飞机性能工程：chapter4 飞机的起飞性能

1、第四章第四章 飞机的起飞性能飞机的起飞性能 起飞性能与飞行的安全性和经济性紧密相关。世界喷气 运输机事故统计表明，起飞段虽然在整个航班的飞行时间中 只占很小部分（约为2%），但事故率却高达16%左右。 经济性：从飞行性能角度，控制航空公司直接运营成本经济性：从飞行性能角度，控制航空公司直接运营成本 1 起飞简介起飞简介 原因：原因： 考虑的限制因素比较多（如：场地长度限制，爬升梯度（如：场地长度限制，爬升梯度 限制、特别是第二段的爬升梯度限制，超越障碍物对起飞限制、特别是第二段的爬升梯度限制，超越障碍物对起飞 重量的限制，最大刹车能量限制，最大轮胎速度限制，最重量的限制，最大刹车能量限制，最大

2、轮胎速度限制，最 小操纵速度限制，结构强度限制等。）小操纵速度限制，结构强度限制等。） 受到的影响因素也比较多(主要是三方面) u机场：机场：跑道长度、跑道坡度、机场标高、道面情况、有 无停止道、净空道及其长度、道面强度是否适合。 u飞机：飞机：发动机引气类型，襟、缝翼位置，刹车系统，防 冰系统，防滑系统，MEL和CDL对起飞性能的影响等。 u气象：气象：风速、风向、气压高度及大气温度等。 起飞性能计算的主要工作：起飞性能计算的主要工作： 根据各种限制和影响因素，针对具体机型根据各种限制和影响因素，针对具体机型确定最确定最 大允许的起飞重量大允许的起飞重量，以检查实际起飞重量；确定要求，以检查

3、实际起飞重量；确定要求 的起飞推力大小；求出的起飞推力大小；求出主要的起飞速度（主要的起飞速度（V1、VR、 V2），以保证起飞安全，并达到预期的起飞性能。，以保证起飞安全，并达到预期的起飞性能。 计算起飞性能的目的计算起飞性能的目的 u 保证飞机的起飞安全保证飞机的起飞安全 u 提高经济性。提高经济性。 u 签派员提取实际业载：保证签派员提取实际业载：保证实际起飞重量最大允许起飞重量实际起飞重量最大允许起飞重量 u 根据实际起飞重量计算飞行计划根据实际起飞重量计算飞行计划CFP得到飞机的燃油量得到飞机的燃油量 u 3个起飞速度：飞行员根据实际起飞重量输入个起飞速度：飞行员根据实际起飞重量输入

4、FMC得到得到3个起飞速度个起飞速度 1 1 起飞简介起飞简介 场地长度限重场地长度限重 爬升梯度限重爬升梯度限重 障碍物限重障碍物限重 污染跑道起飞污染跑道起飞 减推力起飞减推力起飞 第四章第四章 飞机的起飞性能飞机的起飞性能 1、起飞航迹、起飞航迹 2、跑道距离、跑道距离 3、起飞速度、起飞速度 4、起飞情况、起飞情况 1 起飞简介起飞简介 从起飞静止点开始到高于地面从起飞静止点开始到高于地面1500ft（450m），或完成），或完成 从从起飞构型起飞构型到到航路爬升构型航路爬升构型的转变并达到规定速度。的转变并达到规定速度。 起飞航迹有两部分组成：起飞航迹有两部分组成：起飞起飞和和起飞飞

5、行航迹起飞飞行航迹 1、起飞航迹、起飞航迹 1 起飞简介起飞简介 起飞：起飞：从跑道头从跑道头松刹车开始松刹车开始，加速滑跑到离地，加速滑跑到离地35ft并达并达 到起飞安全飞行速度到起飞安全飞行速度的全过程。的全过程。 1、起飞航迹、起飞航迹 1 起飞简介起飞简介 起飞时，飞机沿地面经过的距离称为起飞起飞时，飞机沿地面经过的距离称为起飞距离（距离（TOD）。）。 飞机从开始滑跑到离地之间的距离称起飞滑跑飞机从开始滑跑到离地之间的距离称起飞滑跑距离（距离（TOR）。）。 1、起飞航迹、起飞航迹 u起飞起飞飞行飞行航迹：航迹：起飞终点到起飞航迹终点。起飞终点到起飞航迹终点。 1 起飞简介起飞简介

6、 1 起飞简介起飞简介 2、跑道距离跑道距离 跑道跑道RWY（Runway） : Rigid (R) or Flexible(F) rectangular area on concrete or asphalt used for take off and landing. 1 起飞简介起飞简介 2、跑道距离跑道距离 1 起飞简介起飞简介 2、跑道距离跑道距离 净空道（净空道（Clearway ,Clearway ,CWY ） 对称地位于跑道中心线的延长线上，对称地位于跑道中心线的延长线上，宽度不小宽度不小于于152 米（米（500英尺）；英尺）； 在机场当局管辖之下；在机场当局管辖之下； 从跑

7、道端头向上延伸的一个斜平面，其从跑道端头向上延伸的一个斜平面，其坡度不大于坡度不大于 1.25%1.25%； 没有任何物体或地形伸出在该斜平面上没有任何物体或地形伸出在该斜平面上，除了在跑，除了在跑 道两侧的高度不大于道两侧的高度不大于0.660.66米（米（2626英寸）的跑道灯。英寸）的跑道灯。 1 起飞简介起飞简介 2、跑道距离跑道距离 1 起飞简介起飞简介 2、跑道距离跑道距离 Clearway Rectangular area beyond the runway, located on the same centerline, and under control of the air

