第六章 飞机性能工程 巡航性能 - B
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飞机性能工程巡航性能A课件
自动控制系统
05
案例研究
详细描述
介绍先进飞机在气动设计、材料和制造技术等方面的创新。
探讨先进飞机性能对航空工业和未来发展的影响。
分析先进飞机在飞行速度、高度和航程等方面的性能表现。
总结词：通过研究先进飞机的性能，了解其设计特点、技术应用和性能优势。
06
总结与展望
课程内容概述：本课程重点介绍了飞机性能工程巡航性能的基本原理、分析方法和实际应用。通过学习，学员能够掌握飞机巡航性能的评估、优化和控制方法，为提高飞行安全和效率打下坚实基础。
指飞机从开始着陆滑行到完全停止所需的最小地面距离，需要考虑刹车、风阻等因素。
巡航高度（Cruise Altitude）
指飞机在巡航状态下的飞行高度，是飞机燃油消耗、飞行时间等的重要影响因素。
巡航速度（Cruise Speed）
指飞机在巡航状态下的飞行速度，需要考虑飞行阻力、燃油消耗等因素。
通过对飞机外形、机翼结构等进行优化设计，降低飞行阻力，提高飞行效率。
指飞机在单位时间内上升的高度，是衡量飞机爬升性能的重要参数。
爬升率（Climb Rate）
指飞机在不进行空中加油的情况下，从一个机场起飞，达到目的地机场的最大距离。
航程（Range）
起飞距离（Takeoff Distanc…
指飞机从开始滑行到起飞所需的最小地面距离，需要考虑飞机加速、抬轮等因素。
着陆距离（Landing Distanc…
翼型优化
表面粗糙度优化
尾翼设计
通过减小飞机表面的粗糙度，降低摩擦阻力，提高飞机巡航性能。
合理设计尾翼形状和位置，以改善飞机稳定性，提高巡航性能。
03
02
01
采用高效燃料和发动机技术，提高发动机的燃油效率，从而提升飞机的巡航性能。
05
案例研究
详细描述
介绍先进飞机在气动设计、材料和制造技术等方面的创新。
探讨先进飞机性能对航空工业和未来发展的影响。
分析先进飞机在飞行速度、高度和航程等方面的性能表现。
总结词：通过研究先进飞机的性能，了解其设计特点、技术应用和性能优势。
06
总结与展望
课程内容概述：本课程重点介绍了飞机性能工程巡航性能的基本原理、分析方法和实际应用。通过学习，学员能够掌握飞机巡航性能的评估、优化和控制方法，为提高飞行安全和效率打下坚实基础。
指飞机从开始着陆滑行到完全停止所需的最小地面距离，需要考虑刹车、风阻等因素。
巡航高度（Cruise Altitude）
指飞机在巡航状态下的飞行高度，是飞机燃油消耗、飞行时间等的重要影响因素。
巡航速度（Cruise Speed）
指飞机在巡航状态下的飞行速度，需要考虑飞行阻力、燃油消耗等因素。
通过对飞机外形、机翼结构等进行优化设计，降低飞行阻力，提高飞行效率。
指飞机在单位时间内上升的高度，是衡量飞机爬升性能的重要参数。
爬升率（Climb Rate）
指飞机在不进行空中加油的情况下，从一个机场起飞，达到目的地机场的最大距离。
航程（Range）
起飞距离（Takeoff Distanc…
指飞机从开始滑行到起飞所需的最小地面距离，需要考虑飞机加速、抬轮等因素。
着陆距离（Landing Distanc…
翼型优化
表面粗糙度优化
尾翼设计
通过减小飞机表面的粗糙度，降低摩擦阻力，提高飞机巡航性能。
合理设计尾翼形状和位置，以改善飞机稳定性，提高巡航性能。
03
02
01
采用高效燃料和发动机技术，提高发动机的燃油效率，从而提升飞机的巡航性能。
飞行力学第六章-运动方程
ωx
ω y I x ω x I xy
0 I zx
I xy Iy I yz
I zx ω x M x I yz ω y = M y I z ω z M z
飞行器飞行力学2010
得
dω x 2 2 + ( I z I y )ω y ω z + I yz (ω z ω y ) + Ix dt dω y dω z I xy (ω x ω z ) I zx (ω x ω y + ) = Mx dt dt dω y 2 2 + ( I x I z )ω x ω z + I zx (ω x ω z ) + Iy dt dω z dω x I yz (ω x ω y ) I xy (ω y ω z + ) = M y dt dt dω z 2 2 + ( I y I x )ω x ω y + I xy (ω y ω x ) + Iz dt dω y dω x I zx (ω y ω z ) I yz (ω z ω x + ) = Mz dt dt
飞行器飞行力学2010
根据速度之间的关系
u = V cos α cos β v = V sin β w = V sin α cos β
可得
du dV dα dβ V sin α cos β V cos α sin β cos α cos β = dt dt dt dt dv dV dβ V cos β sin β + = dt dt dt dw dV dα dβ sin α cos β + V cos α cos β V sin α sin β = dt dt dt dt
dω z dω x + ( I z I y )ω y ω z I zx (ω x ω y + Ix ) = Mx dt dt 方 程 dω y 2 2 + ( I x I z )ω x ω z + I zx (ω x ω z ) = My 简 Iy dt 化 为 I d ω z + ( I I )ω ω + I (ω ω d ω x ) = M z y x x y zx y z z dt dt
飞机性能工程巡航性能B课件
02
巡航性能B的基本概念
巡航性能的定义与分类
定义
分类
根据飞行条件和任务需求，巡航性能 可分为高空巡航、低空巡航、远程巡 航、战斗巡航等类型。
巡航性能B的主要参数与指标
参数
指标
巡航性能B的实现原理与技术
原理
