飞行原理第五章平飞、上升、下降.ppt

第五章,平飞 、上升 、下降,飞机的平飞、上升和下降是飞机既不带倾斜也不带侧滑的等速直线飞行，是飞机最基本的飞行状态。,5.1 平 飞,平飞是指飞机作等高、等速不带倾斜和侧滑的直线飞行。平飞是运输机的一种主要飞行状态。,5.1.1 平飞的作用力,飞机在空中稳定直线飞行时,受到四个力的作用：升力(L)、重力(W)、拉力(P)、阻力(D)。,平飞运动方程,升力等于重力，高度不变 拉力等于阻力，速度不变,5.1.2 平飞所需速度,能够产生足够的升力来平衡重力的飞行速度叫平飞所需速度，以V平飞表示。,V平飞计算公式和影响因素,V平飞的主要影响因素,飞机重量越大，V平飞越大 升力系数越大，V平飞越小,真速、指示空速、校正空速、当量空速,真速(TAS)：飞机相对于空 气的真实速度。 表速(IAS)：飞机空速表的 指示读数。,H0，TASIAS，高度越高，两者差距越大。,5.1.3 平飞拉力曲线和平飞功率曲线,平飞所需拉力,随着平飞速度的增大，平飞所需拉力先减小后增大。,平飞所需拉力曲线变化的原因分析,根据升阻比随迎角变化的规律，可以知道平飞所需拉力是随迎角增加先减小后增大。,由平飞时拉力和阻力相等，拉力曲线即可用阻力曲线表示。,平飞所需功率,平飞所需功率:,随着平飞速度的增大，平飞所需功率先减小后增大。,平飞拉力曲线和剩余拉力,剩余拉力是指同一速度下，飞机的可用拉力和平飞所需拉力之差。随飞行速度增大，剩余拉力先增大后减小。,同一油门下，以最小功率速度飞行时，对应的剩余拉力最大。,平飞功率曲线和剩余功率,剩余功率是指同一速度下，飞机的可用功率和平飞所需功率之差。随飞行速度增大，剩余功率先增大后减小。,同一油门下，以最小阻力速度飞行时，对应的剩余功率最大。,5.1.4 飞机的平飞性能,平飞是飞机的主要飞行状态。平飞性能的好坏直接影响飞机的总体性能。,平飞最大速度 平飞最小速度 最小阻力速度 最小功率速度 平飞速度范围,平飞性能参数,平飞最大速度,满油门时，飞机保持平飞所能达到的稳定飞行速度，为最大平飞速度Vmax。,Vmax,通常也将发动机在额定功率状态下工作所能达到的稳定平飞速度称为vmax 。,平飞最小速度,飞机平飞所能保持的最小稳定速度，以vmin表示。,Vmin同时受到临界迎角和发动机功率的限制。,最小阻力速度,平飞所需拉力最小的速度，VMD平飞最小阻力速 度在平飞所需拉力曲线的最低点。以前称有利速度。 对应的迎角称最小阻力迎角，以前称有利迎角。,最小功率速度,平飞所需功率最小的速度，VMP平飞最小功率速度在平飞所需功率曲线的最低点。以前称经济速度，对应的迎角称最小功率迎角，以前称经济迎角。,平飞速度范围,平飞最小速度到平飞最大速度的区间称为平飞速度范围。,平飞第一速度范围是正操纵区 平飞第二速度范围是反操纵区,平飞性能变化,平飞最大速度的变化,Vmax随飞行高度的变化,高度增加，密度减小，发动机功率降低，可用拉力曲线下移；高度增加，保持表速飞行，动压不变，阻力不变，需用拉力曲线不动。,Vmax随重量的变化,重量增加，同一迎角下只能增速，才能产生更大的升力，速度大，阻力大。因此，所需拉力 曲线上的每一点（对应一迎角）均向上（阻力大）向右（速度大）移动。因此，重量增加，平飞最大速度减小。