8、port authorities . 1 起飞简介起飞简介 2、跑道距离跑道距离 Clearway Rectangular area beyond the runway, located on the same centerline, and under control of the airport authorities, featuring : Minimum width : 500 ft 1 起飞简介起飞简介 2、跑道距离跑道距离 Clearway Rectangular area beyond the runway, located on the same centerline, an

9、d under control of the airport authorities, featuring : Minimum width : 500 ft Slope 1.25 % 1 起飞简介起飞简介 2、跑道距离跑道距离 Clearway Rectangular area beyond the runway, located on the same centerline, and under control of the airport authorities, featuring : Minimum width : 500 ft Slope 1.25 % No prominence e

10、xcept threshold lights ( if = W 飞机离开地面、开始腾空瞬间的速度。 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度、起飞速度 飞机擦尾的避免飞机擦尾的避免: : 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度起飞速度 造成起飞擦尾的原因造成起飞擦尾的原因 ( (一一) )：升力不足：升力不足 L 2 2 1 C VS L 正常起飞正常起飞 Normal take-off 升力不足升力不足 Not enough Lift mgmg L L mg mgmg L L mg mgmg L L mg mgmg L L mg 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度起飞速度 速度速度V V小小 升力系数

11、升力系数CLCL小小 升力升力L L小小 机翼表面不洁净机翼表面不洁净 襟翼设置不当襟翼设置不当 侧杆侧向不中立侧杆侧向不中立 造成起飞擦尾的原因造成起飞擦尾的原因 ( (一一) )：升力不足：升力不足 L 2 2 1 C V S L 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度起飞速度 CL (CONF 1+F) CL (CONF 2) (CONF 2) (CONF 3)迎角迎角 (CONF 1+F) (CONF 2) (CONF 3) 姿态角姿态角 扰流板打开扰流板打开 CL 1010 0 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度起飞速度 配平正确配平正确 Correctly trimmed 飞机按前重心

12、配平而实际重心靠后飞机按前重心配平而实际重心靠后 Aircraft trimmed for forward CG but actual CG is aft 造成起飞擦尾的原因造成起飞擦尾的原因 ( (二二) )：飞机配平错误：飞机配平错误 mgmg L L T T mgmg L L T T 抬轮过早抬轮过早 抬轮过快抬轮过快 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度起飞速度 造成起飞擦尾的原因造成起飞擦尾的原因 ( (三三) )：飞行员操作不当：飞行员操作不当 VR VR 计算错误计算错误 ( (太低太低) ) 没有交叉检查性能计算结果没有交叉检查性能计算结果 舱单重量数据不正确舱单重量数据不正确

13、达到达到 VR VR 前开始抬前轮前开始抬前轮 襟翼设置与计算出的襟翼设置与计算出的 VR VR 不匹配不匹配 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度、起飞速度 造成起飞擦尾的原因造成起飞擦尾的原因 ( (三三) )：飞行员操作不当：飞行员操作不当 如果在正确的速度开始抬前如果在正确的速度开始抬前 轮，轮，3 3度度/ /秒的抬轮率可以避秒的抬轮率可以避 免擦尾。免擦尾。 抬轮率建立以后不要再增加抬轮率建立以后不要再增加 抬头输入。抬头输入。 不允许双侧杆输入。不允许双侧杆输入。 抬轮过早抬轮过早 抬轮过快抬轮过快 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度、起飞速度 机翼表面必须保持光洁机翼表面必须保持

14、光洁 襟缝翼设置要适当襟缝翼设置要适当 正确配平飞机正确配平飞机 交叉检查性能计算结果交叉检查性能计算结果 平滑、恰当的抬轮技术平滑、恰当的抬轮技术 不允许双侧杆输入不允许双侧杆输入 飞机擦尾的避免飞机擦尾的避免: : 飞机在全发、一发失效时，能安全离地并继续起飞， 不会出现机尾触地危险的最小速度。 以校正空速表示。 1 起飞简介起飞简介 3、起飞速度、起飞速度 Vmu由飞机接近擦尾时的机身姿态确定，并通过试飞确定。 VMU 最小离地速度最小离地速度 （Minimum Unstick speed） VMU (N) SWY），小V1 TODASD（CWYVR: 减小V1，导致继续 起飞距离增大，

15、起飞重量可能减小； 如果按平衡场地长度计算出的V1VMBE: 减小V1，导致继 续起飞距离增大，起飞重量可能减小； 如果按平衡场地长度计算出的V1VR: 减小减小V1，V1=VR，导致，导致 继续起飞距离增大，起飞重量可能减小；继续起飞距离增大，起飞重量可能减小； V1 一发停车一发停车 继续起飞继续起飞 一发停车加一发停车加 速停止距离速停止距离 所需场地长度所需场地长度 实际占用长度实际占用长度 VR 平衡平衡V1 平衡场地长度平衡场地长度 如果按平衡场地长度计算出的如果按平衡场地长度计算出的V1VMBE: 减小减小V1，V1=VMBE，导致继，导致继 续起飞距离增大，起飞重量可能减小。续

16、起飞距离增大，起飞重量可能减小。 3、平衡场地长度与非平衡场地长度、平衡场地长度与非平衡场地长度 2 场地长度限制的起飞重量 3.4 3.4 几种情况几种情况 V1 一发停车一发停车 继续起飞继续起飞 一发停车加一发停车加 速停止距离速停止距离 所需场地长度所需场地长度 实际占用长度实际占用长度 VMBE 平衡平衡V1 平衡场地长度平衡场地长度 平衡场地长度和非平衡场地长度的关系平衡场地长度和非平衡场地长度的关系 一发停车一发停车 继续起飞继续起飞 一发停车一发停车 中断起飞中断起飞 所需场地长度所需场地长度 V1 所需跑道长度所需跑道长度 Balanced V1 平衡场地长度平衡场地长度 最