通过优化飞机气动设计、推进系统效率 和飞行控制系统等手段，提高飞机巡航 性能。
VS
技术
涉及气动设计技术、推进系统技术、飞行 控制技术等多个领域，需要跨学科合作和 持续创新。
飞机性能工程巡航性能B 课件
• 飞机性能工程概述 • 巡航性能B的基本概念 • 巡航性能B的优化方法与技术 • 巡航性能B的应用案例与效果分析 • 未来巡航性能B的发展方向与挑战 • 参考文献
01
飞机性能工程概述
飞机性能工程的定义与重要性
飞机性能工程定义
飞机性能工程的重要性
飞机性能工程的主要任务和目标
03
巡航性能B的优化方法与技术
基于数值优化的巡航性能B优化方法
数值优化方法
通过数学建模和数值计算，寻找满足性能指标 的最优解。
迭代算法
采用迭代算法，逐步逼近最优解，提高巡航性能。
约束处理
考虑飞行过程中的各种约束条件，如结构强度、气动性能等。
基于仿真的巡航性能B优化技术
飞行仿真系统
性能评估
优化设计
主要任 务
目标
飞机性能工程的发展历程与趋势
发展历程
飞机性能工程经历了从初步探索、初步形成到逐步完善的发展过程。随着科技的 不断进步，飞机性能工程在理论体系、技术手段和工程应用等方面都取得了显著 的进展。
发展趋势
未来，飞机性能工程将朝着更加智能化、数字化和集成化的方向发展。人工智能、 大数据、云计算等新技术的应用将为飞机性能工程提供更加强有力的支持，推动 飞机性能工程的不断创新和进步。
第一章飞机性能工程预备知识-A
2、阻力特性 2.1 分类
•根据是否与升力 相关可分为： •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 2.2 极曲线
•定义：把升力系数和阻力系数随迎角的变化关系综 合用一条曲线表达出来。
•分类：低速 ：
•
CD=f(CL) 仅1条
•
高速：
•
CD=f(CL,M) 多条
•§1 飞机的气动特性与参数
•特点：理论性、工程实践性、计算量大
绪论
3、课程性质与地位
•地位：专业主干课程、校级精品建设课程；
•先修课程：空气动力学
•
飞行性能力学基础（理论力学/工程力学）
•后继课程：飞行计划
•
适航管理
•
飞行性能软件
绪论
3、参考资料
•FAR25、121；JAR25、121；CCAR25、121；
•性能手册（BOEING）：
§1 飞机ห้องสมุดไป่ตู้气动特性与参数
1、升力特性
•襟翼的影响：
•缝翼的影响：
§1 飞机的气动特性与参数
1、升力特性
•过载（载荷因子）：
•外力与重力的比值：
•ny--法向过载
§1 飞机的气动特性与参数
1、升力特性 •当攻角大于临界攻角时，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Vs1g
•软件（AIRBUS）：
•
PEP、TIPWB、TIP
绪论
4、应用
•空管：航迹分析预测、飞机调速、改变飞行高度等 ；
•签派：申请速度、高度；
•
计算加油量、机场分析；
•
•根据是否与升力 相关可分为： •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 2.2 极曲线
•定义：把升力系数和阻力系数随迎角的变化关系综 合用一条曲线表达出来。
•分类：低速 ：
•
CD=f(CL) 仅1条
•
高速：
•
CD=f(CL,M) 多条
•§1 飞机的气动特性与参数
•特点：理论性、工程实践性、计算量大
绪论
3、课程性质与地位
•地位：专业主干课程、校级精品建设课程；
•先修课程：空气动力学
•
飞行性能力学基础（理论力学/工程力学）
•后继课程：飞行计划
•
适航管理
•
飞行性能软件
绪论
3、参考资料
•FAR25、121；JAR25、121；CCAR25、121；
•性能手册（BOEING）：
§1 飞机ห้องสมุดไป่ตู้气动特性与参数
1、升力特性
•襟翼的影响：
•缝翼的影响：
§1 飞机的气动特性与参数
1、升力特性
•过载（载荷因子）：
•外力与重力的比值：
•ny--法向过载
§1 飞机的气动特性与参数
1、升力特性 •当攻角大于临界攻角时，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Vs1g
•软件（AIRBUS）：
•
PEP、TIPWB、TIP
绪论
4、应用
•空管：航迹分析预测、飞机调速、改变飞行高度等 ；
•签派：申请速度、高度；
•
计算加油量、机场分析；
•
第四章_飞机性能工程_起飞性能讲义_-_A
场地长度要求
起 飞 性 能 Takeoff Performance
干跑道起飞距离（TOD干）：
MAX(全发起飞距离的115%倍，一发停车继续起飞距离) 它应小于可用起飞距离（TODA）
Page 24
飞机性能工程
起 飞 性 能 Takeoff Performance
Page 25
飞机性能工程
§1 起飞简介
39
飞机性能工程 §1 起飞简介
4、起飞速度 V1
起 飞 性 能 Takeoff Performance
1 Second
Vef
V1
• V1 is the latest point in the takeoff roll where a stop can be initiated.
35 ft
干跑道上的加速停止距离（ASD干）
MAX(全发加速停止距离；一发停车加速停止距离)。 它应小于可用加速停止距离（ASDA）
湿跑道上的加速停止距离（ASD湿）
Page 28
飞机性能工程
起 飞 性 能 Takeoff Performance
Page 29
飞机性能工程
起 飞 性 能 Takeoff Performance
manual braking at V1 along with speed brake extension and throttle chop, the airplane will come to a stop at the end of the runway.
