飞机性能工程：第一章 预备知识

1、飞机性能工程绪论1、航班飞行的各个阶段绪论 2、特点分为两大部分：低速性能（安全）：起飞、着陆； 高速性能（经济）：爬升、巡航、下降；特点：概念较多、理论性强、计算量较大绪论 3、课程性质与地位地位：专业主干课程；先修课程：飞行性能力学基础 空气动力学后继课程：飞行性能软件 飞行计划 适航管理 绪论 4、参考资料FAR25、121；JAR25、121；CCAR25、121；性能手册（BOEING）： 飞机飞行手册（AFM） 飞机计划性能手册（FPPM） 性能工程师手册 （PEM）性能手册（AIRBUS）： 飞行机组使用手册（FCOM）快速检查手册（QRH）绪论 5、学习方法掌握基本运动规律，能

2、进行定性分析；简单的公式推导；查图、查表计算；内容多；课堂认真听讲；题量较大，需要平时多做题；第1章 预备知识 飞机的气动特性、发动机特性、飞机重量等是决定飞机性能的重要因素。 1 飞机的气动特性与参数 2 飞机的重量 3 发动机特性与参数 4 标准大气及其它相关参数1 飞机的气动特性与参数1 升力特性2 阻力特性1 飞机的气动特性与参数 1、升力特性研究升力系数随迎角、构型、马赫数等影响因素的变化关系。1 飞机的气动特性与参数 1、升力特性 升力系数曲线 升力系数与 迎角的关系： 直线段； 曲线段； 失速； 失速前兆；1 飞机的气动特性与参数 1、升力特性光结机身-起落架和襟翼均收起来。（爬

3、升、巡航、机动飞行和下降阶段）起飞构型-起落架收上位置与不同起飞襟翼位置的组合。（起飞离地起落架收起后，襟翼收起前）着陆构型-起落架放下与不同进近着陆襟翼位置组合。（进近着陆）飞机构型对升力系数的影响：常见飞机构型：M数对升力系数的影响：1 飞机的气动特性与参数 1、升力特性 失速，失速速度当迎角大于临界迎角时，飞机会进入失速状态。升力减小、阻力增大；一边减速一边掉高度。失速速度有两种表达形式：VSFAR和Vs1gVs1gVsFAR1 飞机的气动特性与参数 2、阻力特性 分类零升阻力（废阻力）诱导阻力1 飞机的气动特性与参数 2、阻力特性 极曲线定义：把升力系数和阻力系数随迎角的变化关系综合用

4、一条曲线表达出来。分类：低速 ： CD=f(CL) 仅1条 （一个构型） 高速： CD=f(CL,M) 多条1 飞机的气动特性与参数 2、阻力特性 极曲线升阻比：一发停车附加阻力1 飞机的气动特性与参数 2、阻力特性偏航阻力：由于一发停车的不对称力矩，使飞机偏航和滚转，为了阻止偏航和滚转，偏转副翼和方向舵增加的阻力。风车阻力：叶片非正常转动状态下额外的气动阻力1 飞机的气动特性与参数 2、阻力特性 其它附加阻力襟翼、起落架、减速板的影响放下时增大迎风面积，增大阻力。1 飞机的气动特性与参数 2、阻力特性 曲线与表格的使用线性插值第1章 预备知识飞机的气动特性、发动机特性、飞机重量等是决定飞机性

5、能的重要因素。1.1 飞机的气动特性与参数1.2 飞机的重量1.3 发动机特性与参数1.4 标准大气及其它相关参数2 飞机的重量第1章 预备知识 飞机的气动特性、发动机特性、飞机重量等是决定飞机性能的重要因素。 1 飞机的气动特性与参数 2 飞机的重量 3 发动机特性与参数 4 标准大气及其它相关参数3 发动机特性与参数3 发动机特性与参数 1、飞机动力装置发动机是飞机重要部件，消耗燃油以提供动力来克服阻力。 两个参数：推力大小、耗油特性； 3 发动机特性与参数 1、飞机动力装置航空发动机分类：涡轮喷气发动机：涡轮螺旋桨发动机：涡轮风扇发动机：活塞式发动机燃气涡轮发动机冲压发动机3 发动机特性

