飞机续航性能课件

1、第三章第三章 飞机的续航性能飞机的续航性能上海交通大学 航空航天学院3-0 3-0 引言引言 3-1 3-1 基本定义和公式基本定义和公式 3-2 3-2 定高定速巡航的航程和航时定高定速巡航的航程和航时( (喷气飞机喷气飞机) ) 3-3 3-3 喷气飞机最佳巡航特点喷气飞机最佳巡航特点 3-4 3-4 喷气飞机最大活动半径喷气飞机最大活动半径 3-5 3-5 增加航程和航时的途径增加航程和航时的途径 3-6 3-6 小结小结3-0 引言引言引言引言航程与航时航程与航时航程L：飞机在平静大气中沿预定方向耗尽其可用燃油量所飞过的水平距离。航时T：飞机耗尽其可用燃油量所能持续飞行的时间。决定续航

2、性能的因素：燃油飞机所携带的燃油量消耗燃油度速度引言引言LssTssLxhTxhLxihTxih典型巡航飞行剖面典型巡航飞行剖面 xihxhssTTTTxihxhssLLLL总航程、航时中，总航程、航时中，巡航段约占巡航段约占90。3-1基本定义和公式基本定义和公式 基本定义和公式基本定义和公式可用燃油量可用燃油量总燃油量mz不可用的燃油 地面试车和滑行m1 着陆前小航线飞行m2 油箱中无法排空m3 安全裕量 m4)(.xihsskyxhkymmmm巡航段可用燃油量)(4321mmmmmmzky可用燃油量燃油消耗速度 发动机台数 发动机耗油率 单台推力 小时耗油量 飞机飞行1小时发动机所消耗的

3、燃油质量(kg/h) hkhiqq iT地速(即无风空速) 公里耗油量 飞机相对于地面飞行1公里所消耗的燃油质量(kg/km) hkhikmggqq iTqVV基本定义和公式基本定义和公式21122112hkmddddTGxhTGLGxhLGGTTgqGLLgq 巡航段航程和航时的基本公式 设无风，空速V亦即地速。并设飞机质量变化只源于耗油。则dT时间内: hdGddgmqT hhdddgqGqmT kmhdddgqGgqGVTVdL 若巡航段重量变化： )(2121GGGG则 基本定义和公式基本定义和公式KGqiPqq khfkhh 构形）构形）特定特定飞机飞机;,(GnHVqKVGqVqq

4、kmkhhkm 为了确定为了确定qh、qkm，采用准定常假设：，采用准定常假设： 每瞬时飞机作定直平飞每瞬时飞机作定直平飞 KGPiPPPPpxfkypxky GiPKf 构形）构形）特定特定飞机飞机;,(GnHVqh 由任务所明确，由任务所明确，否则用净形否则用净形 给定由任务决定否则用净形 随G而变随耗油逐渐减轻qkm, qh V, H, n, G; 构形随燃油消耗, G 飞行特点 等速平飞CL() CD(n) 飞行中需逐渐推杆收油门 耗油特点 可选最佳V、H组合使一定构形、重量下的耗油最少定高定速巡航的航程和航时定高定速巡航的航程和航时( (喷气飞机喷气飞机) ) u给定飞行状态，确定续

5、航性能 按任务的两类续航性能计算问题 u选择飞行状态得到最佳续航性能 定高定速巡航的航程和航时定高定速巡航的航程和航时( (喷气飞机喷气飞机) ) 12cruisekhdmaxGGKTGgq G给定H （不计qkh 、随速度的变化）G / K = T min Vmax-endurance = Vmin-DcruisecruisemaxLVTG / (KV) = T /V min Vmax-range 定高定速巡航的航程和航时定高定速巡航的航程和航时( (喷气飞机喷气飞机) ) 久航速度与远航速度久航速度与远航速度0.00.51.01.52.001020Ppx / kNMjhMyhMH=5kmH

6、=11km定高定速巡航的航程和航时定高定速巡航的航程和航时( (喷气飞机喷气飞机) ) 最佳巡航特点 巡航中速度、高度不变限制了续航性能的最优化。应考虑飞机重量的不断变化。这里结合涡喷发动机特点，讨论最佳续航规律。 通常对应于11km以上的高度，即在同温层，此时(11km H 20km): ,11aaH ,11.kh.khqqH ,11 H假设定直平飞 喷气飞机最佳巡航特点喷气飞机最佳巡航特点 1111.ky.ky HHPP GY SMaCGHyH222 SMaCGy22112 GnMg),( QPH .kySVPCHHx221.ky SMaPi22111111f.112 ),(nMf 1)一

7、旦初始定直平飞，且保持一旦初始定直平飞，且保持M,n不变，巡航中无论不变，巡航中无论G,H如如何变化，勿需调整何变化，勿需调整Cx(通过通过)均能自动保持切向力平衡，均能自动保持切向力平衡，这时这时Cy也不变。随燃油消耗，飞机缓慢上升也不变。随燃油消耗，飞机缓慢上升(H )。 2)某一G下 GMnqGMnKMnMnqKGqq),(),(),(),(h11kh.11khh GMnqGMaMnqMaqq),(),(km11h11hkm 喷气飞机最佳巡航特点喷气飞机最佳巡航特点 故最佳巡航问题演变为寻求适当的故最佳巡航问题演变为寻求适当的(M,n) 组合，使组合，使min),(hMnqmin),(k

8、mMnq久航问题久航问题远航问题远航问题3)按等速定油门稳杆方式巡航按等速定油门稳杆方式巡航 21kh.1111xhlnGGgqKT 21kh.111111xhlnGGgqKMaL GxGGx -G定义：最大活动半径 飞机由机场出发，飞到目标上空完成一定任务后再返回原机场所能达到的最远距离 最大活动半径计算 问题描述 巡航开始、终了重量分别为G1、 G2 ，执行任务消耗的重量G，且L1=L2，确定Gx使L=L1+L2max 。GLG1G2L1 = L2喷气飞机最大活动半径喷气飞机最大活动半径 求解 设巡航于H11km高度，按照定n,M最优巡航原理可得 111111111maxmaxmaxkh.

9、11kh.1121221211111maxmaxkh.11()ln()ln()22()lnxxxxxxGGaKMGaKMRgqGgqGGGGGGGGGGGaKMGRgqG喷气飞机最大活动半径喷气飞机最大活动半径 v 增加可用燃油 设计合理的内部储油空间v 提高气动效率，使Kmax 副油箱 (不利因素：增加G和迎面阻力) 空中加油 v 根据任务需要，选用合适的发动机，使推力要求匹配，且耗油率尽量小 v 设计最佳航路方案，包括考虑非标准使用条件的影响，如风： 航时问题取决于空速与地速无关，风没有影响 航程问题与地速相关，即 (顺风为“”)，故顺风时可增加航程，逆风时减少 hhkmgwqqqVVVv 减轻飞机结构重量 增加航程和航时的途径增加航程和航时的途径 续航性能指标：L、T、R 决定因素： mky、