17、小场地长度最小场地长度 非平衡场地长度出现的原因：非平衡场地长度出现的原因： （1）跑道可用长度变化，存在）跑道可用长度变化，存在SWY或或CWY导致非平衡场地导致非平衡场地 长度。长度。 无论ASD或TOD增大，增大了安全余度或起飞重量，对起飞有利。 （2）按平衡长度计算的）按平衡长度计算的V1需要调整，不满足需要调整，不满足V1速度限制，改速度限制，改 变变V1，出现非平衡场地长度，无论，出现非平衡场地长度，无论V1增大或减少，所需跑道长增大或减少，所需跑道长 度都增大，所以要减少起飞重量，对起飞不利。度都增大，所以要减少起飞重量，对起飞不利。 4、V1的确定的确定 对于给定跑道长度的情况

18、，对于给定跑道长度的情况，平衡场地长度平衡场地长度情况是达到场地长度限制的最大情况是达到场地长度限制的最大 起飞重量的理想情况。起飞重量的理想情况。( (全部用完最短跑道长度的最大起飞重量全部用完最短跑道长度的最大起飞重量) ) 当最大起飞重量当最大起飞重量受一发停车中断起飞或继续起飞限制时受一发停车中断起飞或继续起飞限制时，V V1 1大小是大小是一个固定一个固定 值值； 最大起飞重量受最大起飞重量受TODATODA限制（限制（TODATODAASDAASDA），选小），选小V1V1，减少实际，减少实际ASDASD 但当最大起飞重量不受一发停车中断起飞和继续起飞限制（不受场长限制）但当最大起

19、飞重量不受一发停车中断起飞和继续起飞限制（不受场长限制） 时，时，V1V1大小是大小是一个范围一个范围；V1V1的最大值受中断起飞限制的最大值受中断起飞限制,V1,V1最小值受继续起飞限制。最小值受继续起飞限制。 此时应选择一个合适的此时应选择一个合适的V1V1。 选择较大的选择较大的V1V1：有助于继续起飞，继续起飞距离缩短；：有助于继续起飞，继续起飞距离缩短； 选择较小的选择较小的V1V1：有助于中断起飞，中断起飞距离缩短（污染跑道、顺风）；：有助于中断起飞，中断起飞距离缩短（污染跑道、顺风）； 2 场地长度限制的起飞重量 2 场地长度限制的起飞重量 4、V1的确定（的确定（P79） En

20、gine-Out Takeoff Distance Accelerate-Stop Distance Field Length Required Actual Runway Available Lower V1 Higher V1 2 场地长度限制的起飞重量 4、V1的确定（的确定（P79） 2 场地长度限制的起飞重量 5、襟翼的选择、襟翼的选择 5.1 5.1 影响影响 相同迎角下，flap偏度越大，翼型弯度越大，CL增大， 要求离地速度减小，对规定的跑道长度，增大了起飞重量， 但同时CD增大，对起飞不利，因此要求偏度在一定范围内。 襟翼越大，V1、VR、VLOF、V2越小，场地长度限制的起

21、 飞重量就越大；但对飞机爬升越障不利。 襟翼越小，V1、VR、VLOF、V2越大，场地长度限制的起 飞重量就越小；但对飞机爬升越障有利。 2 场地长度限制的起飞重量 5、襟翼的选择、襟翼的选择 5.2 5.2 应用应用 当受到轮胎速度限制时，可选择大襟翼起飞； 当受到刹车能量限制时，可选择大襟翼起飞； （起飞速度要求小于VMBE,VTIRE） 当受到爬升或障碍物限制时，可选择小襟翼起飞； 当受到VMCG、VMCA限制时，可选择小襟翼起飞； (起飞速度要求大，重量小，有利于越障，V1VMCG、VMCA) 5.3 5.3 其他其他 当用STAS来计算起飞性能时，可以选择固定襟翼、最佳 襟翼、首次最

22、佳等计算方式来计算。 6、场长限重的影响因素、场长限重的影响因素 可用距离：可用距离：越长，重量越大；越长，重量越大； 机场标高：机场标高：HP， l一方面使发动机推力减小，加速到相同速度的距离增长；一方面使发动机推力减小，加速到相同速度的距离增长； l另一方面要使另一方面要使L=W,需要更大的速度，也需要增长滑跑距需要更大的速度，也需要增长滑跑距 离。离。 l对于固定长度跑道，将导致起飞重量减小；对于固定长度跑道，将导致起飞重量减小； 温度：温度： l在低于平台温度时，重量基本不变；在低于平台温度时，重量基本不变； l高于平台温度时，起飞重量随温度升高而减小。高于平台温度时，起飞重量随温度升

23、高而减小。 风向：风向： l顺风使起飞重量减小，顺风使起飞重量减小， l顶风使起飞重量增大；顶风使起飞重量增大； 2 场地长度限制的起飞重量 6、场长限重的影响因素、场长限重的影响因素 跑道坡度跑道坡度 l下坡对继续起飞有利，对中断起飞不利；下坡对继续起飞有利，对中断起飞不利； l上坡对中断起飞有利，对继续起飞不利。上坡对中断起飞有利，对继续起飞不利。 引气：引气：使用空调、防冰会导致起飞重量减小使用空调、防冰会导致起飞重量减小 一个刹车不工作，或防滑系统不工作一个刹车不工作，或防滑系统不工作， l对中断起飞重要，不工作时增长中断起飞距离；对中断起飞重要，不工作时增长中断起飞距离； 襟翼襟翼

