLEGE。即以最大航程速度VMRC或最大航程第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素 1L 1WSR = a0 ×（× M）= a0 ×（×MK）(5.12)qqDCTSFC /CTSFC /(a) 最大航程速度VMRC(最大航程速度VMRC或最大航um Range Cruise)及其影響因素程MMR是對(duì)應(yīng)于燃油SRSRmax里程最大時(shí)的速度。當(dāng)飛機(jī)的巡航高度和重量一定

35、時(shí)， 可以得到燃油里程隨（速度）變化的曲線（如圖5.3），從中可以得到燃油里程最大時(shí)對(duì)應(yīng)的最大航程速度VMRC 或最大航程MMR。(VTAS)VVMRCLRC南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE燃油里程1%×SRmaxMMMRMLRCH=const W=const第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素 1L 1WSR = a0 ×（× M）= a0

36、 ×（×MK）(5.12)qqDCTSFC /CTSFC /(a) 最大航程速度VMRC(um Range Cruise)及其影響因素SRSRmax(W1)(1) 重量對(duì)最大航程速度的影響：當(dāng)飛機(jī)的巡航高度一定時(shí)，不同重量下的燃油里程曲線會(huì)發(fā)生變化（如圖5.4所示）。通常其他條件一樣時(shí)，隨著巡航重量的增加，燃油里程不斷減小、最大航程速度S(W )Rmax2S(W )Rmax323MMMR(W3)MMR(W2)MMR(W1)或逐步增大。5.4 重量對(duì)燃油里程和最大航程的影響南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGEW重量增加1W W(VTAS)

37、H=constW1<W2<W3第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素 1L 1WSR = a0 ×（× M）= a0 ×（×MK）(5.12)qqDCTSFC /CTSFC /(a) 最大航程速度VMRC(2) 高度對(duì)最大航程速度的影響當(dāng)飛機(jī)的巡航重量一定時(shí)， 不同巡航高度對(duì)應(yīng)的燃油里程曲線會(huì)變化規(guī)律如圖5.5所示。通常其他條件一樣時(shí)， 隨著巡航高度的增加，燃油里

38、程也不斷增加、最大航程um Range Cruise)及其影響因素SRSRmax(H3)SRmax(H2) SRmax(H1)HH23H1高度增加(VTAS)MMMR(H3)MMR(H1)MMR(H2)速度或。也會(huì)逐步增大5.4高度對(duì)燃油里程和最大航程的影響南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGEW=constH1<H2<H3第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素 1L

39、 1WSR = a0 ×（× M）= a0 ×（×MK）(5.12)qqDCTSFC /CTSFC /(b) 長(zhǎng)航程速度VLRC(Long-Range Cruise) 及其影響因素根據(jù)燃油里程曲線在最大燃油里程速度附近區(qū)域里，燃油里程隨速度的變化比較平緩， 通常選擇降低1%的燃油里程所對(duì)應(yīng)的較大的速度巡航飛行，即對(duì)應(yīng)于99%最大燃油里程的速度，該速度SRSRmax稱為速度 VLRC(Long-(VTAS)VMRCVLRCRange Cruise)或赫數(shù)MLRC。巡航馬南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE燃油里程1%&

40、#215;SRmaxMMMRMLRCH=const W=const第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素 1L 1WSR = a0 ×（× M）= a0 ×（×MK）(5.12)qqDCTSFC /CTSFC /(b) 長(zhǎng)航程速度VLRC(Long-Range Cruise) 及其影響因素在相同條件下，飛機(jī)以最大航程速度VMRC亦即最大航程MMR巡航飛SRSRmax(W1)S

41、Rmax(W2) SRmax(W3)行時(shí)，雖然燃油里程最大并能獲得最大的航程，但是由前面的分析可知， 巡航階段飛機(jī)的重量是逐漸減小的， 其燃油里程是增加的而最大航程速度 是減小的，這將導(dǎo)致與飛行速度不穩(wěn)W123定區(qū)（操縱特性和性都與正常飛MMMR(W3)MMR(W2)MMR(W1)行不同的區(qū)域，如圖5.22所示的小于最小阻力速度的區(qū)域）接近，因此不 利于飛行。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE重量增加W W(VTAS)H=constW1<W2<W3第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Plann

