第二章 飞机性能工程 分析性能的方法

飞 机 性 能 工 程 第2章 分析飞机性能的主要方法
§1 推力法
1、定常平飞需用推力曲线
Four forces act on aircraft
飞 机 性 能 工 程 第2章 分析飞机性能的主要方法
§1 推力法
1、定常平飞需用推力曲线
dX V cos 0 dt dh V sin 0 dt FN D W sin 0 L W cos 0
E ( FN D)L
( FN D) E H E L mg W
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§3 能量法
2、能量爬升率
能量变化率
dH E ( FN D)V dt W
上式和定常爬升率计算公式在形式上是一样的，表 示能量高度的变化率，故也可以叫它为能量爬升率， 即

FAV D F sin
W W
sinθ —爬升梯度
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§1 推力法
3、定常飞行状态的确定
定常直线运动状态下：
可用推力大于所需推力，即ΔF>0，则航迹角θ>0，飞机 将定常爬升。此时，发动机往往采用最大爬升推力或最大 连续推力； 可用推力等于所需推力，即ΔF＝0，则航迹角θ＝0，飞 机将作等速平飞。此时，发动机推力应按飞行速度大小的 要求进行调节； 可用推力小于所需推力，即ΔF<0，则航迹角θ<0，飞机 将定常下降。此时，发动机往往采用慢车推力。
高度（Ve、VT）的影响
两个速度区
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§1 推力法
5、久航速度
WF TSFC D
燃油消耗率为常 数时，阻力最小，则 燃油流量最小。给定 燃油量情况下，飞机 可以平飞的航时最长。
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§1 推力法

Residual Power
N N A NRE
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§2 功率法
1、功率曲线
Available Power
Required Power
功率曲线在推力曲线的基础上，多乘了一次速度。
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飞 机 性 能 工 程 第2章 分析飞机性能的主要方法
§1 推力法
4、特征点
最小速度：
低空
高空 高度影响 重量影响
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§1 推力法
4、特征点
最大速度（推力）：
高度影响
重量影响
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§1 推力法
4、特征点 最小阻力速度： 重量的影响
6、最大航程速度（远航速度） nam V V 1 V SR Байду номын сангаас TSFC lb WF TSFC D

当V/D最大时， 燃油里程最大，给 定燃油量情况下， 可以平飞航程最长。
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§1 推力法
6、最大航程速度(**不要求**)
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§1 推力法
2、定常平飞需用推力的影响因素 构型：
放下起落架、襟翼、 扰流板等增大阻力。
Broken lines represent gear down
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§1 推力法
3、可用推力曲线
发动机的净推 力曲线。 在飞行中发动 机实际能够提供用 于推动飞机前进的 推力。
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§1 推力法
1、定常平飞需用推力曲线
飞 机 性 能 工 程 第2章 分析飞机性能的主要方法
§1 推力法
1、定常平飞需用推力曲线
FRE=W/κ ，
κ
max,对应FREMIN
ME—有利马赫数 VE—有利速度
绿点速度
ME 把曲线
分成两部分。
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FRE D CD (1 / 2) V SW
2
W L CL (1 / 2) V SW
2

FRE
W K
K CL CD
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§1 推力法
1、定常平飞需用推力曲线
作图方法： • • • • • • 给定W、HP、ISA+Δ T、重心位置，可以按步长给出若干个M， 先求出对应升力系数CL； 然后从极曲线中查出CD（修正：CD=CDpolor+Δ CDRe+Δ CDCG)； 求出κ =CL/CD 求出FRE=W/κ 做FRE—M图
主要方法
2.1、推力法（重点） 2.2、功率法 2.3、能量高度法
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§2 功率法
1、功率曲线
适用于发动机特性用功率表示的飞机（螺旋桨飞行）
Available Power & Required Power
N A FAV FNV N RE WV FREV K
飞 机 性 能 工 程 第2章 分析飞机性能的主要方法
第2章 分析飞机性能的
主要方法
2.1、推力法（重点） 2.2、功率法 2.3、能量高度法
飞 机 性 能 工 程 第2章 分析飞机性能的主要方法
§1 推力法
把飞机定常飞行所需推力（阻力）与发动机可用推力 （净推力）进行比较，确定飞机的性能。
关键：找出推力--速度关系曲线 阻力--速度关系曲线。
§1 推力法
2、定常平飞需用推力的影响因素
重量：
W 增大，FRE增大； W 增大，所需升 力增大，CL不变， V 增大 。
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§1 推力法
2、定常平飞需用推力的影响因素
高度
对于FRE-VE曲线，
保持同样的 1/2ρ oVE2，迎角不 变，阻力不变，不 同高度都是一条曲 线。
Fav
高度升高
V
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§1 推力法
3、定常飞行状态的确定
推力曲线：
剩余推力：
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§1 推力法
3、定常飞行状态的确定
Residual Thrust
dX V cos 0 dt dh V sin 0 dt FN D W sin 0 L W cos 0