24、襟翼越大，襟翼越大，V1、VR、VLOF、V2越小，场地长度限制的起飞越小，场地长度限制的起飞 重量就越大；重量就越大； 2 场地长度限制的起飞重量 6、场长限重的影响因素、场长限重的影响因素 V1V1：V1V1大大 l对一发失效继续起飞有利对一发失效继续起飞有利 l对一发失效中断起飞不利对一发失效中断起飞不利 l对全发起飞无影响。对全发起飞无影响。 V2V2：V2V2增大对增大对3 3种情况都不利种情况都不利 2 场地长度限制的起飞重量 在飞机中断起飞减速时在飞机中断起飞减速时, ,通过刹车装置来吸收飞机动能通过刹车装置来吸收飞机动能, ,其中其中 一部分转化为热能一部分转化为热能, ,使刹

25、车片的温度急剧升高使刹车片的温度急剧升高, ,有可能会烧坏刹车有可能会烧坏刹车 片片, ,引发飞行事故引发飞行事故( (冲出跑道冲出跑道) )。因此。因此对对V V1 1大小有一个限制大小有一个限制，刹车能刹车能 量限制量限制。 影响因素：影响因素： 风速、风向；风速、风向； 防滑系统、刹车系统的工作情况；防滑系统、刹车系统的工作情况； 机场温度；机场温度； 跑道坡度；跑道坡度； 机场气压高度；机场气压高度； 7、刹车能量限制、刹车能量限制 造成结果：造成结果： V1V1受限制，为减小受限制，为减小V1V1，必须减小起飞重量。，必须减小起飞重量。 2 场地长度限制的起飞重量 2 场地长度限制的

26、起飞重量 当轮胎转速过高时，会产生离心力。超过轮胎承受能 力时，有可能导致轮胎爆裂。破碎的碎片还有可能吸入发 动机内，或打在飞机上，引发事故（类似于汽车爆胎）。 因此对离地速度VLOF有限制。 737-200飞机可选的轮胎有：200英里/小时、210英 里/小时、250英里/小时三种。 757-200飞机可选的轮胎有：210英里/小时、225英 里/小时两种。 8、轮胎速度限制、轮胎速度限制 1 1、对起飞重量的影响：、对起飞重量的影响： 2 2 (); 1 ; 2 1 (); 2 LOFTIREW LOFWL TIREWWL VVV WVS C WVVS C 2 场地长度限制的起飞重量 8、

27、轮胎速度限制、轮胎速度限制 逆风为正，顺风为负逆风为正，顺风为负 顶风时，离地速度小，轮胎限重增大顶风时，离地速度小，轮胎限重增大 2 2、影响因素（轮胎转速限重）：、影响因素（轮胎转速限重）： 风向、风速； 顶风使WT 温度；OAT，WT 机场高度；hp，WT 轮胎最高转速；VT越小，WT减少 襟翼； 因此在高温、高原机场，大顺风、小襟翼、大重量 起飞时需要检查起飞重量是否受到轮胎速度的限制。 2 场地长度限制的起飞重量 8、轮胎速度限制、轮胎速度限制 当受到轮胎速度限制时，可选择大襟翼起飞 3 3 采取的措施：采取的措施： 增大飞机襟翼； 减小飞机起飞重量； 2 场地长度限制的起飞重量 8

28、、轮胎速度限制、轮胎速度限制 大襟翼起飞，起飞速度减少大襟翼起飞，起飞速度减少 2 场地长度限制的起飞重量 9、曲线简介、曲线简介 场长限重图，P46； 轮胎速度限制图，P49； 起飞速度表，P52； 刹车能量限制图，P51； 防滞系统不工作的修正问题； 刹车不工作的修正问题； 受Vmcg限制问题； 2 场地长度限制的起飞重量 例题例题1 某机场跑道长某机场跑道长80008000英尺英尺, ,上坡上坡1%,1%,机场气压机场气压 高度高度40004000英尺，求在顺风英尺，求在顺风5 5节，襟翼节，襟翼5 5，OAT 20OAT 20， 使用发动机和机翼防冰下的最大起飞重量？求轮使用发动机和机

29、翼防冰下的最大起飞重量？求轮 胎限制重量？求胎限制重量？求V V1 1，VRVR，V2V2。V VMBE MBE？ ？ 作业作业 （19题）题） W=93-94T WF=95T-1.8T=93.2T 2 场地长度限重场地长度限重 例题例题1 B757-200B757-200（RB211535E4RB211535E4），机场气压高度（标高），机场气压高度（标高） =6000FT=6000FT，TORA=8500FTTORA=8500FT，跑道坡度，跑道坡度-1%-1%（下坡），安全道（下坡），安全道 300FT300FT，净空道，净空道500FT500FT，无障碍物，无障碍物，A/C ONA/C

30、 ON，A/I OFFA/I OFF，APU APU OFFOFF，OAT=10OAT=10，报告顶风，报告顶风2020节，轮胎速度节，轮胎速度225MPH225MPH，全部刹，全部刹 车和防滞系统正常，使用车和防滞系统正常，使用FLAP 5FLAP 5起飞，查起飞，查使用手册使用手册图表图表 确定飞机的最大允许起飞重量和起飞速度，最大允许起飞重确定飞机的最大允许起飞重量和起飞速度，最大允许起飞重 量受什么因素限制？量受什么因素限制？ 1 1 起飞简介起飞简介 场地长度限重场地长度限重 爬升梯度限重爬升梯度限重 障碍物限重障碍物限重 污染跑道起飞污染跑道起飞 减推力起飞减推力起飞 第四章第四章