42、ing & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素 1L 1WSR = a0 ×（× M）= a0 ×（× MK）(5.12)qqDCTSFC /CTSFC /(b) 長(zhǎng)航程速度VLRC(Long-Range Cruise) 及其影響因素由于VLRC或MLRC相比VMRC或MMR增加較多，雖然燃油里程降低了1%但是巡航速度獲得了增加，遠(yuǎn)離了速度不區(qū)域因而性和操縱性會(huì)更好，同時(shí)飛行時(shí)間得以減MLRC是既省油且小，從而補(bǔ)償了燃油的損失，因此巡航飛行品質(zhì)又巡航速度，是實(shí)際飛行中常使用的巡

43、航方式。相同條件下巡航高度和重量對(duì)其影響特性與最大航程速度相同，即高度一定時(shí)，MLRC隨重量減小而減小，燃油里程增大；重量一定時(shí)，MLRC隨高度減小而減小，燃油里程也減小。SRSRmax(VTAS)VMRCVLRC南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE燃油里程1%×SRmaxMMMRMLRCH=const W=const速度VLRC或第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因

44、素(c)巡航巡航MECON是指航班飛行的直接運(yùn)營(yíng)成本DOC (Direct OperatingCosts)最小時(shí)的巡航或速度。通常直接運(yùn)營(yíng)成本DOC主要包含三部分：固定成本，如稅金、保險(xiǎn)費(fèi)等，通常是保持不變的；與飛行時(shí)間相關(guān)的成本，如小時(shí)維護(hù)成本、折舊、的小時(shí)費(fèi)、空管和機(jī)場(chǎng)等服務(wù)費(fèi)，一般與飛行時(shí)間成正比；與油耗相關(guān)的成本，與燃油價(jià)格相關(guān)，主要取決于航程。航班的直接運(yùn)營(yíng)成本記作C這可表達(dá)為C=CFWF+Ctt+C0(5.13)南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planni

45、ng & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素(c)巡航C=CFWF+Ctt+C0(5.13)其中：CF燃油成本系數(shù)(¥/kg或$/100lb)；WF消耗的燃油(kg)；Ct時(shí)間成本系數(shù)($/h，¥/h)；t飛行時(shí)間(h)；C0固定成本(¥或$)。直接運(yùn)營(yíng)成本DOC與巡航直接運(yùn)營(yíng)成本DOC成本數(shù)的如圖5.6所示。使得直接成本最低即圖中DOCmin 對(duì)應(yīng)DOCmin的巡航速度即為數(shù)MECON。巡航燃油成本時(shí)間成本min 燃油成本min時(shí)間成本最佳巡航或速度的選擇，實(shí)際上就是使式(5.13)的

46、直接成本最小。固定成本MECONMMMRMMO南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素(c)巡航C=CFWF+Ctt+C0(1) 影響成本指數(shù)的主要因素由式(5.13)可得直接運(yùn)營(yíng)成本隨巡航距離的變化率（即）為(5.13)巡航距離的直接運(yùn)營(yíng)成本dCdWFdt1dt11V1+ CI )= C+ C= C+ C= C+ C= C (5.14)FtF

47、tFtFdRdRdRdR / dWdRCCVFRR其中CI=Ct/CF飛行成本指數(shù)(Cost Index)，即時(shí)間成本系數(shù)與燃油成本系數(shù)之比，其量綱為MT-1，常用是kg/min或100lb/h。直接運(yùn)營(yíng)成本低應(yīng)該使(5.14)式確定的dC/dR小，由此可知直接運(yùn)營(yíng)成本隨燃油里程的增大而減小（燃油成本），隨飛行速度的增加而減小（時(shí)間成本）。南京航空航天大學(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5

48、.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素(c)C=CFWF+Ctt+C0(5.13)巡航(1) 影響成本指數(shù)的主要因素dCdWFdt1dt11V1+ CI )= C+ C= C+ C= C+ C= C (5.14)FtFtFtFdRdRdRdR / dWdRCCVFRR飛行速度的影響大小取決于成本指數(shù)。特別：CI程CI= 0：飛行時(shí)間成本為0，此時(shí)MECON=MMR（燃油里程最大時(shí)的最大航）；=CImax：飛行時(shí)間成本高，燃油成本低，MECON=最大速度，實(shí)現(xiàn)速度通常為選為(MMO0.02)飛行時(shí)間最短巡航飛行。 最大 (VMO10kt)?；蚰暇┖娇蘸教齑髮W(xué)飛行學(xué)院FLIGHT TECHNOLOGY COLLEGE第 5 章 飛機(jī)的巡航性能飛行性能與計(jì)劃Flight Performance and Planning & Weight and Balance5.1 巡航性能計(jì)算的基本公式5.1.4 巡航速度的選擇及其影響因素(c)(2) 最低成本指數(shù)的巡航速度C=CFWF+Ctt+C0(5.13)把