Page 38
飞机性能工程 §1 起飞简介
§1 起飞简介
1、起飞航迹
从起飞静止点开始到高于地面1500ft，或完成从起飞构型到 航路爬升构型的转变并达到规定速度。
起 飞 性 能 Takeoff Performance
干跑道起飞距离（TOD干）：
MAX(全发起飞距离的115%倍，一发停车继续起飞距离) 它应小于可用起飞距离（TODA）
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飞机性能工程
起 飞 性 能 Takeoff Performance
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飞机性能工程
§1 起飞简介
39
飞机性能工程 §1 起飞简介
4、起飞速度 V1
起 飞 性 能 Takeoff Performance
1 Second
Vef
V1
• V1 is the latest point in the takeoff roll where a stop can be initiated.
35 ft
干跑道上的加速停止距离（ASD干）
MAX(全发加速停止距离；一发停车加速停止距离)。 它应小于可用加速停止距离（ASDA）
湿跑道上的加速停止距离（ASD湿）
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飞机性能工程
起 飞 性 能 Takeoff Performance
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飞机性能工程
起 飞 性 能 Takeoff Performance
manual braking at V1 along with speed brake extension and throttle chop, the airplane will come to a stop at the end of the runway.
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飞机性能工程 §1 起飞简介
§1 起飞简介
1、起飞航迹
从起飞静止点开始到高于地面1500ft，或完成从起飞构型到 航路爬升构型的转变并达到规定速度。
第六章巡航性能(new)
飞机性能工程
巡航性能
第六章 巡航性能
Page 1
飞机性能工程 关键词
巡航性能
• 巡航性能 (cruise performance) • 燃油里程(specific range) • 气动效率(aerodynamic efficiency) • 航程因子(range factor) • 成本指数(cost index) • 飘降(drift down) • 最大巡航推力(maximum cruise thrust) • 最大航程马赫数(maximum range Mach number) • 远程巡航马赫数(long range cruise Mach ~) • 经济巡航马赫数(economic cruise Mach ~)
Page 3
飞机性能工程
巡航性能
第六章 巡航性能
➢巡航：持续进行的，接近定常飞行的一种飞行状态。 ➢推力：可用最大巡航推力： ➢重点：油量、时间。 ➢目标：选择好巡航高度和巡航速度以获得更好的经济性。
还要考虑一发停车时的飘降和巡航高度、及航迹的越障问题。
Page 4
飞机性能工程
巡航性能
第六章 巡航性能
➢ 燃油流量WF：飞机单位时间的耗油量。
➢ 燃油里程nam/lb（SR）：飞机消耗单位油量所能飞的距离。
➢ 燃油消耗率TSFC：飞机在单位时间内产生单位推力所消耗的 油量。
Page 6
飞机性能工程
6.1 巡航参数的计算
6.1.2 航程的计算(1)
巡航性能
nam dR ; lb dW
dR nam dW W nam dW ;
Page 2
飞机性能工程
巡航性能
第六章 巡航性能
➢ 主要研究飞机从爬升顶点到下降开始点之间的平飞巡航性能。
巡航性能
第六章 巡航性能
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飞机性能工程 关键词
巡航性能
• 巡航性能 (cruise performance) • 燃油里程(specific range) • 气动效率(aerodynamic efficiency) • 航程因子(range factor) • 成本指数(cost index) • 飘降(drift down) • 最大巡航推力(maximum cruise thrust) • 最大航程马赫数(maximum range Mach number) • 远程巡航马赫数(long range cruise Mach ~) • 经济巡航马赫数(economic cruise Mach ~)
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飞机性能工程
巡航性能
第六章 巡航性能
➢巡航：持续进行的，接近定常飞行的一种飞行状态。 ➢推力：可用最大巡航推力： ➢重点：油量、时间。 ➢目标：选择好巡航高度和巡航速度以获得更好的经济性。
还要考虑一发停车时的飘降和巡航高度、及航迹的越障问题。
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飞机性能工程
巡航性能
第六章 巡航性能
➢ 燃油流量WF：飞机单位时间的耗油量。
➢ 燃油里程nam/lb（SR）：飞机消耗单位油量所能飞的距离。
➢ 燃油消耗率TSFC：飞机在单位时间内产生单位推力所消耗的 油量。
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飞机性能工程
6.1 巡航参数的计算
6.1.2 航程的计算(1)
巡航性能
nam dR ; lb dW
dR nam dW W nam dW ;
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飞机性能工程
巡航性能
第六章 巡航性能
➢ 主要研究飞机从爬升顶点到下降开始点之间的平飞巡航性能。
巡航性能
CL a0 M Ma0 θ nam CD ; = = lb TSTC • FN TSTC •W θ
燃油里程的计算:
中国民用航空学院空中交通管理学院航务运行管理工程系 魏志强
Department of Flight Operation,Air Traffic Management College, CAUC
飞机性能工程
airplane performance engineering
中国民用航空学院空中交通管理学院航务运行管理工程系 魏志强
Department of Flight Operation,Air Traffic Management College, CAUC
飞机性能工程
airplane performance engineering
