飞机基本飞行性能的计算PPT精选文档
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max
•上升极线上各飞行状态代表等速上升或下滑状态;
•上升极线以上代表减速上升或下滑状态;
•上升极线以上代表加速上升或下滑状态。
46
分析:(1)从第一飞行范围的C点到E点(正常操纵) (2)从第二飞行范围的B点到A点(反操纵)
要保持或改变飞行状态 第一飞行范围 :只需动驾驶杆; 第一飞行范围 :驾驶杆、油门相互配合
正常操纵习惯,驾驶员应该后拉杆。但在2点,后拉杆后飞 机反而下降,这是因为后拉杆使飞机迎角增加,阻力增加,导 致可用推力小于平需推力。所以驾驶员必须同时增加油门才能 使飞机实现定常上升!
若油门保持不变,要实现定常上升,则要推驾驶杆!!
反操纵 !!!
44
上升极线
45
上升极线的点A为最大上升角
状态,是第一、第二飞行范围的分界点。
2020/5/22
10
P px Q pf
Q0 Qi
1 2
a2 S Cx0 M 2
2 G2
a2 S
A M2
————M数和高度的函数!!!!!
与飞行速度(或M数)的关系
2020/5/22
11
2020/5/22
12
在低亚音速范围(M<临界Mlj),Cxo , A 基本不随M 数变 化,零升阻力 Q与0 M2成正比增加;升致阻力 Q与i 与M2成 反 比 降 低 。 在 M 数 较 低 ( M< 有 利 Myl), 由 于 升 力C系y 数 较大,升致阻力Qi 较零升阻力Q0 大,并在总阻力中占主 要地位。随着M数的增加, C逐y 渐减小,升致阻力 Q也i 减 小,致使平飞需用推力降低。当M<有利Myl,随着M数 增加,虽然升致阻力Qi 越来越小,但零升阻力Q0 逐渐增大 并在总阻力中占主要地位,结果使平飞需用推力又开始
因为:
P px V
C x VS
2
Cx Cy
SG
2
2020/5/22
8
(P
px
V
) min
相当于极曲线上
Cx
最小的状态,由极曲线的表达式。
可得:
Cy
Cx
C xo A
C
3 y
Cy Cy
求极值可得 Cx 最小状态下的零升阻力系数: Cy
C x0
3A
C
2 yyh
3C xi
该状态下的零升阻力系数是升致阻力系数的3 倍!!!!对应的 远航升力系数为
21
2020/5/22
22
2、最小平飞速度 Vmin
同一高度下的把发动机可用推力曲线和平飞需用推力曲线的 最左点!!
(其他方面的限制!!!)
速度下降——为保证升力等于阻力——必须增加迎角——失 速、允许、抖动升力系数限制,还有受到最大配平舵偏角限 制!
2020/5/22
23
V min
2G S C y**
在低亚音速下,升致阻力Qi 在总阻力中占主导地位,而且随 着高度增加,Qi 升致阻力增加。由于在低亚音速范围最大升 阻比 Kmax 基本为常数,因而 Ppxmin基本不随高度变化。但由于 有利速度相对应的 M yl随着高度增加而增加,所以对应的最 小阻力状态下 Ppxmin的向右移动。
2020/5/22
( 有动能变化!,力平衡简化方程有误差!)
高机动性超音速飞机,最短上升时间 tmin 的计算误差大!
能量法解决以上问题!
2020/5/22
36
(5)飞机上升过程中的水平距离 Lx
V x V cos
Lx
0t V
cosdt
0H V
cos
dH Vy
0H
ctgdH
图解积分!!
三、飞机定常直线下滑性能的确定
C y** 代表以上升力系数!!!