31、 飞机的起飞性能飞机的起飞性能 3 爬升限重 1、主要的爬升性能参数 在起飞飞行航迹中，飞机需要具有一定的爬升能力具有一定的爬升能力， 并不仅仅是为了超越障碍物，而是为了应付一些紧急情况 （风切变、阵风、下沉气流、紧急上升等）。 sin; sin; sinsin; tansin (1) N N N N WdV FDW gdt WdVdH FDW gdHdt WdV FDWV gdH FD C G VdV W g dH 3 爬升限重 1、主要的爬升性能参数 1.1 爬升梯度 3 爬升限重 1、主要的爬升性能参数 爬升梯度爬升梯度=爬升高度爬升高度/水平距离水平距离 爬升梯度爬升梯度与剩余推力成正

32、比与剩余推力成正比，与推力、阻力有关（温度、高度、，与推力、阻力有关（温度、高度、 flapflap、速度）。、速度）。 爬升梯度爬升梯度与飞机重量成反比与飞机重量成反比，重量越大，爬升梯度越小。，重量越大，爬升梯度越小。 爬升梯度还爬升梯度还与加速因子有关与加速因子有关（加速度、动能）。（加速度、动能）。 3 爬升限重 1、主要的爬升性能参数 1.2 1.2 爬升梯度的影响因素：爬升梯度的影响因素： )1( . dH dV g V W DF GC N 3 爬升限重 1、主要的爬升性能参数 OAT ISA ISA +T ConstantHp 36089feet Hp36089 feet M V

33、e Vc M Ve Vc -0.133178 M2 0.566822 M2 0.7 M2(-0.190254) 0 0.7 M2 0.7 M2() -0.133178 M2(Tstd/Tns) 0.7 M2 1- 0.190254(Tstd/Tns) 0.7 M2-0.190254 (Tstd/Tns) 0 0.7 M2 0.7 M2() 1.3 1.3 加速因子的简单计算加速因子的简单计算 3 爬升限重 2、对爬升能力的要求 2.1 起飞飞行航迹的分段 2、起飞飞行航迹分段、起飞飞行航迹分段(分为分为4段段) 起飞飞行航迹：起飞飞行航迹：起飞终点起飞终点到到起飞航迹终点起飞航迹终点。 3 爬

34、升限重 一发失效后的起飞方式一发失效后的起飞方式 起飞飞行航迹分段(分为4段) （1）第1段：第一爬升段 （2）第2段：第二爬升段 （3）第3段：平飞加速段（收襟翼段） （4）第4段：最后爬升段 起飞飞行航迹的4段主要是考虑地面单发失效继续起飞，或 者刚起飞后鸟击单发飞行的起飞飞行轨迹。如果是全发起飞飞全发起飞飞 行轨迹应该是条斜线，边加速边爬升行轨迹应该是条斜线，边加速边爬升，因为一发失效后，可用 推力减少，附加阻力D增加，爬升梯度减少，所以全发起飞爬 升梯度一发失效爬升梯度； 从离地从离地35ft到起落架收上。到起落架收上。 3 爬升限重 3、第一爬升段、第一爬升段 离地3秒后开始通过液压

35、系统完成收起落架。要求在一台液压 泵失效的情况下，能在715秒内完成收起落架过程。在此过程中， 飞机应有正梯度。（波音飞机） 3 爬升限重 第一爬升段：第一爬升段：从离地从离地35ft到起落架收上。到起落架收上。 目的是目的是收起落架收起落架，减小阻力减小阻力。 最大起飞推力，最大起飞推力， 襟翼位置不变，起飞襟翼襟翼位置不变，起飞襟翼 正梯度，正梯度， 等表速爬升（保持等表速爬升（保持V2）。）。 3、第一爬升段、第一爬升段 起飞构型：起落架收上，起飞襟翼 离地3秒后开始通过液压系统完成收起落架。要求在 一台液压泵失效的情况下，能在715秒内完成收起落架过 程。在此过程中，飞机应有正梯度。

36、3 爬升限重 4、第二爬升段、第二爬升段-等表速爬升段等表速爬升段 从收起落架点到从收起落架点到总航迹高度总航迹高度不低于不低于400ft处。（改平高度处。（改平高度400ft） 3 爬升限重 第二爬升段：第二爬升段：爬高爬高，以保证飞行安全。，以保证飞行安全。 起飞推力起飞推力, 等表速爬升（等表速爬升（V2） 4、第二爬升段、第二爬升段-等表速爬升段等表速爬升段 r/c=V2*CG=164kt*2.4%= 在一发失效情况下的最小总梯度 4 4发飞机发飞机 3.0%3.0% 3 3发飞机发飞机 2.7%2.7% 2 2发飞机发飞机 2.4% 典型爬升率典型爬升率 (ROC) (ROC) V2

37、=150V2=150节节 为为 364 364 英尺英尺 / / 分分 典型爬升率典型爬升率 (ROC) (ROC) V2=160V2=160节节 为为 437 437 英尺英尺 / / 分分 典型爬升率典型爬升率 (ROC) (ROC) V2=170V2=170节节 为为 516 516 英尺英尺 / / 分分 3 爬升限重 第二爬升段第二爬升段 4、第二爬升段、第二爬升段-等表速爬升段等表速爬升段 爬升梯度爬升梯度=爬升高度爬升高度/水平距离，爬升梯度大，爬升轨迹越陡，有利于越障水平距离，爬升梯度大，爬升轨迹越陡，有利于越障 )1( . dH dV g V W DF GC N 3 爬升限重