飞机性能工程
airplane performance engineering
中国民用航空学院空中交通管理学院航务运行管理工程系 魏志强
Department of Flight Operation,Air Traffic Management College,ne performance engineering
1、巡航参数的计算
2、航程的计算 、
nam dR = ; lb dW nam nam dW dR = − dW = −W ; lb lb W nam Wn巡 dW nam W始巡 R = (W )∫ − = (W )ln ; W始巡 lb W lb Wn巡 由式可以知道，燃油消耗越多，航程越长，在一定燃 油消耗量时，航程因子越大航程越长。
2、巡航方式
2、远程巡航方式LRC 、远程巡航方式 随着飞行高度增加，MRC、LRC速度增加； 随着飞机重量减轻，MRC、LRC速度也减小；
高速性能部分之巡航性能
中国民航大学 空管学院 航务系
飞机性能
Aircraft Performance
影响航程的因素分析
CL 1 2 1 1 nam = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ lb TSFC CD SW ρ W
飞机重量。飞机重量越大，燃油里程越小，消耗相同 油量时航程越小； 机翼气动特性。气动特性越好，相同情况下航程越 大；理论上讲，飞机以1.316倍有利速度飞行时航程最 大； 发动机特性。燃油消耗率越小，航程越大； 飞行高度。飞行高度越大，燃油里程先增后减，因此 选择最佳高度可使航程越大。但高度太高时，发动机 推力可能受到限制 。原因：
为便于操纵，早期飞行时多采用固定高度、 固定马赫数的巡航方式。
中国民航大学 空管学院 航务系
飞机性能
Aircraft Performance
经济巡航方式
航空公司的成本构成 航空公司的主营业务成本由直接营运费和间接营运费 构成。其中直接营运费包括空地勤人员工资奖金津贴及 补贴、福利费、制服费、航空油料消耗、航材消耗件消 耗、高价周转件摊销、飞机发动机折旧费、飞机发动机 修理费、飞机发动机保险费、经营租赁费、国内外机场 起降服务费、国内外餐饮供应品费、飞行训练费、客舱 服务费、行李货物邮件赔偿、其他直接营运费。间接营 运费主要是保证飞机安全正常飞行及维修管理部门发生 的费用。
中国民航大学 空管学院 航务系
飞机性能
Aircraft Performance
经济巡航的方式
与时间相关的成本包括:
飞行机组 客舱机组 机体材料/工时 发动机材料/工时 租赁费用
中国民航大学 空管学院 航务系
飞机性能
Aircraft Performance
经济巡航的方式
CI=0：MRC； CI=999：MMO； CI 越大：相同条件下速度越大； CI越小：相同条件下 速度越小； CI应当由商务部门确定。当输入的CI有偏差时会使飞行 成本增加，当不太明显。如果无法确定CI，最好输入偏小 的CI，而不要输入过大的CI。
第四章 飞机性能工程 起飞性能讲义 - B
起 飞 性 能
Takeoff Performance
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飞机性能工程
起 飞 性 能
Takeoff Performance
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飞机性能工程
起 飞 性 能
Takeoff Performance
第四章
§1 §２
飞机的起飞性能
起飞简介 场地长度限重
§３
§４
爬升梯度限重
障碍物限重
§５
§６
Page 32
飞机性能工程
4.1 三种越障方法 •最大改平高度
起 飞 性 能
Takeoff Performance
§4 障碍物限制的起飞重量
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飞机性能工程
起 飞 性 能
Takeoff Performance
Acceleration Height(level-off height)
Maximum continuous thrust End of 5-minute limit on maximum takeoff thrust Extended Second Segment
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飞机性能工程 §3 爬升限重
第二爬升段爬升梯度计算：
起 飞 性 能
Takeoff Performance
4、第二爬升段---等表速爬升段
为保守其间，W取起落架刚收上时，FN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；
爬升限制的最大起飞重量： 飞机重量越大，爬升梯度越小，而FAR-25，规定了最小可用的 爬升梯度，这就限制了最大的起飞重量。
起 飞 性 能
Takeoff Performance
dV ; 1 dt dV dH ; dH dt dV V sin ; dH
第六章飞机性能工程巡航性能-B
第六章飞机性能工程巡航性能-B飞机性能工程课件飞机性能工程巡航性能第六章巡航性能6.16.26.36.46.5基本公式和主要参数计算巡航类型巡航高度巡航性能计算一发停车巡航和飘降Page1飞机性能工程课件飞机性能工程6.3巡航高度6.3.1最佳巡航高度巡航性能在一定的巡航方式下，使目标值最优的巡航高度即为最佳高度最佳高度。
在一定的巡航方式下，使目标值最优的巡航高度即为最佳高度等马赫数巡航MRCLRC经济巡航方式Page2飞机性能工程课件飞机性能工程6.3巡航高度6.3.1最佳巡航高度巡航性能CLnam1=lbWCD11TSFCρ2SW当M数、重量不变时，燃油里程随飞行高度的变化表明在较高重量不变时，燃油里程随飞行高度的变化表明在较高高度上有一个最大的燃油里程。
在该高度上巡航最省油，航程长。
高度上有一个最大的燃油里程。
在该高度上巡航最省油，航程长。
Page3飞机性能工程课件飞机性能工程6.3巡航高度6.3.1最佳巡航高度在一定的巡航方式下，方式下，最佳高度随飞机重量增大而减小。
减小。
巡航性能最佳高度随飞机重量的变化曲线：最佳高度随飞机重量的变化曲线：Page4飞机性能工程课件飞机性能工程6.3巡航高度6.3.1最佳巡航高度巡航性能偏离最佳高度时，会导致燃油消耗大大增加。
偏离最佳高度时，会导致燃油消耗大大增加。
Page5飞机性能工程课件飞机性能工程巡航性能Page6飞机性能工程课件飞机性能工程6.3巡航高度6.3.2风速对巡航高度的影响巡航性能顺风可以增大地速，增大航程，逆风则减小地速，缩短航程。
顺风可以增大地速，增大航程，逆风则减小地速，缩短航程。
