飛機(jī)性能工程：第五章 爬升和下降

1、Page 1第五章 飛機(jī)爬升和下降性能第五章 飛機(jī)爬升和下降性能5.1 爬升性能5.2 下降性能 航路爬升：從起飛飛行航跡結(jié)束點(diǎn)（1500ft）爬升到 規(guī)定的巡航高度； 推力：最大爬升推力，全發(fā)； 目的：經(jīng)濟(jì)、安全； 重點(diǎn)：時(shí)間、油量、距離；5.1 爬升性能主要內(nèi)容：（1）爬升參數(shù)的計(jì)算（2）爬升方式及其確定準(zhǔn)則和要求（3）常用的爬升速度（4）爬升性能計(jì)算Page 41、爬升參數(shù)的計(jì)算121、爬升參數(shù)的計(jì)算爬升性能的主要參數(shù)是爬升梯度和爬升率（1）爬升梯度：飛機(jī)爬升高度與前進(jìn)的水平距離之比，等于爬升角的正切值。爬升梯度（爬升角）大，說明通過同樣的水平距離，飛機(jī)爬升的高度高，飛機(jī)的越障能力強(qiáng)。（

2、2）爬升率：飛機(jī)爬升中單位時(shí)間所爬升的高度。飛機(jī)的爬升率越大，說明飛機(jī)爬升到同一高度的時(shí)間最短，飛機(jī)的爬升性能好。我們把能獲得最大爬升率的速度稱為快升速度（VY）。1、爬升參數(shù)的計(jì)算剩余推力加速因子飛機(jī)重量剩余功率加速因子飛機(jī)重量1、爬升參數(shù)的計(jì)算爬升梯度與爬升率：爬升梯度與剩余推力成正比，與溫度、高度、flap、速度有關(guān)。爬升梯度與飛機(jī)重量成反比，重量越大，爬升梯度越小。爬升梯度還與加速因子有關(guān)（加速度、動(dòng)能）。 影響因素高度溫度：小于參考溫度，基本不變，大于參考溫度時(shí)： 重量：速度：隨著速度的增加，CG和r/c先增后減。1、爬升參數(shù)的計(jì)算Page 10Vx 陡升速度Vy 快升速度V爬升梯度

3、爬升率VVx增大增大VxVVy減少減少風(fēng)速：R/C水平風(fēng)速對(duì)爬升率沒影響。1、爬升參數(shù)的計(jì)算影響因素加速因子：.1、爬升參數(shù)的計(jì)算爬升時(shí)間：爬升距離：爬升油量：1、爬升參數(shù)的計(jì)算2、爬升剖面及常用的爬升方式爬升剖面：典型爬升剖面：A段：起飛到1500ft，表速達(dá)到250kt；？B段：從1500ft爬升到10000ft,等表速；C段：在10000ft高度平飛加速到爬升速度；D段：按給定的表速和馬赫數(shù)爬升到爬升頂點(diǎn)；E段：在初始巡航高度加速到巡航速度；F段：巡航到公共點(diǎn)。ABCDEF爬升距離最短：從起飛到爬升頂點(diǎn)的水平距離最短。爬升梯度最大，以陡升速度爬升，又叫陡升爬升方式。Climb at Ma

4、ximum Gradient爬升時(shí)間最短：從起飛到爬升頂點(diǎn)的時(shí)間最短，爬升率最大的爬升方式，以快升速度爬升，又叫快升爬升方式。Climb at Maximum Rate爬升燃油最省的爬升方式：燃油消耗最少。 Climb at Minimum Fuel 爬升航段燃油最省的爬升方式：從起飛離地到公共點(diǎn)的燃油最省。 最佳爬升方式最佳爬升速度爬升航段成本最低的爬升方式：從起飛離地到公共點(diǎn)的直接運(yùn)營成本最低，又稱經(jīng)濟(jì)爬升方式。Climb at Minimum Cost2、爬升剖面及常用的爬升方式3、爬升速度確定準(zhǔn)則爬升時(shí)間最短(快升爬升)航路爬升 最大爬升率爬升（1）低高度hc:低空等表速爬升時(shí)，及VC

