4飞机的基本飞行性能

VI
80 120 160 200 240 260
EXIT
23
从平飞功率曲线原点向曲线所引切线的切点对应 的速度为平飞有利速度VMD。
对应的迎角称为 有利迎角，升阻 比最大。飞机用 有利速度平飞， 航时较长。
N
120
100
80
60 16°
40
20
8° 6°4°
0
60
100 VMD 140
0° 2°
VI
0 V1 V2 VMP
VI
V1 V2
27
② 在第二速度范围内
加速：
第二速 度范围
第一速 度范围
V1到V2，最初需加 油门使飞机加速， 顶杆保持高度，然 后逐步收油门。
减速：
V2到V1，最初需收 油门使飞机减速， 带杆保持高度，然 后逐步加油门。
P
油门大
迎角大 速度小
油门小
油门小 迎角大
迎角小 速度小
180
220
EXIT
24
IV. 剩余推力
P
剩余推力是指同
一速度下，飞机的可
用推力和平飞需用推 力之差。随飞行速度 200
P可用
增大，剩余推力先增 160
大后减小。
B △PMAX
A
120 16°
剩余推力将使飞 机加速或爬升，其越
80
D C
8°
0° 2°
大，飞机的机动性能 越好。
6°
40 Vmin VMP VMD
从上升运动方程有：
P X Gsin
sin P X P
GG
结论：
上升角最大 上升梯度最大 剩余推力最大 以陡升速度上升
EXIT
38
●影响上升角和上升梯度的主要因素
重量： 重量增加，需用推力曲线上移，△Pmax减小，最
大上升角和上升梯度减小。
P
EXIT
W增加，P需用
200
P可用 曲线上移，P 可用曲线不动
升力
推力
上
阻
上
力
上 重力W
上升角 上
EXIT
34
●上升运动方程
上升运动方程，将总空气动力与升力进行分解。
分析：同速度上升时，
P X G sin上 上升推力大于平飞推力；
Y G cos上
上升升力小于平飞升力。
EXIT
35
●上升所需速度
G cos上
Y
Cy
1 2
V上2
S
V上
2G
CyS
cos上 V平飞
160 P=W/K △PMAX
120 16° 0°
80
8°
2°
6°
40
VMP
VI
80 120 160 200 240 260
② 上升率与快升速度Vy
39
上升率：上升时的垂直分速，以Vy上表示。 快升速度：上升率最大对应的上升速度。
Vertical Speed Indicator
升 降 速 度 表
EXIT
cos上
上升时，上升角较小，V上与V平飞近似相等， 从而可用平飞推力曲线分析上升性能。
EXIT
4.2.2 上升性能
① 上升角
36
升力
推力
上 上
阻力
上
重力W
上升角 上
EXIT
37
① 上升角
上升角：飞行方向与水平线的夹角。 上升梯度：上升高度与前进的水平距离之比。
上升角与上升梯度成正比。 陡升速度：上升角最大对应的上升速度。
在第二范围内飞机飞行是速度不稳定的，即一旦受 扰速度增加，飞机有加速的趋势，受扰速度减小， 飞机有减速的趋势。
EXIT
29
4.1.5 高度、气温、飞机重量对平飞性能的影响
(一)高度对平飞性能的影响
一般地，随高度升高，最大平飞速度先增大而后减小。 随飞行高度升高，阻力减小较多，而发动机可用推力减小 较少，阻力减少成为重要矛盾，于是最大飞行速度提高。
EXIT
22
III. 平飞有利速度
飞机平飞需用推力最小，也就是阻力最小时所对 应的平飞速度叫做平飞有利速度，用V有利表示。
P
平飞有利速度vMD
在平飞所需推力曲线的 最低点。也称最小阻力 200
P可用
速度。
160
B △PMAX
A
120 16°
D
80
C
8°
6°
0° 2°
40
Vmin VMP VMD
Vmax
EXIT
12
●平飞所需推力曲线变化的原因分析
由平飞时推力和阻力相等，推力曲线即可用阻力 曲线表示。
D
D平飞
D诱导
D废
VMD
VI
EXIT
13
●平飞所需推力曲线变化的原因分析
根据升阻比随迎角变化的规律，可以知道平飞所 需推力是随迎角减小先减小后增大。
K
16
12
8
4
EXIT
0
α 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
4.1.4 飞机的平飞性能
18
平飞是飞机的主要飞行状态。平飞性能的好坏直接 影响飞机的总体性能。
