第3章 飞行性能和飞行品质

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衡量飞机敏捷性有多种方法,其 中一种是利用飞机的加速性、爬 升速度、稳定和瞬时盘旋角速度、 滚转速度等指标在单位时间内的 变化率。强调了其时间特性,是 反映其快速改变机动状态,而非 描述其机动状态。
敏捷性
从飞行力学的角度讲.所谓敏捷性,其实就是 飞机机动性对时间的导数。 敏捷性是飞机飞行状态的变化率,它反映了飞 机在训练、表演、空战中获得最大机动性的能 力.它突出了飞机在机动性能的基础上飞机操稳 性及其对指令的响应.是飞机常规机动性、非常 规机动和控制性能的集合。 飞机敏捷性不同.其空战的作战能力就不同, 由此我们可以说,战斗机敏捷性是衡量其作战能 力的重要因素。
3.2.1 飞机稳定性
3.2.1 飞机稳定性
• 1、飞机的纵向稳定性 • 当飞机受到扰动而机头上仰时,机翼和水平尾翼 的迎角增大,产生一个向上附加升力,如果飞机 重心位于焦点位置的前面,则此向上的附加升力 会对飞机产生一个下俯的稳定力矩,如图2.38(a) 所示,使飞机趋向于恢复原来的飞行状态。反之, 当飞机受扰动而机头下俯时,机翼和水平尾翼的 迎角减小,会产生向下的附加升力,此附加升力 对重心形成一个上仰的稳定力矩,也使飞机趋向 于恢复原来的稳定状态。
3.2.1 飞机稳定性
3.2.1 飞机稳定性
• 3、飞机的横侧稳定性 • 在飞行中,飞机受扰动以致横侧平衡状态遭到破坏,而在 扰动消失后,如飞机自身产生一个恢复力矩,使飞机恢复 原来的平衡状态,就具有横侧稳定性;反之,就没有横侧 稳定性。在飞行过程中,使飞机自动恢复原来横侧平衡状 态的滚转力矩,主要是由机翼上反角、机翼后掠角和垂直 尾翼是作用产生的。飞机受扰动以致横俱,J向平衡状态 遭到破坏,而在扰动消失后,如飞机自身产生一个恢复力 矩,使飞机趋向于恢复原来的平衡状态,就具有横侧向稳 定性。反之,就没有横侧向稳定性。在飞行过程中,使飞 机自动恢复原来横侧向平衡状态的滚转力矩,主要是由机 翼上反角、机翼后掠角和垂直尾翼的作用产生的。
4、机动性能
飞机的机动性 是指飞机改变飞行速度、飞行高度和飞行方向的能 力,相应地称之为速度机动性(切向机动性)、高 度机动性和方向机动性(法向机动性)。 改变飞机运动状态的控 制力是空气动力和发动 机推力的合力,控制力 越大,改变飞机的运动 状态就越容易,机动性 越好。描述控制力大小 的参数是过载n
• 1、飞机的纵向稳定性 • 当飞机受微小扰动而偏离原来纵向平衡状态(俯 仰方向),并在扰动消失以后,飞机能自动恢复到 原来纵向平衡状态的特性,叫做飞机的纵向稳定 性。 在飞行过程中,作用于飞机的俯仰力矩主要 是机翼力矩和水平尾翼力矩。当飞机的迎角发生 变化时,在机翼和尾翼上都会产生一定的附加升 力,这个附加升力的合力作用点称为飞机的焦点。 如图2.37所示。
• 最小平飞速度(Vmin)
当飞机速度减小到某个程度时,机翼已经达到临界迎角, 进一步增加迎角将机翼失速,此时的速度称为最小平飞速 度或失速速度。 飞机在一定高度上保持水平飞行的最小速度。飞机的 Vmin越小,起飞与着陆距离就越短,盘旋时的转弯越容易。
1、速度性能
• 巡航速度(Vc)
巡航速度是指发动机每千米消耗燃油最少情况下的飞行速 度。 Vc一般为最大平飞速度的70%-80%。这时飞机的飞行 最经济,航程也最大,发动机也 不大“吃力”。对于运 程轰炸机和运输机,巡航速度也是一项重要的性能指标。 其单位也是km/h。 通常飞机不用最大平飞速度长时间飞行,因为耗油太多, 而且发动机容易损坏,缩短使用寿命。除作战或特殊需要 外,一般以比较省油的巡航速度飞行。