,Vmax随气温的变化,气温增加，密度降低，发动机功率降低，可用拉力曲线下移。因此，温度增加，平飞最大速度减小。,平飞最小速度随高度的变化,低空飞行时，最小平飞速度不随高度而变，为失速速度。 高度上升到某一值时，满油门可用拉力曲线降低到与需用拉力曲线左端点相交，超过这一高度后，平飞最小速度随高度增加而增大。,飞行包线,将平飞最小速度与平飞最大速度随高度的变化绘在同一坐标系下，得到的曲线称飞行包线。飞行包线面积越大，飞机的飞行范围就越广。,5.1.5 飞机平飞改变速度的原理,在第一速度范围内,加速： V1到V2，加油门，随速度的增加，顶杆保持高度。 减速： V2到V1，收油门，随速度的降低，带杆保持高度。,在第二速度范围内,加速： V1到V2，最初需加油门使飞机加速，顶杆保持高度，然后逐步收油门。 减速： V2到V1，最初需收油门使飞机减速，带杆保持高度，然后逐步加油门。,5.2 巡航性能,巡航性能主要研究飞机的航程和航时。航时是指飞机耗尽其可用燃油在空中所能持续飞行的时间。航程是指飞机耗尽其可用燃油沿预定方向所飞过的水平距离。,5.2.1 平飞航时,能获得平飞航时最长的平飞速度称久航速度。 平飞航时与小时耗油量相关。 小时耗油量越小则平飞航时越长。 不考虑速度对燃油消耗率和螺旋桨效率的影响，久航速度等于最小功率速度Vmp。,能获得最长平飞航时的飞行高度称久航高度。 活塞螺旋桨飞机的久航高度在低空获得。 喷气式飞机的久航高度一般在高空获得。 重量增加（货），航时缩短， 重量增加（油），航时增加。 小型飞机实际飞行中很少使用久航状态飞行。,5.2.2 平飞航程,能获得平飞航程最长的速度称远航速度。 平飞航程与海里耗油量相关。 海里耗油量越小则平飞航程越长。 不考虑速度对燃油消耗率和螺旋桨效率的影响，远航速度等于最小阻力速度Vmd；实际中，远航速度大于Vmd。,重量增加（货），航程缩短； 重量增加（油），航程增加。 小型飞机实际飞行中的典型巡航状态均为远航状态。 在保持同一空速下，顺风飞行，地速增大，公里（海里）燃油消耗量减小， 平飞航程增长；逆风飞行则相反。 顺风飞行可适当减小空速以增大平飞航程； 逆风飞行可适当增大空速以增大平飞航程。,5.3 上升,飞机沿倾斜向上的轨迹做等速直线的飞行叫做上升。上升是飞机取得高度的基本方法。,5.3.1 飞机上升的作用力,飞机在空中稳定上升时,受到四个力的作用：升力(L)、重力(W)、拉力(P)、阻力(D)。通常把重力再进行分解。,上升运动方程,分析：同速度上升时， 上升拉力大于平飞拉力； 上升升力小于平飞升力。,上升所需速度,上升时，上升角较小，V上与V平飞近似相等，从而可用平飞拉力曲线分析上升性能。,5.3.2 上升性能,上升角与陡升速度Vx,、上升角与陡升速度Vx,上升角：上升轨迹与水平线的夹角。 上升梯度：上升高度与前进的水平距离之比。 上升角与上升梯度成正比。,从上升运动方程有：,结论： 上升角最大 上升梯度最大 剩余拉力最大 以Vmp上升 活塞螺旋桨飞机，陡升速度Vx为Vmp。, 陡升速度：能获得最大上升角和最大上升梯度的速度称为陡升速度。, 影响上升角和上升梯度的主要因素,重量： 重量增加，需用拉力曲线上移，Pmax减小，最大上升角和上升梯度减小。,飞行高度与气温： 飞行高度增加和气温增加，均使空气密度减小。 