5、=C，HP，VT是加速爬升過程，部分剩余推力用來增加動(dòng)能。（2）hc高高度：高空等M數(shù)爬升時(shí)，HP，a，VT，是減速爬升。（3）36089ft對(duì)流層頂以上同溫層：達(dá)到對(duì)流層頂后，再向上等M爬升，真空速不變（定常爬升）。 3、爬升速度確定準(zhǔn)則速度限制：在高度低于10000英尺時(shí)，應(yīng)保持表速不大于250節(jié)，除非在此速度下飛機(jī)達(dá)不到安全要求。 爬升原則：低高度等表速爬升，高高度等馬赫數(shù)爬升。3、爬升速度確定準(zhǔn)則Page 20給定的等表速對(duì)應(yīng)的M數(shù)=給定M數(shù)時(shí)的氣壓高度。3、爬升速度確定準(zhǔn)則轉(zhuǎn)換高度：只與表速和馬赫數(shù)有關(guān)，與溫度無關(guān)，與機(jī)型無關(guān)。在低于轉(zhuǎn)換高度時(shí)：加速爬升過程。加速因子大于零；在高于轉(zhuǎn)

6、換高度，低于11000米時(shí)：減速爬升過程。加速因子小于零；在高于11000米時(shí)：等速爬升過程。加速因子等于零；3、爬升速度確定準(zhǔn)則轉(zhuǎn)換高度：加速爬升減速爬升等速爬升Page 24Page 25爬升航段燃油消耗最少的爬升方式，又稱之為最經(jīng)濟(jì)燃油爬升。為了確定最佳爬升速度，按典型爬升剖面，對(duì)給定的飛機(jī)起飛重量、初始巡航高度和速度、大氣溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等條件，選幾種不同的爬升速度，分別計(jì)算出從起飛離地開始爬升到公共點(diǎn)的爬升性能，比較不同爬升速度的燃油消耗量，其中燃油消耗最少的爬升速度即為該計(jì)算條件下的最佳爬升速度。4、常用的爬升速度最佳爬升：4、常用的爬升速度最佳爬升：Page 27重量：重量越大，

7、最佳爬升速度越大。 最佳爬升的影響因素：不同燃油損失的爬升速度隨起飛重量的變化曲線，供航空公司決策時(shí)參考 風(fēng)：不影響爬升的耗油量和爬升時(shí)間， 只影響爬升距離風(fēng)對(duì)最佳爬升速度略有影響：100節(jié)頂風(fēng)：使最佳表速增大約5節(jié)； 100節(jié)順風(fēng)：使最佳表速減小約5節(jié)；最佳爬升的影響因素： 爬升馬赫數(shù)： 溫度： 爬升頂點(diǎn)的高度： 公共點(diǎn)的位置（試飛測(cè)試相同高度的點(diǎn)）：最佳爬升的影響因素：對(duì)最佳爬升速度影響很?。?、爬升性能計(jì)算(圖表使用)給定機(jī)型、起飛重量、爬升速度，可查出從海平面爬升到任一高度時(shí)所需時(shí)間、水平距離、燃油消耗和真空速。Page 32例：B737-700 松剎車重量70噸，以280/0.78的

8、爬升方式爬升到FL350。B737-700 航路爬升性能表爬升性能計(jì)算圖表使用說明1、該表是基于飛機(jī)從海平面機(jī)場(chǎng)起飛，即從標(biāo)高為零的機(jī)場(chǎng)起飛，所得到的爬升數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)起飛機(jī)場(chǎng)的標(biāo)高不為零時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)場(chǎng)標(biāo)高的修正。方法一：利用圖表所提供的數(shù)據(jù)僅對(duì)爬升油量進(jìn)行粗略的標(biāo)高修正。而對(duì)時(shí)間和距離的修正忽略（波音）。2、修正方法：方法二：對(duì)爬升過程中所需油量、時(shí)間及飛過的水平距離進(jìn)行精確的標(biāo)高修正。 ELEELE+150015000FL風(fēng)速修正： 爬升：2/3的航路風(fēng)； 2/31、B757-200（RB211535E4）松剎車重量225000LB，機(jī)場(chǎng)標(biāo)高3500FT，巡航高度FL370，航路60節(jié)順風(fēng)，

9、溫度為ISA+15，求以290KT/0.78M爬升時(shí)爬升到巡航高度所用的時(shí)間，油量和飛過的地面距離。 機(jī)場(chǎng)標(biāo)高+1500ftPage 40322、B757-200（RB211535E4 ）在FL330巡航，在重量為200KLB時(shí)以M0.78爬升到FL370，F(xiàn)L330上40節(jié)順風(fēng)，F(xiàn)L370上50節(jié)順風(fēng)，溫度為ISA+20，求爬升所用時(shí)間、油量和飛過的地面距離。 迭代求解WBR補(bǔ)充題：B757-200的最大允許使用表速M(fèi)O340KT, 最大允許使用數(shù)MO0.86, 使用升限42000FT, 求能以0.8巡航的高度范圍、能以表速320KT巡航的高度范圍。 Hp = 36089-20805.8Ln