➢ 平飞最大速度 ➢ 平飞最小速度 ➢ 平飞有利速度 ➢ 剩余推力 ➢ 平飞速度范围
EXIT
19
I. 平飞最大速度
在一定的飞行高度和重量下，发动机满油门工作 状态时，飞机所能达到的稳定平飞速度，就是飞机在 该高度上的最大平飞速度。P
气温降低，发动机可用 推力增大；若保持同一迎 角平飞，最大平飞速度变 化不大，但是最小平飞速 度和有利速度减小。
EXIT
31
(三)重量对平飞性能的影响
飞机重量增加，最大 P
平飞速度减小，若保持
W2>W1
P平需
同一迎角平飞，最小平
P可用满
飞速度和有利速度有所 200
增Biblioteka Baidu。
160
W2
120
W1
80
40
40
② 上升率与快升速度Vy
Vy上 V上 sin 上
而
sin 上
P G
Vy上
V上
sin 上
V上
P G
N G
结论：
上升率最大 剩余功率最大
以快升速度上升
EXIT
41
●影响上升率和快升速度的主要因素
重量：
重量增加，需用功率曲线上移，△Nmax减小，最大 上升率减小。 N
N可用
Vmax2 Vmax1 VI
80 120 160 200 240 260
EXIT
32
4.2 上升和下滑性能
飞机沿倾斜向上的轨迹做等速直线的飞行 叫做上升。上升是飞机取得高度的基本方法。
EXIT
33
4.2.1 飞机上升的作用力
飞机在空中稳定上升时,受到四个力的作用： 升力(Y)、重力(G)、推力或拉力(P)、阻力(X)。 通常把重力再进行分解。
14
② 平飞所需功率
平飞所需功率 N平飞 P平飞 v平飞
N
120
100
80
60 16°
40
20
8° 6°4°
0
60
100 VMD 140
0° 2°
VI
180
220
EXIT
15
③ 发动机可用推力
安装在一架飞机上的所用发动机，在一定工作状态 下，所能提供的推力叫发动机可用推力。
在亚音速范围内， 随着飞行速度的增大， 发动机推力开始略有降 低，随后又有提高。
速度大
油门大 迎角小 速度大
0 V1 V2 VMP
VI
V1 V2
EXIT
28
●平飞两速度范围的进一步理解：
第二范围相对于第一范围来讲，只是油门反效而杆 不反效。即在所有的平飞速度范围都是顶杆低头加 速，带杆抬头减速。
第二范围内的反操纵只是在第二范围内保持稳定飞 行才体会明显。起飞着陆时的速度一般均在第二速 度范围，但反操纵并不会危及飞行安全，因为油门 不动。
升力
推力
阻力
重力
EXIT
●平飞运动方程
Y G P X
升力等于重力，高度不变 推力等于阻力，速度不变
升力
推力
6
阻力
EXIT
重力
7
4.1.2 平飞所需速度
为了保持平飞，需要有足够的升力来平衡飞机的重力 能够产生足够的升力来平衡重力的飞行速度叫平飞所 需速度，以v平飞表示。
① v平飞计算公式和影响因素
机接近α临界时．由于气流分离严重，飞机会出现强烈抖动、
而且飞机的稳定性、操纵性变差，所以为保证安全，一
般不允许在α临界状态下飞行。而采用允许升力系数Cy— 般Cy=(0．82—0．85)Cy临界，与对应的平飞速度，就是 实际使用的最小平飞速度。
▪
最小平飞速度越小，飞机可以用更小的速度离地或接
地，以改善飞机的起落性能。
G
Y
Cy
1 2
V
2
S
V平飞
2G
CyS
EXIT
8
●v平飞的主要影响因素
➢ 飞机重量越大，v平飞越大 ➢ 升力系数越大， v平飞越小 ➢ 空气密度越大， v平飞越小 ➢ 机翼面积越大， v平飞越小
EXIT
4.1.3 平飞需用推力和发动机可用推力 9
① 平飞需用推力
在平飞中，要保持速度不变，发动机可用推力应 与飞机阻力相等。
为克服飞机阻力所需推力叫平飞需用推力。
P平飞 X G Y
XG P平飞 Y G K
飞机重量越重，平飞所需推力越大； 升阻比越大，平飞所需推力越小。
EXIT
10
平飞需用推力曲线
P
在一定飞行高度上，把
平飞需用推力随速度的
关系用曲线表示，称为
200
平飞需用推力曲线。
160 16°
随着平飞速度的增大，
Vmax
VI
80 120 160 200 240 260
EXIT
25
V. 平飞速度范围 平飞最小速度到平飞最大速度的区间称为平飞速度范围。
➢ 平飞第一速度范围 是正操纵区
➢ 平飞第二速度范围 是反操纵区
