飞机性能工程巡航性能-A.ppt

Page 1,第六章 巡航性能,Page 2,主要研究飞机从爬升顶点到下降开始点之间的平飞巡航性能。 研究的问题： 最大航程问题：消耗一定的燃油，如何飞行最远？或飞行一定距离如何最省油？ 最大航时问题：一定燃油，如何飞行时间最长？ 最小巡航成本问题：飞行一定距离如何使成本最小？ 一发故障后的巡航性能； 飘降问题；,第六章 巡航性能,Page 3,巡航：持续进行的，接近定常飞行的一种飞行状态。 推力： 可用最大推力： 重点：油量、距离、时间。 目标：选择好巡航高度和巡航速度以获得更好的经济性。还要考虑一发停车时的飘降和巡航高度、及航迹的越障问题。,第六章 巡航性能,Page 4,第六章 巡航性能,6.1 基本公式和主要参数计算 6.2 巡航类型 6.3 巡航高度 6.4 巡航性能计算 6.5 一发停车巡航和飘降,Page 5,6.1 巡航参数的计算 6.1.1、基本概念,航程：飞机在平静大气中沿给定方向耗尽可用燃油所能飞过的水平距离（空中距离，不计风的影响）。 航时：飞机在平静大气中沿给定方向耗尽可用燃油所能飞的时间。 燃油流量WF：飞机单位时间的耗油量。 燃油里程nam/lb（SR）：飞机消耗单位油量所能飞的距离。 燃油消耗率TSFC：飞机在单位时间内产生单位推力所消耗的油量。,Page 6,计算航程需要知道燃油里程和W始、W终，差为消耗的燃油 燃油消耗越多，航程越长， 在一定燃油消耗量时，航程因子越大航程越长。,6.1 巡航参数的计算 6.1.2 航程的计算(1),Page 7,要获得远的航程： 载油量要多W始/W终要大 飞机的空气特性要好-M（CL/CD）要大 发动机性能要求-燃油消耗率要小 因此，在气动效率最大时，航程最大；对应的速度为最大航程速度。,6.1 巡航参数的计算 6.1.2 航程的计算(2),Page 8,燃油里程的计算:,6.1 巡航参数的计算 6.1.2 航程的计算,Page 9,1、巡航参数的计算 4、影响因素,Page 10,6.1 巡航参数的计算 6.1.2 航程的计算(3),Page 11,6.1 巡航参数的计算 6.1.3 影响因素,对于设计好投入使用的飞机，为获得更长的航程的使用条件：,飞机重量: 飞机重量越大，燃油里程越小，消耗相同油量时航程越小； 机翼气动特性： 气动特性越好（ 越大），相同情况下航程越大； 对应的迎角稍小于最大升阻比的迎角； 对应速度是1.316倍有利速度。 发动机特性： 燃油消耗率越小，燃油里程越大，航程越大； 飞行高度： 飞行高度越大，大气密度越低，燃油里程越大。 但高度太高时，发动机推力可能受到限制 。 最有利巡航高度是低于升限的较高高度。,Page 12,若假设阻力系数与升力系数之间满足平方关系，则：,最大航程对应的升力系数比最大升阻比时对应的升力系数小。迎角要小于最大升阻比迎角。 最大航程速度是有利速度的1.316倍。,6.1 巡航参数的计算 6.1.3 影响因素,Page 13,第六章 巡航性能,6.1 基本公式和主要参数计算 6.2 巡航类型 6.3 巡航高度 6.4 巡航性能计算 6.5 一发停车巡航和飘降,Page 14,6.2 巡航类型 6.2.1 M和W/固定不变的巡航方式,从理论上讲，最大航程对应着马赫数固定(有利速度的1.316倍）、换算重量恒定的飞行方式。 但在飞行中由于燃油消耗，飞机重量减轻，为了保持W/不变 ，要相应减小，即高度相应增加。 飞行过程中高度不断增加是不允许的。,Page 15,当V/D最大时，燃油里程最大，给定燃油量情况下，可以平飞航程最长。,6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC,Page 16,6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC,燃油里程曲线：,Page 17,重量越小，MRC速度也越小。,6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC,Page 18,飞行高度增加，MRC速度也增大。