V dl min V min
0
2G S C y**
0
2G 0S C y**
2020/5/22
24
二、定直上升的计算
上升率 V,y 最大上升率 V y,max上升航迹角 ,最大航迹角 , max
最短上升时间 t,mi静n 升限 等H!max
(1) 上升航迹角 ,最大航迹角 max
2020/5/22
14
当超音速飞行时(M>1.2-1.3),迎面阻力主要来自零升 阻 比力的下Q。0降,C先xo致大使致在与较高M成M12数正1 下比平。飞而需后用逐推渐力变大致为与与M1M数成成正 比例地增加。(III区)
2020/5/22
15
与飞行高度的关系
2020/5/22
16
随着高度增加,平飞需用推力曲线总的变化趋势是向右 平移,并在超音速度范围,平飞需用推力曲线变的越来 越平缓。
Pky Q mg sin
Y G
当飞机作水平直线飞行(定直平飞)时 0
Pky Q pf Y G
2020/5/22
2
表示可用推力 Pky 为方便,以后下标“ky”全部去掉,下标“pf”表示平飞!
在一定高度、一定速度小进行等速度直线平飞所需要的发
动机推力——平飞所需推力,用 Ppx
Ppx Qpf
31
2020/5/22
32
(4)定常上升到某一高度的最短上升时间 tmin
dt dH Vy
飞机从海平面定常上升到某一高度的最短上升时间为:
t min
0H
V
dH
y max
图解积分法!!
n
tmin (
H
)
i1 V y max
2020/5/22
33
先把 Vy max 曲f (线H) 转绘成
曲1 线 f,(H则) 曲线
P P Ppx P Qpf G sin
arcsin P
G
2020/5/22
源自文库25
最称大为航最迹 陡角 上升ma速x 度ar。csin一( 般PG剩ma接x余近推有力利最速大度,!对)应的速度
(2) 上升率 V和y 最大上升率 V y max
V
y
dH dt
V sin
PV G
最大上升率
增加( I区)
2020/5/22
13
当 飞 行 M 数 超 过 临 界 Mlj 进 入 跨 音 速 范 围 ( 临 界 Mlj<M<1.2-1.3)以后C,x0由于波阻的出现 导致激增(大 致与M2-M4成正比),在某一M数(大约在M=1.05-1.2) 达到最大,导致平飞需用推力急剧增加(大致与M4-M6成 正比)( II区)
平面上!——直接求出 —P —求出 — —简单推力法
2020/5/22
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一、定直平飞性能的计算
最大平飞速度V max 和最小平飞速度Vmin
1、 平飞速度 V max 同一高度下的把发动机可用推力曲线(取全加力、部分加力、最 大状态) 和平飞需用推力曲线的最右交点!! (其他方面的限制!!!)
2020/5/22
C yyh
C x0 3A
2020/5/22
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总阻力系数:
4 C xyh 3 C x0
升阻比为:K yh
3 4
1 A C x0
远航速度:V yh 2G
S C x0 3A
V yh 4 3 1.316 V yl
随着高度增加,有利和远航速度都要增加!
在发动机耗油不变的情况下,在给定高度上,以有利速度 飞行,续航时间最长! 以远航速度飞行,航程最大!!!
2020/5/22
18
4.3 确定基本飞行性能的简单推力法
P Q mg sin
Y G
P P P px P Q pf
———剩余推力!(大于零,定直上升;等于零,定直平 飞;小于零,定直下滑)
2020/5/22
19
把发动机可用推力曲线(取全加力、部分加力、最大 状态) 和平飞需用推力曲线绘制在一张P-V(或M数)
40
41
二、平飞范围的划分
第一飞行范围(正常操纵区) 纵区)
第二飞行范围(反常操
42
讨论:
在1和2点都满足:P P,px Y G 驾驶杆和油门不动,1点稳定,2点不稳定!!!!
分界点:最大剩余推力 Pm所ax 对应的最陡上升速度 (V接 近有利速 度负斜率)V (,yl 有曲利P线p速x 正度斜率左(侧V有)yl 利第速二度飞行范右围侧V y)l 第一飞行范围; 曲线Ppx
Cx
1 V2S
2
G
Y
C
y
1 2
V
2
S
Ppx
G K
K Cy Cx
2020/5/22
3
V , H( ) ,G→C y → 极曲线查出C x→ K
G一般取平均重量!(起飞和着陆重量的平均值)
实际计算中需要计算飞机在不同高度H上以不同速度V(或M 数)飞行是的平飞需用推力曲线。
Cy
2G
a2 S
1 M2
47
4.5 非定常上升运动性能的能量高度法
操纵规律: 1点 (1)保持1点平飞,只需要操纵驾驶杆保持迎角,不必动油门 (2)飞机转入 V1 V定1 常直线上升,只需要后拉杆增加迎角即可, 不必动油门; 思考:不动驾驶杆,增加油门,飞机如何运动???(保持原速 度定常上升)
43
2点 (1)保持2平飞,要协调操纵驾驶杆和油门!! (2)飞机转入 V2 定V常2 直线上升
17
在超音速范围,零升阻力Q大0 于升致阻力 Q,i 由于随着高度增 加,零升阻力 减Q小0 ,所以总阻力(平飞需用推力)减小。但 升致阻力 则Qi随着高度增加而增加,所以在接近静升限的高 空飞行时,(H=19km的情况),升致阻力大大增加。此
时随着飞行M数增加,升致阻力减小 和Q零i 升阻力增加 差Q不0 多,因而平飞需用推力随着M数增长的程度比较缓慢!!!