38、 4、第二爬升段、第二爬升段-等表速爬升段等表速爬升段 第二爬升段爬升梯度计算：第二爬升段爬升梯度计算： 为保守起见，为保守起见，W取起落架刚收上时，取起落架刚收上时，FN取第二爬升段结束取第二爬升段结束 时一发失效起飞推力；起飞襟翼；起落架收上；时一发失效起飞推力；起飞襟翼；起落架收上； 爬升限制的最大起飞重量：爬升限制的最大起飞重量： 飞机重量越大，爬升梯度越小飞机重量越大，爬升梯度越小，而，而FAR-25，规定了，规定了最小可用的最小可用的 爬升梯度，这就限制了最大的起飞重量。爬升梯度，这就限制了最大的起飞重量。 3 爬升限重 4、第二爬升段、第二爬升段-等表速爬升段等表速爬升段 第二段

39、爬升限制的最大起飞重量影响因素：第二段爬升限制的最大起飞重量影响因素： 气压高度：气压高度： 高度越高，推力越小，梯度不变情况下，要求重量减小。高度越高，推力越小，梯度不变情况下，要求重量减小。 外界温度：外界温度： 温度高于参考温度时温度高于参考温度时. 防冰和空调引气：防冰和空调引气： 襟翼位置：襟翼位置： flap偏度增大，升阻比减小，梯度减小；因此爬升限制时采用小襟偏度增大，升阻比减小，梯度减小；因此爬升限制时采用小襟 翼（小襟翼，升阻比大，爬升梯度大）翼（小襟翼，升阻比大，爬升梯度大） 飞机实际爬升梯度（可用爬升梯度）大，爬升限重越大，损失爬升飞机实际爬升梯度（可用爬升梯度）大，爬升

40、限重越大，损失爬升 梯度让爬升重量增大。梯度让爬升重量增大。 教材P104通过迭代计算；图册P47 L D NN NN C C W F W D W F W DF dH dV g V W DF GC )1( . 3 爬升限重 4、第三段：平飞加速段、第三段：平飞加速段 收上襟翼，减小阻力，提高爬升能力。收襟翼高度收上襟翼，减小阻力，提高爬升能力。收襟翼高度400ft 最大起飞推力，完成收襟翼时平飞加速基本达到有利速度（最大起飞推力，完成收襟翼时平飞加速基本达到有利速度（陡升速度陡升速度）。）。 结构限制结构限制V VFE FE： ：如果开始收襟翼的速度大于如果开始收襟翼的速度大于V VFE FE

41、，会导致襟翼上气动载 ，会导致襟翼上气动载 荷过大，引起结构损坏。荷过大，引起结构损坏。 气动要求：气动要求：收的太早，可能会导致升力小于重力，使飞机掉高度；收的太早，可能会导致升力小于重力，使飞机掉高度； 收的太晚，则阻力太大，影响飞机的平飞加速。收的太晚，则阻力太大，影响飞机的平飞加速。 考虑载荷限制：考虑载荷限制：在襟翼放下时，在襟翼放下时，n2.0n2.0。要求飞机有一定的机动能。要求飞机有一定的机动能 力，可保持正常转弯，而不致出现抖动。力，可保持正常转弯，而不致出现抖动。 3 爬升限重 4、第三段：平飞加速段、第三段：平飞加速段 襟翼收放的限制：襟翼收放的限制： VREF=1.3V

42、S : 收缝翼； V=1.3VS+20 : 开始收襟翼； V=1.3VS+40 : 完成收襟翼；此时基本达到绿点速度。 襟翼收上时： 襟翼放出时： 5.2n0.1 y 20 y n 确定收襟翼速度的原则： （1） 要求达到或接近最佳的爬升梯度或加速能力，并在收、 放及作机动飞行时有足够的安全裕度，一般要求比正常机动飞 行多15度坡度的机动余度。 （2） 结构强度的限制，当飞机以较轻重量在冷天起飞时， 剩余推力较大，如不爬升，飞机将更快地加速，可能超过结构 强度限制而破坏襟翼结构。 （3） 允许的最小速度限制。襟翼偏度减少，升力系数减少， 为保持升力等于重力将要求达到一定速度再收襟翼。 襟翼偏度

43、大，飞行速度小；襟翼偏度小，飞行速度大。 （4） 收襟翼的速度程序应当简单，并能适用于各种情况。 1500ft1500ft 到达入航的速度和高度要求；光洁构型到达入航的速度和高度要求；光洁构型 以有利速度以有利速度VeVe开始爬升；推力为开始爬升；推力为MCTMCT； 3 爬升限重 4、第四段：最后爬升段（起飞初始爬升、第四段：最后爬升段（起飞初始爬升航路爬升）航路爬升） 第第1段、第段、第2段、最后段爬升段、最后段爬升(第第4段段)，哪个爬升梯度大？，哪个爬升梯度大？ 第第1段收起落架，减少阻力段收起落架，减少阻力 第第2段已经收好起落架，阻力减少段已经收好起落架，阻力减少 第第2段爬升梯度

44、大于第段爬升梯度大于第1段爬升梯度段爬升梯度 CG2 CG1 第第4段（最后爬升段）高度降低，推力减少（最大起飞推力变为最大连续推力），段（最后爬升段）高度降低，推力减少（最大起飞推力变为最大连续推力）， 爬升梯度减少爬升梯度减少 CG2 CG4 CG1 发动机台数发动机台数/爬升阶爬升阶 段（总梯度要求）段（总梯度要求） 第第1爬升段爬升段第第2爬升段爬升段最后爬升段最后爬升段 双发飞机双发飞机正梯度正梯度2.4%1.2% 三发飞机三发飞机0.3%2.7%1.5% 四发飞机四发飞机0.5%3.0%1.7% %4 . 2 %4 . 2. DF W W DF GC N N 第第2爬升段的爬升梯度