,6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC,Page 19,风速影响到MRC速度大小。,6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC,Page 20,6.2 巡航类型 6.2.2 高度不变的最大航程巡航方式MRC,因为燃油里程最大，所以航程最长；但它的速度接近第二操纵区，速度稳定性差，不便于操纵。,Page 21,由于MRC速度接近反常操纵区，不便于操纵，故在使用中可以采取比MRC速度稍大一些的速度进行巡航。规定损失1%最大燃油里程（即(nam/lb)max99%）对应的速度为远程巡航速度 。,6.2 巡航类型 6.2.3 远程巡航方式LRC,Page 22,虽然损失了1%的燃油里程，但由于燃油里程曲线在该曲线段随速度变化比较平缓，使速度增大较多，稳定性较好，所以远程巡航速度是又省油，飞行品质又好的巡航速度。 LRC巡航航是民航常用的巡航方式。,6.2 巡航类型 6.2.3 远程巡航方式LRC,Page 23,6.2 巡航类型 6.2.3 远程巡航方式LRC,随着飞行高度增加，MRC、LRC速度增加； 随着飞机重量减轻，MRC、LRC速度也减小；,Page 24,Page 25,为便于操纵，早期飞行时多采用固定高度、固定马赫数的巡航方式。,6.2 巡航类型 6.2.4 等马赫数巡航,这种巡航方式虽然降低了燃油里程，但增大了巡航M数，使飞行时间缩短； 最低成本巡航是接近于固定M的巡航。,Page 26,高温受到温度限制时可以采用额定推力的方式进行巡航。 保持飞行高度不变，W，L ，FN不变，M； 燃油消耗多。,6.2 巡航类型 6.2.5 发动机推力额定的巡航的方式,Page 27,6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）,为使直接运营成本最低：,总成本=燃油成本油量+小时成本时间+固定成本,与飞行有关的航班总成本有燃油成本和时间成本组成：,C=CT+CF,与时间相关的成本包括:飞行机组；客舱机组；机体材料/工时；发动机材料/工时；租赁费用,Page 28,6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）,成本指数：小时成本与燃油成本的比值。,CI=Ct/Cf,Page 29,时间价格：$/HR； 燃油价格：C/LB；,单位不统一时; 统一单位;,6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）,对应成本最低的速度即为经济巡航M数，或成本最低M数。,使成本最低，使C对M求导；可求出经济巡航M数和最低成本巡航时的成本指数的关系。,Page 30,Page 31,Page 32,CI=0：即Ct=0，不计时间成本，最省油时成本最小，即MRC速度； CI=999：即 Cf影响小，时间影响大，应飞行时间最短，MMO； CI越大：飞行时间更重要，相同条件下速度越大； CI越小：燃油成本更重要，相同条件下速度越小； CI应当由商务部门确定。当输入的CI有偏差时会使飞行成本增加，但不太明显。如果无法确定CI，最好输入偏小的CI，而不要输入过大的CI。,6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）,经济巡航M取决于成本指数CI：,问题： MRC对应的M数与经济巡航M哪个大？,Page 33,6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）,成本指数的影响：,Page 34,Page 35,Page 36,Page 37,2、巡航方式 5、经济巡航的方式 5、算例,Page 38,顺风使经济巡航速度减小， 逆风使经济巡航速度增大；,6.2 巡航类型 6.2.5 经济巡航（最低成本巡航）,风速影响：,Page 39,在目的地机场或备降场上空，由于空中交通管制或气象等原因，需要作跑马场型的等待飞行，等候进近着陆指令。 等待速度