问题：在最佳高度飞行时，如遇到不利的逆风，问题：在最佳高度飞行时，如遇到不利的逆风，而在某个非最佳高度上，逆风较小或是顺风时，佳高度上，逆风较小或是顺风时，是否可以为了增大航程改到非最佳高度上巡航呢？佳高度上巡航呢？一方面：考虑改变高度会由非最佳高度较小的逆风或顺风增大航程；一方面：考虑改变高度会由非最佳高度较小的逆风或顺风增大航程；另一方面：非最佳高度降低了燃油里程。
第一章_飞机性能工程_预备知识_-_A
绪论
3、参考资料
软件（BOEING）： MARK7、STAS INFLT BPS BCOP（Boeing Climbout Program）
软件（AIRBUS）： PEP、TIPWB、TIP
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
绪论
4、应用
空管：航迹分析预测、飞机调速、改变飞行高度等； 签派：申请速度、高度；
§1 飞机的气动特性与参数
1、升力特性
过载（载荷因子）：
外力与重力的比值：
X:
FN W
D
nx
Y:
L W
ny
ny--法向过载
Z:
Z W
nz
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
§1 飞机的气动特性与参数
1、升力特性 当攻角大于临界攻角时，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。
2、阻力特性 2.2 极曲线
地面效应：
①上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。 ②地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。 ③下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
§1 飞机的气动特性与参数
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
§3 发动机特性
2、发动机节流工作状态
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
§1 飞机的气动特性与参数
2、阻力特性 2.2 极曲线
3、参考资料
软件（BOEING）： MARK7、STAS INFLT BPS BCOP（Boeing Climbout Program）
软件（AIRBUS）： PEP、TIPWB、TIP
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
绪论
4、应用
空管：航迹分析预测、飞机调速、改变飞行高度等； 签派：申请速度、高度；
§1 飞机的气动特性与参数
1、升力特性
过载（载荷因子）：
外力与重力的比值：
X:
FN W
D
nx
Y:
L W
ny
ny--法向过载
Z:
Z W
nz
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
§1 飞机的气动特性与参数
1、升力特性 当攻角大于临界攻角时，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。
2、阻力特性 2.2 极曲线
地面效应：
①上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。 ②地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。 ③下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
§1 飞机的气动特性与参数
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
§3 发动机特性
2、发动机节流工作状态
飞 机 性 能 工 程airplane performance engineering
§1 飞机的气动特性与参数
2、阻力特性 2.2 极曲线
第五章 飞机性能工程 爬升和下降 - B
Page 13
飞机性能工程 5.2下降性能 下降性能
5.2.3 下降图表应用 4、机场标高的修正 、
爬升和下降
FFL→ ELE = FFL →0 F( ELE +1500')→0 + FELE +1500'→ ELE ; FFL→ ELE = FFL →0 F( ELE +1500')→0 + F1500'→0 ;
爬升和下降
Page 16
Page 14
飞机性能工程
下降图表应用 5.2下降性能 5.2.3下降图表应用 下降性能
爬升和下降
94、B757-200（RB211535E4）飞机由FL390按0.78M/290/250下降， 着陆重量为185KLB，航路顶风90节，机场标高ELE=6000FT，求下降到 接地所用的时间、油量、飞过的地面距离。
爬升和下降
等速下降 加速下降
减速下降
Page 9
飞机性能工程 5.2下降性能 下降性能
5.2.2下降剖面与下降方式 下降剖面与下降方式
爬升和下降
一般采取等马赫数（高空） 等表速（低空）下降模式。 一般采取等马赫数（高空）、等表速（低空）下降模式。常用 等马赫数 的下降方式： 的下降方式： 低速下降：下降率小，水平距离长，省油、时间比较长， ① 低速下降 ： 下降率小 ， 水平距离长 ， 省油 、 时间比较长 ， 用在 正常下降时。 正常下降时。 高速下降：下降率大，水平距离短，时间比较短， ② 高速下降 ： 下降率大 ， 水平距离短 ， 时间比较短 ， 用在紧急下 客舱增压出故障、 危重病人、 客舱失火） 降时 （ 客舱增压出故障 、 危重病人 、 客舱失火 ） ， 对应速度为 MMO/VMO。 燃油最省下降：最省油。 ③ 燃油最省下降：最省油。 穿越颠簸区的下降：下降速度不能太大或太小。 ④ 穿越颠簸区的下降：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， ⑤ 最小梯度下降：以最大升阻比速度下降，下降梯度最小，主要 用于航路上一发停车越障下降，在一定高度开始下降时， 用于航路上一发停车越障下降，在一定高度开始下降时，可以飞行 更远的距离。 更远的距离。 最小成本下降： ⑥ 最小成本下降：
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飞机性能工程
巡航性能
第六章 巡航性能
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 基本公式和主要参数计算 巡航类型 巡航高度 巡航性能计算 一发停车巡航和飘降
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飞机性能工程
6.3 巡航高度
6.3.1 最佳巡航高度
巡航性能
在一定的巡航方式下，使目标值最优的巡航高度即为最佳高度 最佳高度。 在一定的巡航方式下 ， 使目标值最优的巡航高度即为 最佳高度 。 等马赫数巡航 MRC LRC 经济巡航方式