45、最大，所以爬升限重爬升段的爬升梯度最大，所以爬升限重Wc以第以第2爬升段爬爬升段爬 升梯度限制的起飞重量为准。升梯度限制的起飞重量为准。 起飞初始爬升只要能够越过第起飞初始爬升只要能够越过第2爬升段，一定能够越过所有爬爬升段，一定能够越过所有爬 升段；升段； 限重数值越大越好，取各种限重的最小值为允许的起飞重量限重数值越大越好，取各种限重的最小值为允许的起飞重量 1 1 起飞简介起飞简介 场地长度限重场地长度限重 爬升梯度限重爬升梯度限重 障碍物限重障碍物限重 污染跑道起飞污染跑道起飞 减推力起飞减推力起飞 第四章第四章 飞机的起飞性能飞机的起飞性能 4 障碍物限制的起飞重量 1、基本要求 为

46、保证飞行安全，要求飞机一发失效时能安全地超越障碍物。 4 障碍物限制的起飞重量 1、要求 1.1 总梯度与净梯度 总航迹总航迹：按照飞机公司提供的发动机、机型数据计算 出的飞机航迹（理论计算值）理论航迹。 在实际飞行中，由于推力、速度、气象等数据的误差， 飞机的实际航迹要低于总航迹。为了保障飞行安全，FAR- 25规定了起飞飞行净航迹。 关系：用总航迹中每一点的爬升梯度减去一定的安全 余量作为净航迹的爬升梯度净航迹的爬升梯度（净梯度净梯度）。 双发飞机：0.8%； 三发飞机：0.9%； 四发飞机：1.0%； 4 障碍物限制的起飞重量 总航迹：总航迹： 4 障碍物限制的起飞重量 净航迹：净航迹：

47、 4 障碍物限制的起飞重量障碍物限制的起飞重量 2 engines 4 engines 0.8 % 1 % Ex: Gross f.p: 3 % 用总航迹中每一点的爬升梯度减去一定的安全余量既得净航用总航迹中每一点的爬升梯度减去一定的安全余量既得净航 迹的爬升梯度。迹的爬升梯度。 总梯度总梯度：总航迹中每一点的爬升梯度。：总航迹中每一点的爬升梯度。 净梯度净梯度：净航迹中每一点的爬升梯度。净航迹中每一点的爬升梯度。 总航迹与净航迹的关系总航迹与净航迹的关系 用总航迹中每一点的爬升梯度减去一定的安全余量既得净航用总航迹中每一点的爬升梯度减去一定的安全余量既得净航 迹的爬升梯度。迹的爬升梯度。 总

48、梯度总梯度：总航迹中每一点的爬升梯度。：总航迹中每一点的爬升梯度。 净梯度净梯度：净航迹中每一点的爬升梯度。净航迹中每一点的爬升梯度。 4 障碍物限制的起飞重量障碍物限制的起飞重量 总航迹与净航迹的关系总航迹与净航迹的关系 2 engines 4 engines 0.8 % 1 % Net f.p: 3 - 0.8 = 2.2 % obstacle min. height Ex: Gross f.p: 3 % 越障要求：越障要求：为保证能安全地超越障碍物，为保证能安全地超越障碍物，FARFAR规定，飞机的规定，飞机的一发失一发失 效时起飞飞行净航迹至少要比障碍物高效时起飞飞行净航迹至少要比障碍

49、物高3535英尺英尺。在污染跑道起飞时，。在污染跑道起飞时， 可减小到可减小到1515英尺。英尺。 4 障碍物限制的起飞重量 As an example, the minimum required climb gradient during the second segment must be 2.4% for a two-engine aircraft. But, as per regulation, the net flight path must clear any obstacle by at least 35 feet . This may sometimes require the

50、 second segment gradient to be greater than 2.4% and, consequently, the Maximum Takeoff Weight may have to be reduced accordingly. This is a case of obstacle limitation. JAR -OPS 1.495 (c)(2) Any part of the net take-off flight path in which the aeroplane is banked by more than 15must clear all obst

51、acles by a vertical distance of at least 50 ft. FAA 要求： 在总梯度与净梯度之间留出安全量，飞机的净梯度必须超越航道下所有障碍 物35英尺。总(实际)梯度 - 0.8% = 净梯度 参考零点：起飞终点（距地面35ft）作为起飞飞行 航迹的起点 越障计算要解决的问题： 1）对于已知重量和构形的飞机，要求出净航迹， 并检查净航迹能否安全越过障碍物； 2）确定已知障碍物所允许的最大起飞重量和有关 参数，这个重量称为越障限制的最大起飞重量。 机场的障碍物很多，只有处在一定区域内的障碍物才需要考虑。机场的障碍物很多，只有处在一定区域内的障碍物才需要考虑

52、。 ICAOICAO、FARFAR、CCARCCAR的规定各有所不同。的规定各有所不同。 机场障碍物的信息从哪里来？机场障碍物的信息从哪里来？ 机场使用细则机场使用细则 终端区航图：机场障碍物终端区航图：机场障碍物A A型图型图 航行通告（有关临时和永久障碍物的航行通告（有关临时和永久障碍物的) ) 起飞航迹区起飞航迹区(图册图册P45-1)： 4 障碍物限制的起飞重量 障碍物的获取：障碍物的获取： A A型图：型图：在垂直方向上以在垂直方向上以1.2%1.2%的梯度向上延伸，低于障碍物限的梯度向上延伸，低于障碍物限 制面的不考虑，穿透障碍物限制面的则标在制面的不考虑，穿透障碍物限制面的则标在