6、与参数 1、飞机动力装置 工作原理发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷口等部件组成 3 发动机特性与参数 1、飞机动力装置涡轮喷气发动机：老式歼击机 歼5涡轮螺旋桨发动机：Y7，新舟60涡轮风扇发动机：B737、B747、B757、B767，A320活塞式发动机： DC-3 里2 后三点式 （4个冲程）DA40 小型通用训练飞机新式军用飞机：加力式涡扇发动机3 发动机特性与参数 2、发动机节流工作状态 在不同飞行阶段目的不同，对发动机的要求也不同：最大推力状态-起飞（复飞）状态（TO/GA）：超负荷、加力工作状态，使用时间有限制（保护涡轮）。 最大连续推力状态（MCT）：满负荷工作，使用

7、时间不受限制；一发失效时使用。 最大爬升推力状态（MCL）：正常爬升使用； 最大巡航推力状态（MCR）：巡航时用，不受时限，经济性：巡航时用到的推力不能超过最大巡航推力。 慢车推力状态：最小慢车；进近慢车； CLIMBFLEX/MCTTO/GAMAX REVIDLEIDLE REVA/THR自动油门在四分之一圆周范围内有六个卡槽：IDLE（慢车）CL（爬升），代表最大爬升推力FLEX/MCT（灵活/最大连续推力），一个卡槽具备两个功能：FLEX用于在起飞时减推力，MCT代表最大连续推力，在单发飞行时使用。TO/GA（起飞/复飞），代表最大起飞或复飞推力IDLE REV（慢车反推），代表选择反推

8、时的慢车推力MAX REV（最大反推），代表最大反推力3 发动机特性与参数 3、相似工作状态（量纲分析法）将常用变量用基本量纲来表示，在等号两边量纲应当一致作用：使用换算参数，可以大大简化影响因素，减少曲线的数量。 例子： 换算推力 换算重量 换算燃油流量3 发动机特性与参数 4、推力特性 表示参数 N1: 低速转子的转速；（通用电气(GE), CFM) EPR：低压涡轮后的总压与低压压气机进口处的总压之比 与推力大小近似成正比。(罗尔斯罗伊斯(劳斯莱斯,RR)，普拉特惠特尼(普惠,PW 国际发动机(IAE)3 发动机特性与参数 4、推力特性 影响因素飞行速度、马赫数： 马赫数增大，导致发动机

9、入口总压增大，推力减小； 马赫数增大，导致进入发动机的空气增多，推力增大； 影响相反结果：综合看谁的变化影响更大，通常为先减小，后增大3 发动机特性与参数 4、推力特性 影响因素 高度：高度越高，大气密度越小；实际推力大小随高度 升高而降低；3 发动机特性与参数 4、推力特性 影响因素温度：相同气压高度，温度越高，密度越小，推力越小。平台温度：在温度较低时，发动机增压比较大，为防止发动机结构损坏，需打开节流阀控制推力。3 发动机特性与参数 4、推力特性 影响因素引气：使用空调引气 使用防冰引气3 发动机特性与参数 5、耗油特性 表示参数燃油消耗率（SFC、TSFC）：单位时间产生单位推力所消耗

10、的油量；燃油流量（WF、FF）：单位时间耗油量；LB/HR；燃油里程（SR）：消耗单位油量所飞过的距离；NM/LB； 关系： 作业题 4、B737-300（CFM56-3-B1）在FL350以M0.80巡航可以使用的最大巡航推力是多少?(设A/C AUTO,ISA+20,A/I OFF) 解：查图册19-20页图表得Fn/=17765LB，查国际标准大气表得=0.2353 MAXIMUM CRUISE THRUST IS: Fn=2Fn/=8360.209LB 第1章 预备知识 飞机的气动特性、发动机特性、飞机重量等是决定飞机性能的重要因素。 1 飞机的气动特性与参数 2 飞机的重量 3 发动