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6.3 巡航高度
6.3.6 航程限制 短程巡航最佳高度) 航程限制(短程巡航最佳高度 短程巡航最佳高度
巡航性能
对于航程较短的巡航如飞向备降场 可能会受到爬升和下降 对于 航程较短的巡航如飞向备降场， 可能会 受到爬升和下降 航程较短 的巡航如飞向备降场， 所需距离的限制，通常规定至少要具有维持一定时间巡航的平飞巡 所需距离的限制，通常规定至少要具有维持一定时间巡航的平飞巡 航段，这种短距巡航高度除受航程长短影响外， 航段，这种短距巡航高度除受航程长短影响外，还受到大气温度和 机重的影响。 机重的影响。
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飞机性能工程
6.3 巡航高度
6.3.8 阶梯巡航
巡航性能
远程飞行，耗油较多，飞机的巡航高度偏离最佳高度太多， 远程飞行，耗油较多，飞机的巡航高度偏离最佳高度太多，很不 经济，为了解决这一问题，既满足ATC的要求，又改善经济性能，提 的要求， 经济，为了解决这一问题，既满足 的要求 又改善经济性能， 阶梯巡航方式。 出阶梯巡航方式。 巡航高度选择原则是使巡航高度尽可能地接近最佳高度， 是使巡航高度尽可能地接近最佳高度 巡航高度选择原则是使巡航高度尽可能地接近最佳高度，按飞机 高度层间隔规定，所选巡航高度层在最佳高度± 英尺的范围内。 高度层间隔规定，所选巡航高度层在最佳高度±2,000英尺的范围内。 英尺的范围内 通常，当高于最佳高度2,000英尺 燃油里程要损失2%，而低于2,000 英尺， 通常，当高于最佳高度2,000英尺，燃油里程要损失2%，而低于2,000 英尺损失1%。 英尺损失 。
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6.3 巡航高度
6.3.5 ATC限制高度 限制高度
巡航性能
为保证飞行安全，防止危险接近和相撞， 为保证飞行安全，防止危险接近和相撞，飞机只能在规定的 高度层飞行， 高度层飞行，但是从性能分析选定的飞行高度不一定正好在飞行 高度层上，所以要选择相近的飞行高度层作为巡航高度 要选择相近的飞行高度层作为巡航高度。 高度层上，所以要选择相近的飞行高度层作为巡航高度。
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飞机性能工程 6.4 巡航性能计算
6.4.1 温度对巡航性能的影响
巡航性能
环境温度升高， 环境温度升高，发动机燃油流量和飞机的真空速都会增大 如果发动机燃油流量是 的函数， 如果发动机燃油流量是 θ amb 的函数，则温度高低不会影响飞机的 燃油里程，故而也不会影响飞机的航程， 燃油里程，故而也不会影响飞机的航程， 如果发动机燃油流量不是 的函数， 如果发动机燃油流量不是 θ amb 的函数，则温度高低会影响飞机的 航程。 航程。
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飞机性能工程
6.3 巡航高度
巡航高度限制小结: 巡航高度限制小结
1 航路风限制 2 推力限制 3 过载限制 4 ATC限制 限制 5 航程限制
巡航性能
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6.3 巡航高度
6.3.7 影响因素
巡航性能
机重：对给定的巡航速度，机重越轻，燃油里程增大， 机重：对给定的巡航速度，机重越轻，燃油里程增大，最佳巡 航高度也增高。 航高度也增高。 温度：对给定的机重，温度增高，推力降低， 温度：对给定的机重，温度增高，推力降低，最大推力限制高 度降低。 度降低。 巡航M数 其他条件不变时，巡航M数增大 最佳高度增加， 数增大， 巡航 数 ：其他条件不变时 ， 巡航 数增大 ，最佳高度增加 ， 最大推力限制高度、过载限制高度降低。 最大推力限制高度、过载限制高度降低。 过载：其他条件不变时，要求的机动过载越大， 过载：其他条件不变时，要求的机动过载越大，最大过载限制 高度越低。 高度越低。
巡航性能
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飞机性能工程 6.4 巡航性能计算
6.4.2 例题
巡航性能
76、B757-200（RB211535E4）开始巡航重量为200KLB，以LRC 速度在FL370巡航，航路顶风80节，温度为ISA+15，要巡航的距离为 50NGM，求飞行时间和油量。
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巡航性能
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6.3 巡航高度
6.3.1 最佳巡航高度
在一定的巡航 方式下， 方式下，最佳高度 随飞机重量增大而 减小。 减小。
巡航性能
最佳高度随飞机重量的变化曲线： 最佳高度随飞机重量的变化曲线：
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6.3 巡航高度
6.3.1 最佳巡航高度
巡航性能
偏离最佳高度时，会导致燃油消耗大大增加。 偏离最佳高度时，会导致燃油消耗大大增加。
Ma0 θ nam V = = ; X lb WF WF X δ θ δ θ
(
)
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飞机性能工程 6.4 巡航性能计算
6.4.2 巡航图表
P90、P91：最佳高度、高度能力； 、 ：最佳高度、高度能力； P92、P93、P94：巡航数值表； 、 、 ：巡航数值表； P95：风速高度转换表； ：风速高度转换表； P96、p97、p98、p99：积分航程表； 、 、 、 ：积分航程表； P100、P101：经济巡航曲线； 、 ：经济巡航曲线； P102：等待图表； ：等待图表；
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巡航性能
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巡航性能
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巡航性能
第六章 巡航性能
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 基本公式和主要参数计算 巡航类型 巡航高度 巡航性能计算 一发停车巡航和飘降
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飞机性能工程 6.5 一发停车巡航和飘降
6.5.3、飘降的要求 、
巡航性能
