西工大飞行器性能计算5起降性能

着陆前的飞行
需要调整的参数
– 速度 – 高度 – 姿态（俯仰／滚转） – 迎角 – 下降速度 – 航向／航线
03
04
05
06
北
着陆导航
着陆阶段
安全高度
L1
L2
L3
L4
下滑
拉平 平飞减速
飘落
L5
减速滑跑
下滑段距离及时间的计算
q arctan 1
K L'1 15K
L1 L2 L'1
Vxh
L1
1 2g
[
1 b1
ln
a1
b1Vld2 a1
]
T1
1 2g
[
1 ln a1 a1b1 a1
a1b1Vld ] a1b1Vld
a1
Ppj G
f
b1
S
2G
(Cx
f Cy )
J-7：
T1=25.7S L1=1104m
离地速度Vld
离地瞬间：Y=G
Vld
2G
SCyld
Cydd
hw
J-8
FBC-1
2G cosq SCyxh
J-7:
L1=85m T1=0.9s
安全高度15m
P0
L1
L2
L'1
平飞减速段的距离和时间
m
dV dt
Q
Y G
Q
1 dV 1 g dt K
T3
1 g
KdV
L3
1 2g
KdV 2
T3
Kmax g
(Vxh
V jd
)
L3
Kmax 2g
(Vx2h
V
2 jd
)
Y
G
J-7: L3=1477m T3=17.8s
dt 1
GdV
g P Q f (G Y )
T1
1 g
Vld
0 Pf G
dV
S
2G
(Cx
fCy )V 2
滑跑距离
dL Vdt 1
VGdV
g P Q f (G Y )
L1
1 2g
Vl2d
d (V 2 )
0
P G
f
S
2G
(Cx
f Cy )V 2
数值积分法 图解积分法
滑跑时间的简化分析
安全速度：Vaq
决策速度：Vjc
Vaq
Vjc
V
中断起飞 中断起飞或 继续起飞
继续起飞
Vjc
Vaq
V
中断起飞 危险
继续起飞
平衡场长
V
正常起飞
继续起飞 中断起飞
L
Lph
着陆过程
着陆：从安全高度处下滑并过渡到地面滑跑，直至 完全停止的整个运动过程。
匀速下滑 拉平 平飞减速 飘落
接地 两轮滑跑 三轮滑跑 停止
L jh
V
2 jd
2a pj
平均加速度的计算
接地瞬间：
滑跑终点：
Y G
Y 0
F 0
Q0
QF Q G K jd
Q F F fG
a pj
(Q F ) pj m
g 2
(1 K jd
f
)
J-7：
L5=1200m T5=33.3s
Lzl=2762m
Tzl=52s
着陆性能的影响因素
• 发动机
– 反推力装置
• 构造参数
– 翼载G/S
起飞和着陆性能
起飞和着陆性能
• 指标
– 起飞距离 – 起飞时间 – 离地速度
• 问题
– 低速飞行 – 构型不同 – 地效 – 高速飞机的低速性能差
起飞状态升阻特性
Cy 起降状态
Cy
正常状态
正常状态
Cx
起降状态
Cx
起落架形式
前三点式起落架
后三点式起落架
自行车式起落架
起飞过程
起飞：飞机从静止开始加速离开地面并在空中上升 安全高度的过程。
取推力平均值
Ppj
1 2
(
PV
0
P ) V Vld
T1
1 gLeabharlann Vld0 Pf G
dV
S
2G
(Cx
fCy )V 2
1 Vld dV
g 0 a1 b1V 2
1 [ 1 ln a1 a1b1Vld ] 2g a1b1 a1 a1b1Vld
a1
Ppj G
f
b1
S
2G
(Cx
f Cy )
滑跑时间、距离的简化结果
翼载：G/S
Vld
2G
SCyld
升力：Cyld
改进起飞性能的方法
• 采用高推重比发动机 • 降低翼载 • 采用增升装置
常见飞机起飞翼载
翼载：kg/m2
Mig-15
234
Mig-21/J-7
318
Mig-29
389
F-86
275
F-4
403
F-16
375
F-15
316
FBC-1
F-14
Su-27
F-16
加速上升段
m
dV dt
P Q G sinq
V
dq
dt
Y
G cosq
G
g
dV dt
PQ
G sinq
Y G
dq/dt = 0 cosq = 0
上升时间与上升距离
T2
1 g
VH
dV
Vld P Q sinq
QG
L2
1 2g
VH2
dV 2
Vl2d P Q sinq
QG
接地速度
V jd k1
2G
SCyjd
与起飞相比： • G不同 • 构型不同，CyjdCyld • k1速度修正系数
J-7： Vld=83.3m/s Vjd=72.2m/s
Su-27： Vld=300km/h=83.3m/s Vjd=230km/h=63.9m/s
着陆空中段的能量法计算
1 2
G g
安全高度
安全高度
LI 地面段
LII
LIII
LIV
空中段
L1=LI+LII
L2=LIII+LIV
地面状态受力分析
N Y F Q
G
Y 升力
Q 阻力
P 推力
G 重力
P
N 地面支承力
F 地面摩擦力
m dV P Q F dt N Y G
滑跑时间
m
dV dt
PQF
N Y G
F f N f (G Y )
滑跑 抬前轮 离地
上升 收起落架 收襟翼 加速
上升
起飞阶段
安全高度
LI
动作描述 操纵方式 飞机状态 结束条件
加速 松刹车，加油门 三轮着地 0.6～0.8倍离地速度
LII
LIII
LIV
抬前轮 拉杆
二轮着地
离开地 面
增大q角 拉杆 离地 达到给定q角
直线上升 保持q角 离地
达到安全 高度
起飞阶段的简化
VH2
GH a
1 2
G g
V
2 jd
Qpj Lkj
Lkj
K
pj
(VH2
V 2g
2 jd
Ha)
P0 Qpj=(QH+Qjd)/2
地面段的滑跑时间与距离
m dV (Q F) dt
T jh
G g
Vjd dV 0 QF
L jh
G 2g
dV V
2 jd
2
0 QF
等减速 运动
T jh
V jd a pj
能量法
GVH2
2g
GH
GVld2 2g
L2 (P Q)dL GVld2
0
2g
(P Q) pj L2
L2
G (P Q) pj
(VH2 Vld2 2g
H)
J-7：
Lqf=2579m Tqf=41.1S
影响起飞性能的因素
T1
1 g
Vld
0 Pf G
dV
S
2G
(Cx
fCy )V 2
推重比：P/G
AV-8B
F-35
使用条件对起飞性能的影响
• 大气条件
– 海拔，1000m20%Lqf
– 气温，30º30%Lqf
– 风，顺风增加起飞距离， 逆风降低起飞距离
• 机场状况
– 跑道摩擦系数
– 跑道坡度
中断起飞
V
Vld
决策速度：Vjc
V>Vjc：弹射
Vjc
V<Vjc：中断起飞
L1
L
多发飞机的中断起飞