飞机飞行性能计算

航空宇航学院
爬升性能计算
1.等速爬升计算公式
vy
=
F −Dv G
=
F
− qS(CD
+
∆CD,Re
G
+
∆CD,c )
⋅v
• 计算方法
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爬升时间、水平前进距离、轨迹角及耗油量，
工程上常采用给定初值的数值积分方法计算:
ti = ti−1 + ∆ti xi = xi−1 + ∆xiFra Baidu bibliotek
mT ,i = mT ,i−1 + ∆mT ,i
结结构构分分析析
总总体体布布局局 三三面面图图 部部位位安安排排图图 结结构构布布置置图图
内容提要
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• 有关飞行包线的概念 • 平飞需用推力(功率)和最大平飞速度计算 • 升限计算 • 水平加(减)速性能计算 • 盘旋性能计算 • 爬升性能计算 • 航程、航时计算 • 起飞、着陆性能计算
( ) θi = arcsin−1 vy
v
i
式中：∆ti = ∆H / vy,i 、∆xi = v cosθi ⋅ ∆ti 、∆mT ,i = (qh / 3600)∆ti
vy,i
=
⎜⎛ ⎝
F − D ⎟⎞ G ⎠i
⋅v
2.加速爬升计算公式
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加速爬升，即爬升过程中边爬升边加速。此 种爬升常用于飞机离地后的加速爬升和现代歼击 机保持最大能量状态的加速爬升，即最短时间爬 升或最少耗油爬升。
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飞机飞行性能计算
设设计计 要要求求
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飞机总体设计框架
主主要要参参数数计计算算 布布局局型型式式选选择择
发发动动机机选选择择
部部件件外外形形设设计计
机机身身 机机翼翼 尾尾翼翼 起起落落架架 进进气气道道
是是否否满满足足 设设计计要要求求？？
最最优优？？
分分析析计计算算
重重量量计计算算 气气动动计计算算 性性能能计计算算
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• 计算公式
pH
=
G 0.7 Ma 2 SC L
其中： pH ——计算升限高度上的大气压力 G ——升限计算所用给定重力 CL ——升限飞行升力系数
• 计算方法
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1.确定升限计算重量；
2.采用逐次逼近的方法，首先假定一个升限，
3.利用图4查得 ∆CD,Re ，再利用图2、3、5查得对应速 度的 CD,0 、A、∆CD,c 值， 4.计算 CF。把这些参数代入公式求得 CL 值，如果≤0.3，
∆mT
=
qh • ∆t
3600
• 计算方法
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1.把要计算的加(减)速段分成若干个小速度段，在每个小 速度段中都假定飞机作等加(减)速运动。
2.计算 ∆v = vi+1 − vi
v = (vi + vi+1) 2
nx = nx,i + nx,(i+1)
( ) qh = qh,i + qh,(i+1) 2
代入公式求 pH；否则，求 CD,i ，并以此 CD,i 值查飞机基
准高度、基本构形的极曲线，求得 CL,i 值，代入公式
求 pH 。
5.最后查国际标准大气表得到计算升限高度。
6. 若精度不够，则重复以上步骤。
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水平加(减)速性能计算
• 计算公式
∆t = ∆v
gnx
∆x = v∆t
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飞行包线
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平飞需用推力
• 计算公式
D = qS(CD,0 + ACL2 + ∆CD,Re + ∆CD,c )
其中： q = 1 ρv2 ——速压Pa
2
S ——机翼参考面积(m2) CD,0 ——基准高度、基本构形的零升阻力系数
A ——升致阻力因子 ∆CD,Re ——高度修正量(或雷诺数修正量) ∆CD,c ——外挂物阻力系数增量 CL = G / qS ——飞机升力系数
计算 nz 。 5. 计算 R = v2
g nz2 −1
t = 2πv
g nz2 − 1
ω = g nz2 −1 × 57.3
v
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爬升性能计算
• 爬升性能的主要指标是给定高度的最大 爬升率、爬升轨迹角、爬升时间、爬升 所经过的水平距离和所消耗的燃油量。
• 影响飞机爬升性能的主要因素是飞机的 剩余推力和爬升方式。
vy
=
(F
− D)v
G
⎜⎜⎝⎛1 +
v g
⋅
dv dH
⎟⎟⎠⎞
其余式与等速爬升相 同。也可以采用给定初值 的数值积分进行计算。
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航程计算
技术航程——飞机沿预定航线，耗尽其可用燃油所 经过的水平距离(包括爬升、下滑段的水平距离)。 (投掉耗尽燃油的空副油箱。)
ω = g nz2 −1 × 57.3 [(º)/s]
v
盘旋过载：
nz = CL CL, pf
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式中： CL ——盘旋状态飞机升力系数
( ) CL =
CF − CD,0 + ∆CD,Re + ∆CD,c
A
CL, pf ——平飞升力系数
CL, pf = G qS
• 计算方法
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1.给定计算高度、计算Ma数和计算重量 。
( ) 2.根据式
CL =
CF − CD,0 + ∆CD,Re + ∆CD,c
A
、CL, pf = G qS
和飞机气动力特性及动力装置推力特性计算 CL和 CL, pf
3.当在小升力系数范围，如 CL≤0.3，则可根据式 nz = CL CL, pf
计算盘旋过载 nz 。
4.升力系数比较大时(如 CL>0.3)，则可根据由飞机基准 高度、基本构形的极曲线查得 CL值，然后用式 nz = CL CL, pf
3.计算结果代入公式得到 ∆t 、 ∆x 、∆mT ， 4.求和
n
t = ∑ ∆ti
i =1
n
x = ∑ ∆xi
i =1
n
mT = ∑ ∆mT ,i
i =1
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盘旋性能计算
• 定常盘旋计算公式
盘旋半径： 盘旋一周的时间：
R = v2 g nz2 −1
t = 2πv
g nz2 − 1
盘旋角速度：
• 计算方法
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平飞需用功率
• 计算公式
Px
=
G 270
⋅
vH K
vH = v0 1 ∆
v0 = 1.44
G SCL
其中： Px ——需用功率(W) v0 ——H＝0时的速度(km／h) vH ——在不同高度上对应的速度(km／h) ∆ = ρ ρ0 ——密度比
K ——升阻比
• 最大平飞速度
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升限计算
•定 义
(1)理论升限——在给定飞机重量和给定发动机 状态下，飞机能保持等速水平直线飞行的最大高 度，也就是最大爬升率等于零时的飞行高度。
(2)实用升限——在给定飞机重量和给定发动机 状态下，对于军用飞机，亚声速飞行最大爬升率 为0.5m／s时的飞行高度；超声速飞行最大爬升 率为5 m／s时的飞行高度。