第四章飞机基本飞行性能的计算
4.1 引言
铅垂平面内的定常直线飞行——速度、航迹角不变! “准定常” 定常直线爬升 定常直线平飞 定常直线下滑
涡轮喷气发动机基本飞行性能最常用的简单推力法 能量高度法(考虑动能变化)
2020/5/22
1
4.2 飞机的平飞需用推力
如果、 和 p较小而且 P G 不大的情况下,有
V ymax 0(到达升限的时间为无穷大)——理论升限 H maxl !
2020/5/22
30
高机动性飞机规定与 V y max米 /5秒相对应、低亚音速飞机规 定 V y m米ax /秒0.5相对应的实际高称为实用升限 ( 全H 加max力s 、 部分加力、最大状态不一样!!!)
2020/5/22
V
y max
(PV )max (对应的速度称为快升速度V
G
ks
)
基本步骤:(H=8km)
2020/5/22
26
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2020/5/22
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2020/5/22
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(3) 静升限
H max
指飞机能作定直平飞的最大高度
H 增加过程中,可用推力曲线逐渐向下移动,而平飞需用 推力曲线逐渐向右移动,而且越来越平缓,当上升到某一极 限时,两曲线相切于某一点,此时飞机仅能以切点处的速度 对应的唯一飞行速度定直平飞。大于或小于此速度都不行! !!
在飞行包线内飞机可作等速直线飞行、加速和减速等各种机动 飞行!!飞行包线范围越大,飞机所具有的战斗能力越强!! !
飞行包线受到以下因素的限制:(1)动力装置稳定工作的条 件;(2)飞机结构强度和刚度条件;(3)飞行操纵和稳定性 等。 (要对最大速压和最大飞行M数加以限制)
39
对速压的限制 强度(悬挂接头等);刚度(操纵效能、颤振等) M数限制 飞机操纵稳定性;进气道、压气机和涡轮的稳定性;气动 加热 允许飞行包线(飞行品质规范规定)!!
2020/5/22
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P Q mg sin Y G cos
2020/5/22
滑翔 P=0 Q mg sin
Y G cos
tg 1
K
升阻比增大,下滑角降小!!
38
4.4 定常飞行状态及其操纵关系
一、飞行包线
在 H-V 平 面 上 , 最 大 平 飞 速 度 线 V max f (H) 和 最 小 平 飞 速 度 曲线 V min 所f (H勾) 划出的飞机定常飞行的高度—速度范围——飞行 包线
平飞需用推力或阻力最小状态对应于升阻比最大状态
Ppxmin
G K max
在最大升阻比状态下,零升阻力系数等与升致阻力系数:
C x0
A
C
2 yyl
有利升力系数为:
C yyl
C x0 A
2020/5/22
7
有利速度(或最小阻力速度):
V yl
2G
S C x0
A
(P
px
V
) min
——平飞需用推力曲线上的另外一个典型飞行状态, 对应速度称为远航速度(或远航M数)V yh , M yh
V y max
1 V y max
与H坐标轴包围的曲线面积按坐标比例换算后即为最
短上升时间 tmin
2020/5/22
34
2020/5/22
35
NOTE:超音速飞机以V y max上升时,上升过程中各航迹速度
是变V k化s 的!!!
d V ks d V ks dt 1 d V ks
dH
dt dH V y max dt
C M2
C
2G a2S
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4
在一定的计算高度上,C为常数,升力系数、升阻比和平飞 需用推力只是V(或M数)的函数!