空气密度减小，需用拉力曲线不动， 可用拉力曲线下移,Pmax减小，最大上升角和上升梯度减小，Vx(IAS)不变。,上升率与快升速度Vy,上升率：上升时的垂直分速，以Vy上表示。 快升速度：上升率最大对应的上升速度。,结论： 剩余功率越大、飞机重量越轻、上升率越大,影响上升率和快升速度的主要因素,重量： 重量增加，需用功率曲线上移，Nmax减小，最大上升率减小。,飞行高度和气温： 飞行高度增加或气温增加，空气密度减小。需用功率曲线上移，可用功率曲线下移， Nmax减小且位置向较小速度端移动，最大上升率减小。Vy (IAS)减小，升限处，Vy(IAS)减小到Vx(IAS)。,陡升速度和快升速度的比较,陡升速度使飞机在相同的水平距离内获得的高度增量最多。,快升速度使飞机在相同的时间内的高度增量最多。,上升时间与升限, 上升时间 飞机上升到预定高度所需的最短时间。, 理论升限 飞机的最大上升率为零对应的高度。理论升限处，飞机只能以Vmp平飞。飞机要稳定上升到理论升限的上升时间趋于无穷。, 实用升限 飞机最大上升率为100ft/min(FPM)对应的高度（低速飞机），或500ft/min(FPM)对应的高度（高速飞机）。,风（稳定风场）对上升性能的影响,结论： 水平气流不影响飞机的上升率。 顺风使地速增加，上升角减小。 逆风使地速减小，上升角增大。 上升气流使上升率增加，上升角增加。 下沉气流使上升率减小，上升角减小。,5.4 下降,飞机沿倾斜向下的轨迹做等速直线的飞行叫做下降。下降是飞机降低高度的基本方法。,5.4.1 飞机下降时的作用力,飞机在空中稳定下降时,受到四个力的作用： 升力(L)、重力(W)、拉力(P)、阻力(D)。通常把重力再进行分解。,根据拉力可分为三种下降：,零拉力 正拉力 负拉力,零拉力的运动方程,正拉力的运动方程,5.4.2 下降性能,下降角和下降距离,下降角是指飞机的下降轨迹与水平面之间的夹角。 下降距离是指飞机下降一定高度所前进的水平距离。,、零拉力下滑时的下滑角和下滑距离,由运动方程：,则零拉力下滑时：,根据下滑角和下滑距离的关系：,结论： 零拉力时，飞机的下滑角仅取决于升阻比的大小（注意和重量无关），以最大升阻比下滑，即以最小阻力速度Vmd下滑，下滑角最小。,滑翔比,滑翔比是飞机下滑距离与下滑高度之比，无风零拉力情况下，飞机的滑翔比等于飞机的升阻比。,根据下滑角和下滑距离的关：,滑翔比,以最大升阻比速度下滑，下降同样高度，前进距离最长。,、正拉力下降时的下降角和下降距离,结论： 正拉力下降，下滑角取决于升阻比、重量和发动机拉力。拉力越大，下降角越小。,、负拉力下降时的下降角和下降距离,结论： 负拉力下降，负拉力越大，下降角越大。,下降率,下降率,下降率是指飞机在单位时间内下降的高度，以Vy下表示。,零拉力时的下降率,下滑率,结论： 零拉力时，飞机的下降率取决于平飞所需功率和重量，以最小功率速度Vmp下滑，下滑率最小。,正拉力时的下降率,下降率,结论： 正拉力时，飞机的下降率取决于速度、重量和拉力，拉力越大，下降率越小。,5.4.3 下降性能的主要影响因素,飞行重量,零拉力： 重量增加，下滑角不变，下滑距离不变，但下滑速度增加，下滑率增大。 正拉力： 重量增加，下降角、下降速度、下降率都增大，下降距离缩短。,零拉力：,正拉力：,气温,