第二速 度范围
P
第一速 度范围
油门大
迎角大 速度小
油门小
油门小 迎角大
迎角小 速度小
速度大
油门大 迎角小 速度大
20
II. 平飞最小速度
飞机平飞所能保持的最小稳定速度，以vmin表示。
P
vmin同时受到最大 升力系数的限制。因
临界迎角对应的Cy最
大，相对应的平飞速
度，就是平飞最小速
B
度。 vmin是平飞需用
推力曲线最左边点所
对应的速度。
P可用 A
Vmin Vmin
Vmax
Vmax VI
EXIT
21
▪
α临界对应的平飞速度，是平飞最小理论速度，但当飞
EXIT
0 V1 V2 VMP
VI
V1 V2
26
① 在第一速度范围内
加速：
V1到V2，加油门， 随速度的增加， 顶杆保持高度。
减速：
V2到V1，收油门， 随速度的降低， 带杆保持高度。
第二速 度范围
P
第一速 度范围
油门大
迎角大 速度小
油门小
油门小 迎角大
迎角小 速度小
速度大
油门大 迎角小 速度大
EXIT
EXIT
16
▪ 在飞行高度和油门一定情况下，涡轮喷气发动机的推力随 飞行速度变化的规律是：在亚音速范围内，随着飞行速度 的增大，发动机推力开始略有降低，随后又有所提高。
▪ 发动机可用推力随飞行速度这种变化的规律，主要是由于 当飞行速度开始增大时，速度还小，空气在压缩机进口处 的冲压不大，进气量和喷气速度都没有很大的变化，但由 于飞行速度增大，喷气速度与飞行速度之差减小，因此， 可用推力略有下降。但是，在飞行速度不断增大的过程中， 随着冲压作用不断增强，进气量和喷气速度也不断增加。 当飞行速度增加到一定程度时，由于冲压作用已经很大， 使进气量增加较多，可用推力又会随着飞行速度的增加而 增大。
满油门时，可用推力 曲线与需用推力曲线的右交 点对应的速度，为平飞最大 速度vmax 。
通常也将发动机在额定 功率状态下工作所能达到的 稳定平飞速度称为vmax 。
EXIT
200
P可用
160
B △PMAX
A
120 16°
D
80
C
8°
6°
0° 2°
40
Vmin VMP VMD
Vmax
VI
80 120 160 200 240 260
120
0°
平飞需用推力先减小后 增大。
80
8°
2°
4°
40
VI
80 120 160 200 240 260
EXIT
11
●平飞所需推力曲线变化的原因分析
在亚音速阶段，当飞行速度增大时，有两个因素 同时引起阻力的变化。
一是随速度增大，动压增大，使阻力增加；二是 随速度增大，在保持升力等于重力的条件下、飞机迎 角减小，导致诱导阻力和压差阻力减小。阻力究竟增 大还是减小，取决于上述两个因素的影响大小。
飞机平飞到超过某一高度后，最大平飞速度超过临界速 度，出现波阻。同样．随高度升高，气温下降．音速减小， 以致飞行M数增大，波阻显著增加，所以阻力减小不多 (甚至增大)，此时，随飞行高度的升高，推力降低对最大 平飞速度的影响随成为主要矛盾，于是最大平飞速度逐渐 减小。
EXIT
30
(二)气温对平飞性能的影响
EXIT
4
4.1 平 飞
平直飞行就是飞机在某一高度上进行等速直线飞 行，简称平飞。飞机的平飞性能是指飞机在不同高度 上保持等速直线平飞的能力，其中包括最大平飞速度、 最小平飞速度以及有利平飞速度等。
EXIT
4.1.1 平飞条件
5
飞机在空中稳定直线飞行时,受到四个力的作用：
升力(Y)、重力(G)、推力或拉力(P)、阻力(X)。
EXIT
17
④ 平飞推力曲线图
P
把同一高度上平飞
需用推力曲线和相应
的满油门状态下的可 200
P可用
用推力曲线绘制在同
一张图上,称为平飞推 160 B △PMAX
力曲线图。
120 16°
D
80
C
8°
6°
A
0° 2°
40
Vmin VMP VMD
Vmax
VI
80 120 160 200 240 260
EXIT
1
第四章 飞机的基本飞行性能
EXIT
2
飞机的飞行性能，是指飞机能飞多快、多高、多久、 多远以及各种机动飞行能力。
飞机的平飞、上升和下降是飞机既不带倾斜也不带 侧滑的等速直线飞行，是飞机最基本的飞行状态。
EXIT
3
本章主要内容
4.1 平飞性能 4.2 上升和下滑性能 4.3 飞机的起飞和着陆性能 4.4 飞机的续航性能 4.5 正常盘旋 4.6 维护质量对飞行性能的影响