计算基本飞行性能时,飞机处于基本气动外形状态(无外挂 或正常外挂,起落架和襟翼收起)——对应的极曲线!
2020/5/22
5
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某一V和或M数下,平飞需用推力或阻力最小——有利状态。
•上升极线上各飞行状态代表等速上升或下滑状态;
•上升极线以上代表减速上升或下滑状态;
•上升极线以上代表加速上升或下滑状态。
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分析:(1)从第一飞行范围的C点到E点(正常操纵) (2)从第二飞行范围的B点到A点(反操纵)
要保持或改变飞行状态 第一飞行范围 :只需动驾驶杆; 第一飞行范围 :驾驶杆、油门相互配合
正常操纵习惯,驾驶员应该后拉杆。但在2点,后拉杆后飞 机反而下降,这是因为后拉杆使飞机迎角增加,阻力增加,导 致可用推力小于平需推力。所以驾驶员必须同时增加油门才能 使飞机实现定常上升!
若油门保持不变,要实现定常上升,则要推驾驶杆!!
反操纵 !!!
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上升极线
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上升极线的点A为最大上升角
状态,是第一、第二飞行范围的分界点。
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P px Q pf
Q0 Qi
1 2
a2 S Cx0 M 2
2 G2
a2 S
A M2
————M数和高度的函数!!!!!
与飞行速度(或M数)的关系
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在低亚音速范围(M<临界Mlj),Cxo , A 基本不随M 数变 化,零升阻力 Q与0 M2成正比增加;升致阻力 Q与i 与M2成 反 比 降 低 。 在 M 数 较 低 ( M< 有 利 Myl), 由 于 升 力C系y 数 较大,升致阻力Qi 较零升阻力Q0 大,并在总阻力中占主 要地位。随着M数的增加, C逐y 渐减小,升致阻力 Q也i 减 小,致使平飞需用推力降低。当M<有利Myl,随着M数 增加,虽然升致阻力Qi 越来越小,但零升阻力Q0 逐渐增大 并在总阻力中占主要地位,结果使平飞需用推力又开始
因为:
P px V
C x VS
2
Cx Cy
SG
2
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(P
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V
) min
相当于极曲线上
Cx
最小的状态,由极曲线的表达式。
可得:
Cy
Cx
C xo A
C
3 y
Cy Cy
求极值可得 Cx 最小状态下的零升阻力系数: Cy
C x0
3A
C
2 yyh
3C xi
该状态下的零升阻力系数是升致阻力系数的3 倍!!!!对应的 远航升力系数为
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2、最小平飞速度 Vmin
同一高度下的把发动机可用推力曲线和平飞需用推力曲线的 最左点!!
(其他方面的限制!!!)
速度下降——为保证升力等于阻力——必须增加迎角——失 速、允许、抖动升力系数限制,还有受到最大配平舵偏角限 制!
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V min
2G S C y**
在低亚音速下,升致阻力Qi 在总阻力中占主导地位,而且随 着高度增加,Qi 升致阻力增加。由于在低亚音速范围最大升 阻比 Kmax 基本为常数,因而 Ppxmin基本不随高度变化。但由于 有利速度相对应的 M yl随着高度增加而增加,所以对应的最 小阻力状态下 Ppxmin的向右移动。
2020/5/22
( 有动能变化!,力平衡简化方程有误差!)
高机动性超音速飞机,最短上升时间 tmin 的计算误差大!
能量法解决以上问题!
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(5)飞机上升过程中的水平距离 Lx
V x V cos
Lx
0t V
cosdt
0H V
cos
dH Vy
0H
ctgdH
图解积分!!
三、飞机定常直线下滑性能的确定
C y** 代表以上升力系数!!!