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§1 推力法
1、定常平飞需用推力曲线
Level Flight:
FN D 0 L W 0
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§1 推力法
1、定常平飞需用推力曲线 定长平飞所需推力：
L
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§1 推力法
6、最大航程速度(**不要求**)
1.5BCL 2 0.5 A 0; A CL 3B VMRC 2W
SW
A 3B
3
1 4
2W
SW
A B
1.316
2W
SW
A B
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§2 功率法
3、快升速度
VFC VMD
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第2章 分析飞机性能的
主要方法
2.1、推力法（重点） 2.2、功率法 2.3、能量高度法
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§3 能量法
爬升率dh/dt（垂直速度、R/C）
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§2 功率法
2、剩余功率与爬升能力 可用功率大于所需功率，即ΔN>0，则航迹角θ>0， 飞机将定常爬升； 可用功率等于所需功率，即ΔN＝0，则航迹角θ＝0， 飞机将作等速平飞；
可用功率小于所需功率，即ΔN<0，则航迹角θ<0， 飞机将定常下降。
3、变速爬升率
H E 飞 机 性S 工 程 第2章 分析飞机性能的主要方法 能 F D V mg F D t t V2 §3 能量法 d h 2g dh V dV mg 3、变速爬升率 F D V mg dt dt g dt F D V dh 1 V dV W dt g dh R dh C dt
§2 功率法
1、功率曲线
Available Power Required Power
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§2 功率法
2、剩余功率与爬升能力
FN D FNV DV N sin W WV WV FNV DV N V sin W W
把一般的性能问题表示成势能和动能的转换问题。
阻力消耗能量，消耗燃油产生能量。
用于解决速度和高度都有变化的问题。
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§3 能量法
1、能量高度
1 E = mgh m V 2 mgH E 2 2 V HE h 2g
It represents the airplane’s potential flight altitude ability.
dH r / c* dt
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§3 能量法
E F D S mg H E H E S F D V mg F D t t 2 V d h 2g dh V dV mg F D V mg dt dt g dt F D V dh 1 V dV W dt g dh
§1 推力法
7、确定爬升梯度最大的爬升状态
FAV D F sin W W
Δ F 越大,爬升梯度越大, 相同速度，爬升率越大，
飞机轨迹最陡，有利于越障。
----陡升速度 最小阻力速度
绿点速度
有利速度 等待速度
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第2章 分析飞机性能的
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§2 功率法
3、快升速度
V sin
FNV DV N W W N 1 sin V W
r/c=Vsinθ =Δ N/W
当W 一定时,
(Δ N )max
(Δ N )max时， (r/c)max ---陡升速度
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§3 能量法
1、能量高度
Constant energy height curve
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§3 能量法
1、能量高度
In flight, if the thrust is not equal to the drag, then the airplane’s energy height will be changed.
求最大航程的速度和迎角：
SR
nam V V 1 V D TSFC lb WF TSFC D

2W SW CL CL CL V CD D CD A BC L 2 W CL V 1 0.5 d CL A BCL 2 2 BCL CL D 2 0 2 d CL A BC 2
CD A BCL 2 D W W CL CL
d D 2 BCL CL A BCL 2 W 0 2 d CL CL A B 2W
BCL 2 A 0 CL VGD
SW
A B
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§1 推力法
6、最大航程速度(**不要求**)
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§1 推力法
2、定常平飞需用推力的影响因素
高度
对于FRE-VT曲线 高度增加，相同动 压，真空速增大， 空气的压缩性使阻 力系数增大，所需 推力增大。
broken line: compressibility real line: no compressibility