（2） 要求： 要求： 飘降段要求净航迹至少高出障碍物2,000英尺 至少高出障碍物2,000英尺； ② 在飘降段要求净航迹至少高出障碍物2,000英尺；
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6.3 巡航高度
6.3.1 最佳 = lb W CD
1 1 TSFC ρ
2 SW
当M数、重量不变时，燃油里程随飞行高度的变化表明在较高 重量不变时，燃油里程随飞行高度的变化表明在较高 高度上有一个最大的燃油里程。在该高度上巡航最省油，航程长。 高度上有一个最大的燃油里程。在该高度上巡航最省油，航程长。
VW 2 F2 ≥ VW 1 F1 ;
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6.3 巡航高度
6.3.3 推力限制高度
巡航性能
在高温时，由于推力减小，从而限制飞机可能飞行的高度。 在高温时，由于推力减小，从而限制飞机可能飞行的高度。 限制飞机可能飞行的高度 当给定机重时，温度增加，推力减小，使平飞 数减小 数减小； 当给定机重时，温度增加，推力减小，使平飞M数减小； 当给定机重和M数时， 温度增高，推力减小， 当给定机重和 数时，温度增高 ， 推力减小 ， 而为了维持支 数时 承机重的升力，在其他条件不变时（如迎角） 只有降低高度， 承机重的升力 ， 在其他条件不变时 （ 如迎角 ） ， 只有降低高度 ， 增大空气密度， 增大升力，同时高度降低，推力也有一定增大。 增大空气密度 ， 来 增大升力 ， 同时高度降低 ，推力也有一定增大 。
4、巡航性能分析
4、例题 、
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飞机性能工程 6.4 巡航性能计算
6.4.2 作业
巡航数值表 积分航程表 高度能力 风速高度转换 等待
巡航性能
64 71（可做可不做，需要叠代计算） （可做可不做，需要叠代计算） 60 66（W=70t） （ ） 79
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巡航性能
第六章 巡航性能
1.1%
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巡航性能
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飞机性能工程 6.5 一发停车巡航和飘降
6.5.3、飘降的要求 、
要求： （2） 要求：
巡航性能
考虑航线左、右各5海里范围的地形和障碍物； ① 考虑航线左、右各5海里范围的地形和障碍物；
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 基本公式和主要参数计算 巡航类型 巡航高度 巡航性能计算 一发停车巡航和飘降
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飞机性能工程 6.5 一发停车巡航和飘降
6.5.1、一发停车的影响 、
在飞行中一发突然停车后，会导致： 在飞行中一发突然停车后，会导致： 阻力增加 推力减小 造成的影响： 造成的影响 航程缩短 高度降低， 高度降低，有可能受障碍物限制
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巡航性能
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巡航性能
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6.3 巡航高度
6.3.4 机动能力限制的高度
巡航性能
飞机巡航时应具有足够的机动能力， 飞机巡航时应具有足够的机动能力，以穿越颠簸气流或 做必要的机动动作（如转弯等）。 做必要的机动动作（如转弯等）。 对于给定W 对于给定W、V和要求的ny。存在一个限制的最高飞行高 和要求的n 度（ρ）。
巡航性能
第六章 巡航性能
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 基本公式和主要参数计算 巡航类型 巡航高度 巡航性能计算 一发停车巡航和飘降
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6.3.1 最佳巡航高度
巡航性能
在一定的巡航方式下，使目标值最优的巡航高度即为最佳高度 最佳高度。 在一定的巡航方式下 ， 使目标值最优的巡航高度即为 最佳高度 。 等马赫数巡航 MRC LRC 经济巡航方式
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6.3.6 航程限制 短程巡航最佳高度) 航程限制(短程巡航最佳高度 短程巡航最佳高度
巡航性能
对于航程较短的巡航如飞向备降场 可能会受到爬升和下降 对于 航程较短的巡航如飞向备降场， 可能会 受到爬升和下降 航程较短 的巡航如飞向备降场， 所需距离的限制，通常规定至少要具有维持一定时间巡航的平飞巡 所需距离的限制，通常规定至少要具有维持一定时间巡航的平飞巡 航段，这种短距巡航高度除受航程长短影响外， 航段，这种短距巡航高度除受航程长短影响外，还受到大气温度和 机重的影响。 机重的影响。
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6.3 巡航高度
6.3.8 阶梯巡航
巡航性能
远程飞行，耗油较多，飞机的巡航高度偏离最佳高度太多， 远程飞行，耗油较多，飞机的巡航高度偏离最佳高度太多，很不 经济，为了解决这一问题，既满足ATC的要求，又改善经济性能，提 的要求， 经济，为了解决这一问题，既满足 的要求 又改善经济性能， 阶梯巡航方式。 出阶梯巡航方式。 巡航高度选择原则是使巡航高度尽可能地接近最佳高度， 是使巡航高度尽可能地接近最佳高度 巡航高度选择原则是使巡航高度尽可能地接近最佳高度，按飞机 高度层间隔规定，所选巡航高度层在最佳高度± 英尺的范围内。 高度层间隔规定，所选巡航高度层在最佳高度±2,000英尺的范围内。 英尺的范围内 通常，当高于最佳高度2,000英尺 燃油里程要损失2%，而低于2,000 英尺， 通常，当高于最佳高度2,000英尺，燃油里程要损失2%，而低于2,000 英尺损失1%。 英尺损失 。
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6.3.5 ATC限制高度 限制高度
巡航性能
为保证飞行安全，防止危险接近和相撞， 为保证飞行安全，防止危险接近和相撞，飞机只能在规定的 高度层飞行， 高度层飞行，但是从性能分析选定的飞行高度不一定正好在飞行 高度层上，所以要选择相近的飞行高度层作为巡航高度 要选择相近的飞行高度层作为巡航高度。 高度层上，所以要选择相近的飞行高度层作为巡航高度。