V dl min V min
0
2G S C y**
0
2G 0S C y**
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二、定直上升的计算
上升率 V,y 最大上升率 V y,max上升航迹角 ,最大航迹角 , max
最短上升时间 t,mi静n 升限 等H!max
(1) 上升航迹角 ,最大航迹角 max
2020/5/22
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当超音速飞行时(M>1.2-1.3),迎面阻力主要来自零升 阻 比力的下Q。0降,C先xo致大使致在与较高M成M12数正1 下比平。飞而需后用逐推渐力变大致为与与M1M数成成正 比例地增加。(III区)
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与飞行高度的关系
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随着高度增加,平飞需用推力曲线总的变化趋势是向右 平移,并在超音速度范围,平飞需用推力曲线变的越来 越平缓。
Pky Q mg sin
Y G
当飞机作水平直线飞行(定直平飞)时 0
Pky Q pf Y G
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表示可用推力 Pky 为方便,以后下标“ky”全部去掉,下标“pf”表示平飞!
在一定高度、一定速度小进行等速度直线平飞所需要的发
动机推力——平飞所需推力,用 Ppx
Ppx Qpf
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(4)定常上升到某一高度的最短上升时间 tmin
dt dH Vy
飞机从海平面定常上升到某一高度的最短上升时间为:
t min
0H
V
dH
y max
图解积分法!!
n
tmin (
H
)
i1 V y max
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先把 Vy max 曲f (线H) 转绘成
曲1 线 f,(H则) 曲线
P P Ppx P Qpf G sin
arcsin P
G
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最称大为航最迹 陡角 上升ma速x 度ar。csin一( 般PG剩ma接x余近推有力利最速大度,!对)应的速度
(2) 上升率 V和y 最大上升率 V y max
V
y
dH dt
V sin
PV G
最大上升率
增加( I区)
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当 飞 行 M 数 超 过 临 界 Mlj 进 入 跨 音 速 范 围 ( 临 界 Mlj<M<1.2-1.3)以后C,x0由于波阻的出现 导致激增(大 致与M2-M4成正比),在某一M数(大约在M=1.05-1.2) 达到最大,导致平飞需用推力急剧增加(大致与M4-M6成 正比)( II区)
平面上!——直接求出 —P —求出 — —简单推力法
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一、定直平飞性能的计算
最大平飞速度V max 和最小平飞速度Vmin
1、 平飞速度 V max 同一高度下的把发动机可用推力曲线(取全加力、部分加力、最 大状态) 和平飞需用推力曲线的最右交点!! (其他方面的限制!!!)
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C yyh
C x0 3A
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总阻力系数:
4 C xyh 3 C x0
升阻比为:K yh
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1 A C x0
远航速度:V yh 2G
S C x0 3A
V yh 4 3 1.316 V yl
随着高度增加,有利和远航速度都要增加!
在发动机耗油不变的情况下,在给定高度上,以有利速度 飞行,续航时间最长! 以远航速度飞行,航程最大!!!
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4.3 确定基本飞行性能的简单推力法
P Q mg sin
Y G
P P P px P Q pf
———剩余推力!(大于零,定直上升;等于零,定直平 飞;小于零,定直下滑)
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把发动机可用推力曲线(取全加力、部分加力、最大 状态) 和平飞需用推力曲线绘制在一张P-V(或M数)
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二、平飞范围的划分
第一飞行范围(正常操纵区) 纵区)
第二飞行范围(反常操
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讨论:
在1和2点都满足:P P,px Y G 驾驶杆和油门不动,1点稳定,2点不稳定!!!!
分界点:最大剩余推力 Pm所ax 对应的最陡上升速度 (V接 近有利速 度负斜率)V (,yl 有曲利P线p速x 正度斜率左(侧V有)yl 利第速二度飞行范右围侧V y)l 第一飞行范围; 曲线Ppx
Cx
1 V2S
2
G
Y
C
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1 2
V
2
S
Ppx
G K
K Cy Cx
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V , H( ) ,G→C y → 极曲线查出C x→ K
G一般取平均重量!(起飞和着陆重量的平均值)
实际计算中需要计算飞机在不同高度H上以不同速度V(或M 数)飞行是的平飞需用推力曲线。
Cy
2G
a2 S
1 M2
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4.5 非定常上升运动性能的能量高度法
操纵规律: 1点 (1)保持1点平飞,只需要操纵驾驶杆保持迎角,不必动油门 (2)飞机转入 V1 V定1 常直线上升,只需要后拉杆增加迎角即可, 不必动油门; 思考:不动驾驶杆,增加油门,飞机如何运动???(保持原速 度定常上升)
43
2点 (1)保持2平飞,要协调操纵驾驶杆和油门!! (2)飞机转入 V2 定V常2 直线上升
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在超音速范围,零升阻力Q大0 于升致阻力 Q,i 由于随着高度增 加,零升阻力 减Q小0 ,所以总阻力(平飞需用推力)减小。但 升致阻力 则Qi随着高度增加而增加,所以在接近静升限的高 空飞行时,(H=19km的情况),升致阻力大大增加。此
时随着飞行M数增加,升致阻力减小 和Q零i 升阻力增加 差Q不0 多,因而平飞需用推力随着M数增长的程度比较缓慢!!!