11、机特性与参数 4 标准大气及其它相关参数4 标准大气及其它相关参数 1、ISA的定义（1）认为空气是完全气体，即满足完全气体的状态方程：（2）认为空气满足静平衡条件，压强由质量产生即：4 标准大气及其它相关参数 1、ISA的定义（3）对流层内（011000M）大气温度随高度升高而降低， 每上升1000M温度下降6.5 C； 同温层内（1100020000M）温度保持恒定，-56.5C（4）规定国际标准大气海平面高度的大气参数：压强H密度H温度H4 标准大气及其它相关参数 2、参数的比 压强比： 温度比： 密度比：4 标准大气及其它相关参数 3、气压高度实际大气，若某处的压强P相当于ISA的高度

12、H处之压强，则该处的气压高度即为HP4 标准大气及其它相关参数 4、非标准日的计算 实际大气与标准大气大部分情况下是不一样的。 在实际飞行中，大气的状态参数与标准大气的 差别，用 表示。如： 实际大气比标准大气低10度： 实际大气比标准大气高10度：例：已知某机场场温20C，机场气压高度2000英尺。求：机场高度处ISA偏差。解：在气压高度2000英尺处的ISA标准温度应为：T标准=15C（2C/1000ft）2000ft=11C，而实际温度为：T实际=20C，所以，ISA偏差即温度差为：ISA偏差= T实际T标准=20C11C=9C，表示为：ISA+9C 1 由气压高度求出压强、温度（查表或

13、用公式计算）； 2 进行温度修正： 3 求出其他参数： 4 标准大气及其它相关参数4 标准大气及其它相关参数 5、 气压高度的基准面场面气压QFE：修正海压QNH：标准气压面QNE：4 标准大气及其它相关参数 6、几何高度与气压高度之间的换算 同基准点，在非标准大气情况下，气压高度不等于实际高度。4 标准大气及其它相关参数 6、几何高度与气压高度之间的换算在计算飞机越障性能时，需要将障碍物几何高度转换为气压高度。否则： 在冬天起飞时，比较危险，安全余量不够； 在夏天起飞时，经济性变差；Pressure AltitudeTrue Altitude :3700034037399634 标准大气及其

14、它相关参数 7、空速 指示空速（表速）IAS：飞行 校正空速CAS： 试飞 当量空速EAS： 消除高度影响、结构强度 真空速TAS： 计算、性能分析 马赫数M： 飞行、性能分析 地速GAS： ATC、导航4 标准大气及其它相关参数 7、空速 高速伯努利方程：3 国际标准大气 6、几个空速空速表的刻度方法指示空速（表速）IAS一般按海平面标准大气条件来刻度: PP0760 mmHg,=0=1.225 kg/m3, 这样一个(PtP)只有一个唯一的速度相对应, 就刻上这个速度。在海平面标准大气条件下空速表反映的是真空速。位置误差（position error）, 是由于静压孔位置造成的误差, 用V

15、P表示，通过试飞测出。 由指示空速VI修正位置误差VP后得到的空速称为校正空速(Calibrated Air Speed，缩写为: CAS), 用VC表示修正空速, 则： VCVIVP 校正空速CASVC和真空速VT的关系是: 只要知道飞行高度上的气压（可由气压高度得出）和温度, 由上式就可由VC算出真空速VT，这是经常要用到的公式 。当量空速EAS由VC确定VT的另一种方法： 先定义一个当量空速(Equivalent Air Speed, 缩写为EAS), 用VE表示之，确定VE和VC 之差值VC, 即 VCVCVE , 称VC为压缩性修正量（主要通过理论计算获得）。 再由VE VT当量空速VE是按在海平面标准大气下飞