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飞机性能工程 6.4 巡航性能计算
6.4.1 温度对巡航性能的影响
巡航性能
环境温度升高， 环境温度升高，发动机燃油流量和飞机的真空速都会增大 如果发动机燃油流量是 的函数， 如果发动机燃油流量是 θ amb 的函数，则温度高低不会影响飞机的 燃油里程，故而也不会影响飞机的航程， 燃油里程，故而也不会影响飞机的航程， 如果发动机燃油流量不是 的函数， 如果发动机燃油流量不是 θ amb 的函数，则温度高低会影响飞机的 航程。 航程。
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巡航高度限制小结: 巡航高度限制小结
1 航路风限制 2 推力限制 3 过载限制 4 ATC限制 限制 5 航程限制
巡航性能
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6.3.7 影响因素
巡航性能
机重：对给定的巡航速度，机重越轻，燃油里程增大， 机重：对给定的巡航速度，机重越轻，燃油里程增大，最佳巡 航高度也增高。 航高度也增高。 温度：对给定的机重，温度增高，推力降低， 温度：对给定的机重，温度增高，推力降低，最大推力限制高 度降低。 度降低。 巡航M数 其他条件不变时，巡航M数增大 最佳高度增加， 数增大， 巡航 数 ：其他条件不变时 ， 巡航 数增大 ，最佳高度增加 ， 最大推力限制高度、过载限制高度降低。 最大推力限制高度、过载限制高度降低。 过载：其他条件不变时，要求的机动过载越大， 过载：其他条件不变时，要求的机动过载越大，最大过载限制 高度越低。 高度越低。
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6.4.2 例题
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76、B757-200（RB211535E4）开始巡航重量为200KLB，以LRC 速度在FL370巡航，航路顶风80节，温度为ISA+15，要巡航的距离为 50NGM，求飞行时间和油量。
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6.3.1 最佳巡航高度
在一定的巡航 方式下， 方式下，最佳高度 随飞机重量增大而 减小。 减小。
巡航性能
最佳高度随飞机重量的变化曲线： 最佳高度随飞机重量的变化曲线：
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6.3.1 最佳巡航高度
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偏离最佳高度时，会导致燃油消耗大大增加。 偏离最佳高度时，会导致燃油消耗大大增加。
Ma0 θ nam V = = ; X lb WF WF X δ θ δ θ
(
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6.4.2 巡航图表
P90、P91：最佳高度、高度能力； 、 ：最佳高度、高度能力； P92、P93、P94：巡航数值表； 、 、 ：巡航数值表； P95：风速高度转换表； ：风速高度转换表； P96、p97、p98、p99：积分航程表； 、 、 、 ：积分航程表； P100、P101：经济巡航曲线； 、 ：经济巡航曲线； P102：等待图表； ：等待图表；
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6.5.3、飘降的要求 、
巡航性能
（2） 要求： 要求： 飘降段要求净航迹至少高出障碍物2,000英尺 至少高出障碍物2,000英尺； ② 在飘降段要求净航迹至少高出障碍物2,000英尺；
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6.3.1 最佳 = lb W CD
1 1 TSFC ρ
2 SW
当M数、重量不变时，燃油里程随飞行高度的变化表明在较高 重量不变时，燃油里程随飞行高度的变化表明在较高 高度上有一个最大的燃油里程。在该高度上巡航最省油，航程长。 高度上有一个最大的燃油里程。在该高度上巡航最省油，航程长。
VW 2 F2 ≥ VW 1 F1 ;
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6.3.3 推力限制高度
巡航性能
在高温时，由于推力减小，从而限制飞机可能飞行的高度。 在高温时，由于推力减小，从而限制飞机可能飞行的高度。 限制飞机可能飞行的高度 当给定机重时，温度增加，推力减小，使平飞 数减小 数减小； 当给定机重时，温度增加，推力减小，使平飞M数减小； 当给定机重和M数时， 温度增高，推力减小， 当给定机重和 数时，温度增高 ， 推力减小 ， 而为了维持支 数时 承机重的升力，在其他条件不变时（如迎角） 只有降低高度， 承机重的升力 ， 在其他条件不变时 （ 如迎角 ） ， 只有降低高度 ， 增大空气密度， 增大升力，同时高度降低，推力也有一定增大。 增大空气密度 ， 来 增大升力 ， 同时高度降低 ，推力也有一定增大 。
4、巡航性能分析
4、例题 、
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6.4.2 作业
巡航数值表 积分航程表 高度能力 风速高度转换 等待
巡航性能
64 71（可做可不做，需要叠代计算） （可做可不做，需要叠代计算） 60 66（W=70t） （ ） 79
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6.5.3、飘降的要求 、
要求： （2） 要求：
巡航性能
考虑航线左、右各5海里范围的地形和障碍物； ① 考虑航线左、右各5海里范围的地形和障碍物；
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 基本公式和主要参数计算 巡航类型 巡航高度 巡航性能计算 一发停车巡航和飘降
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6.5.1、一发停车的影响 、
在飞行中一发突然停车后，会导致： 在飞行中一发突然停车后，会导致： 阻力增加 推力减小 造成的影响： 造成的影响 航程缩短 高度降低， 高度降低，有可能受障碍物限制
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6.3.4 机动能力限制的高度
巡航性能
飞机巡航时应具有足够的机动能力， 飞机巡航时应具有足够的机动能力，以穿越颠簸气流或 做必要的机动动作（如转弯等）。 做必要的机动动作（如转弯等）。 对于给定W 对于给定W、V和要求的ny。存在一个限制的最高飞行高 和要求的n 度（ρ）。