第四章飞机基本飞行性能的计算
4.1 引言
铅垂平面内的定常直线飞行——速度、航迹角不变! “准定常” 定常直线爬升 定常直线平飞 定常直线下滑
涡轮喷气发动机基本飞行性能最常用的简单推力法 能量高度法(考虑动能变化)
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4.2 飞机的平飞需用推力
如果、 和 p较小而且 P G 不大的情况下,有
V ymax 0(到达升限的时间为无穷大)——理论升限 H maxl !
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高机动性飞机规定与 V y max米 /5秒相对应、低亚音速飞机规 定 V y m米ax /秒0.5相对应的实际高称为实用升限 ( 全H 加max力s 、 部分加力、最大状态不一样!!!)
2020/5/22
V
y max
(PV )max (对应的速度称为快升速度V
G
ks
)
基本步骤:(H=8km)
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2020/5/22
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(3) 静升限
H max
指飞机能作定直平飞的最大高度
H 增加过程中,可用推力曲线逐渐向下移动,而平飞需用 推力曲线逐渐向右移动,而且越来越平缓,当上升到某一极 限时,两曲线相切于某一点,此时飞机仅能以切点处的速度 对应的唯一飞行速度定直平飞。大于或小于此速度都不行! !!
在飞行包线内飞机可作等速直线飞行、加速和减速等各种机动 飞行!!飞行包线范围越大,飞机所具有的战斗能力越强!! !
飞行包线受到以下因素的限制:(1)动力装置稳定工作的条 件;(2)飞机结构强度和刚度条件;(3)飞行操纵和稳定性 等。 (要对最大速压和最大飞行M数加以限制)
39
对速压的限制 强度(悬挂接头等);刚度(操纵效能、颤振等) M数限制 飞机操纵稳定性;进气道、压气机和涡轮的稳定性;气动 加热 允许飞行包线(飞行品质规范规定)!!
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P Q mg sin Y G cos
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滑翔 P=0 Q mg sin
Y G cos
tg 1
K
升阻比增大,下滑角降小!!
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4.4 定常飞行状态及其操纵关系
一、飞行包线
在 H-V 平 面 上 , 最 大 平 飞 速 度 线 V max f (H) 和 最 小 平 飞 速 度 曲线 V min 所f (H勾) 划出的飞机定常飞行的高度—速度范围——飞行 包线
平飞需用推力或阻力最小状态对应于升阻比最大状态
Ppxmin
G K max
在最大升阻比状态下,零升阻力系数等与升致阻力系数:
C x0
A
C
2 yyl
有利升力系数为:
C yyl
C x0 A
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有利速度(或最小阻力速度):
V yl
2G
S C x0
A
(P
px
V
) min
——平飞需用推力曲线上的另外一个典型飞行状态, 对应速度称为远航速度(或远航M数)V yh , M yh
V y max
1 V y max
与H坐标轴包围的曲线面积按坐标比例换算后即为最
短上升时间 tmin
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NOTE:超音速飞机以V y max上升时,上升过程中各航迹速度
是变V k化s 的!!!
d V ks d V ks dt 1 d V ks
dH
dt dH V y max dt
C M2
C
2G a2S
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在一定的计算高度上,C为常数,升力系数、升阻比和平飞 需用推力只是V(或M数)的函数!
计算基本飞行性能时,飞机处于基本气动外形状态(无外挂 或正常外挂,起落架和襟翼收起)——对应的极曲线!
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某一V和或M数下,平飞需用推力或阻力最小——有利状态。