10、(/0.2233609)( 0.2233609)( 0.2233609)提示：Hpmn145442（10.1902631）24660 ft 所以能以 M0.80 巡航的高度范圍: 24660 ft - 42000 ft 解：Hpmx145442（10.1902631）31303 ft 能以 320 KIAS 巡航的高度范圍: 0 ft - 31303 ft 第五章 飛機(jī)爬升和下降性能5.1 爬升性能5.2 下降性能主要研究:飛機(jī)從巡航終點(diǎn)到進(jìn)近開始點(diǎn)（1500ft）的 下降過程的飛機(jī)特性問題。推力：空中慢車推力（幾乎為零）。重點(diǎn)：下降時(shí)間、地面距離。5.2下降性能1 下降參數(shù)的計(jì)算下降梯度和下

11、降率：下降梯度和下降率：Page 481、下降參數(shù)的計(jì)算 1、下降梯度和下降率最小下滑角（下降梯度）與重量無關(guān)，基本恒定，是最大升阻比時(shí)的下滑角。對(duì)應(yīng)的速度大小也不同隨重量增大而增大。重量一定時(shí)，下降率隨速度增大先減小后增大。速度一定時(shí)，下降率與重量關(guān)系： V V(L/D)max：重量大，CL大，升阻比減小，阻力增大，下降率增大； V V(L/D)max：重量大，CL大，升阻比增大，阻力減小，下降率減?。患铀傧陆档姆椒ǎ涸龃笏俣?、增大阻力；風(fēng)速對(duì)下降率無影響，頂風(fēng)使下降梯度增大，順風(fēng)使下降梯度減小。（1）下降時(shí)間：（3）下降油量：（2）下降距離：?Page 52等速下降加速下降減速下降2下降剖

12、面與下降方式一般采取等馬赫數(shù)（高空）、等表速（低空）下降模式。常用的下降方式：低速下降：下降率小，水平距離長，省油、時(shí)間比較長，用在正常下降時(shí)。高速下降：下降率大，水平距離短，時(shí)間比較短，用在緊急下降時(shí)（客艙增壓出故障、危重病人、客艙失火），對(duì)應(yīng)速度為MMO/VMO。燃油最省下降：最省油。 穿越顛簸區(qū)的下降：下降速度不能太大或太小。最小梯度下降：以最大升阻比速度下降，下降梯度最小，主要用于航路上一發(fā)停車越障下降，在一定高度開始下降時(shí)，可以飛行更遠(yuǎn)的距離。最小成本下降：（1）下降率不能過大，要與座艙壓力變化相適應(yīng)，允許的最大的座艙壓力變化率為300350ft/min。巡航高度時(shí)的座艙壓力值800

13、0ft，一旦客艙下降時(shí)間比飛機(jī)下降時(shí)間長，還需要限制飛機(jī)的下降率(二次增壓) ，延長飛機(jī)下降時(shí)間。3.下降的要求 （2）滿足座艙結(jié)構(gòu)對(duì)艙內(nèi)外壓力差的限制要求。艙外壓力艙內(nèi)壓力350008000PPmax（3）應(yīng)適中，太早：長時(shí)間低空飛行耗油多； 太晚：飛機(jī)下不來或不易完成進(jìn)近準(zhǔn)備；TAS450WF 2800 LB/HRTAS230WF 3600 LB/HR 典型缺乏科學(xué)性經(jīng)濟(jì)性/舒適性的飛行方法！3.下降的要求4.下降圖表應(yīng)用機(jī)場(chǎng)標(biāo)高的修正Page 601、B757-200（RB211535E4）飛機(jī)由FL390按0.78M/290/250下降，著陸重量為185KLB，航路頂風(fēng)90節(jié)，機(jī)場(chǎng)標(biāo)高ELE=6000FT，求下降到接地所用的時(shí)間、油量、飛過的地面距離。 爬升與下降（1）爬升角越大越好，下降角越小越好（2）風(fēng)對(duì)爬升梯度，下降梯度有影響，對(duì)爬升率，下降率 無影響。（3）爬升梯度（下降梯度）：?jiǎn)挝痪嚯x內(nèi)爬升（下降）的 高度（4）爬升率（下降率）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)爬升（下降）的高度（5）