53、A A型图中型图中。 1515公里障碍物图公里障碍物图 1 1 ：100000 100000 图图 1 1 ：50000 50000 图图 人工测量障碍物人工测量障碍物 AIC/AIPAIC/AIP 什么是重要障碍物？什么是重要障碍物？ 障碍物的位置信息包括障碍物的位置信息包括 水平距离水平距离X：距离参考原点的水平距离：距离参考原点的水平距离 侧向距离侧向距离Y：偏离跑道中心线的垂直距离：偏离跑道中心线的垂直距离 障碍物高度障碍物高度h： 重要障碍物：在起飞航迹区内同时穿透障碍物重要障碍物：在起飞航迹区内同时穿透障碍物(OIS)限制面限制面 的障碍物。的障碍物。 障碍物障碍物(OIS)限制面

54、为在垂直方向上以限制面为在垂直方向上以1.2%的梯度向上延伸的梯度向上延伸 ，低于障碍物限制面的不是重要障碍物，不考虑，低于障碍物限制面的不是重要障碍物，不考虑 Takeoff departure sector standards for CCAR 、ICAO 、JAR (Track change 15) 离场航迹与跑道中心线方向 15为直线离场 直线离场起飞航径区的水平面，不是剖面直线离场起飞航径区的水平面，不是剖面 起飞航径区起点为净空道末端起飞航径区起点为净空道末端 tan7.1=12.5% 标准爬升梯度标准爬升梯度3.3% 起始宽度起始宽度180m,最后宽度最后宽度1800m 以跑道入

55、口为原点以跑道入口为原点 Takeoff departure sector standards for CCAR 、ICAO 、JAR (Track change 15) 转弯离场转弯离场 Takeoff departure sector standards for FAR: 爬升方法爬升方法A A：( (最后爬升段越障）最后爬升段越障） 在在400ft400ft改平，加速到有利速度改平，加速到有利速度VeVe，再进行爬升，在最后爬升，再进行爬升，在最后爬升 段越障；段越障；远距离障碍物越障。远距离障碍物越障。 4.2 三种越障方法三种越障方法 4 障碍物限制的起飞重量 第第2爬升段爬升段 收

56、襟翼平飞加速段收襟翼平飞加速段 最后爬升段最后爬升段 爬升方法爬升方法B B：（第二爬升段越障）：（第二爬升段越障） 越过近距离障碍物越过近距离障碍物后再改平，加速到有利速度，再进行爬升后再改平，加速到有利速度，再进行爬升； 近距离近距离障碍物越障。障碍物越障。 4.2 三种越障方法三种越障方法 4 障碍物限制的起飞重量 第第2爬升段爬升段 收襟翼平飞加速段收襟翼平飞加速段 最后爬升段最后爬升段 爬升方法爬升方法C C： 越过所有障碍物后再改平（延长第二爬升段），加速到绿点速越过所有障碍物后再改平（延长第二爬升段），加速到绿点速 度，再进行爬升；度，再进行爬升；中距离中距离, ,近距离障碍物越

57、障近距离障碍物越障。 4.2 三种越障方法三种越障方法 4 障碍物限制的起飞重量 延长第延长第2爬升段爬升段 收襟翼平飞加速段收襟翼平飞加速段 最后爬升段最后爬升段 远障碍物远障碍物中障碍物中障碍物 近障碍物近障碍物 A B C 最大改平高度最大改平高度 Acceleration Height(level-off height)改平高度的讨改平高度的讨 论论 Minimum Acceleration Height 400feet Maximum Acceleration Height Extended Second Segment End of 5-minute limit on maximu

58、m takeoff thrust Maximum continuous thrust 最小改平高度最小改平高度400ft:最后爬升段越障最后爬升段越障 延长第延长第2爬升段最长可到发动机最大起飞推力工作限制时间爬升段最长可到发动机最大起飞推力工作限制时间5分钟之内。分钟之内。 4 障碍物限制的起飞重量 2、三种越障方法 越障方式二三四 A 最后爬升段越障起飞推力起飞推力MCT B 第2爬升段越障起飞推力起飞推力MCT C 延长第2爬升段越障起飞推力极限MCTMCT 第第2爬升段的终点是最大起飞推力爬升段的终点是最大起飞推力5分钟限制内，延长分钟限制内，延长 第第2爬升段用尽最大起飞推力，远距离

59、障碍物容易越障。爬升段用尽最大起飞推力，远距离障碍物容易越障。 正常起飞飞行总轨迹正常起飞飞行总轨迹:在第在第3段平飞加速结束前发动机为段平飞加速结束前发动机为 最大起飞推力，然后改用最大连续推力进行最后爬升段。最大起飞推力，然后改用最大连续推力进行最后爬升段。 4 障碍物限制的起飞重量 3、注意事项 几何高度与气压高度关系问题 () I P I TT dHdH T QNH的修正。的修正。 改平总高度改平总高度GLOH(Gross Level-Off Height)GLOH(Gross Level-Off Height)是相对道面的是相对道面的几何高几何高 度度。应当。应当把把GLOHGLOH

60、换算为气压高度增量换算为气压高度增量, , 使飞行员可根据高度表的示数使飞行员可根据高度表的示数 来掌握改平时机。来掌握改平时机。 如使用如使用QFE, 则当高度表的读数等于此气压高度则当高度表的读数等于此气压高度增量增量时改平；时改平； 如使用如使用QNH，则当高度表的读数等于机场，则当高度表的读数等于机场标高标高加加此气压高度此气压高度增量增量时改平时改平 加速。加速。 飞机的越障能力与其具有的飞机的越障能力与其具有的爬升梯度、地面距离爬升梯度、地面距离紧密相紧密相 关，主要有：关，主要有： 温度温度和和气压高度气压高度。 襟翼襟翼偏度越小，则飞机的升阻比越大，爬升梯度大，偏度越小，则飞机