• 飞机科目一般包括飞机的起飞、着陆,直 线飞行(平飞、上升和下滑)和曲线飞行 (或称机动飞行)。
4、机动性能
飞机的起飞和着陆
• 飞机的起飞和着陆是飞行最基本的科目。飞机在 这时是作变速运动。 • (1)飞机的起飞 • 飞机从静止开始滑跑离开地面,并上升到h高度 的加速运动过程,叫做起飞。飞机离地升空需要 足够的升力;要获得足够的升力,就需要通过加 速滑跑来增加飞机的速度。现代喷气式飞机的起 飞过程分成两个阶段:(1)地面加速滑跑;(2) 加速上升到安全高度。
1、速度性能
2、高度性能
• 爬升率(VL) 飞机的爬升率是指单位时间内飞机所上升 的高度(即飞行速度的垂直分量),其单位是m/min或 m/s。 • 爬升率大,说明飞机爬升的快,上升到预定高度所需的时 间短。爬升率是歼击机的一项重要性能。 • 爬升率与飞行高度有关。随着飞行高度的增加,空气密度 减少,发动机推力降低,所以爬升率随着高度的增加而减 少。一般最大爬爬升率在高度为海平面高度时。 • 爬升率的大小主要取决与发动机推力的大小。当歼击机的 最大爬升率较高时,就可以在战斗中迅速提升到有利的高 度,对敌机实施攻击,因此最大爬升率是衡量歼击机性能 的重要指标之一。
2、高度性能
• 升限(Hm)
• 飞机上升所能达到最大高度,叫做上限。“升限”对战 斗机是一项重要性能。歼击机升限比敌机高,就可以居 高临下,取得主动权。 • 飞机的升限有两种。一种叫理论升限,它指爬升率等于 零时的高度,没有什么实际的意义;常用的是实用升限。 所谓实用升限就是飞机的爬升率等于5m/s时的高度。此 外还有动力升限,它是靠动能向上冲而取得最大高度的。 一般创纪录的是指动力升限。
3、续航性能
• 航程(L)及续航时间 • 航程是指飞机一次加油所能飞越的最大距离。以 巡航速度飞行可取最大航程。增加航程的主要办 法是多带燃料、减少发动机的燃料消耗和增大升 阻比K。 • 航程远,表示飞机的活动范围大。对军用飞机来 说,可以直接威胁敌人的战略后方,远程作战能 力强;对民用客机和运输机来说,可以把客货运 到更远的地方,而减少中途停留加油的次数。
2、高度性能
飞机的静升限
一架飞机能飞多高的一个指标。在一定飞行高度上,只 要平飞速度小于该高度上的最大平飞速度,则飞机一定具 有未被利用的剩余推力ΔF,可用来供飞机作等速爬升用。 一方面,当飞机重量一定时,飞行高度增加,飞机迎角以 及升力系数必须增加,因而飞机的阻力迅速增大; 另一方面,发动机的推力随飞行高度的增加却迅速减小, 故使飞机的剩余推力ΔF下降得很快。换句话讲,飞机的垂 直 上升速度随高度的增加迅速减小。对于垂直上升速度等 于零的最大平飞飞行高度,称为飞机的理论静升限(高 度)。常用的“实用静升限”,即为对应于垂直上升速度 为5m/s时的最大平飞飞行高度。
第3章
飞行性能和飞行品质
3.1 飞行性能 3.2 飞行品质
3.1 飞行性能
飞行器的飞行性能是评价飞行器优劣的主要指标。 主要是指飞行器的飞行能力。
3.1.1 飞机飞行性能
1、速度性能
• 最大平飞速度(Vmax)
飞机的最大平飞速度是在发动机最大功率(或最大推力) 时飞机所获得的平飞速度。 影响飞机最大平飞速度的主要因素是发动机的推力和飞 机的阻力。由于发动机推力、飞机阻力与高度有关,所以 在说明最大平飞速度时,要明确是在什么高度上达到。
4、机动性能
(2)飞机的着陆 飞机的着陆同起飞相反,是一种减速运动。一般 可分为五个阶段:下滑、拉平、平飞减速、飘落 触地和着陆滑跑。
4、机动性能
降落之前,飞机大约在300m左右的高度上飞行 员放下起落架,而在200m左右的高度上放下襟翼, 同时发动机转速减小到最小转速,并使飞机转入 下滑状态。
4、机动性能
过载系数:
作用在物体上的全部表面力的合力与该物体的 瞬时质量m 在地面上的称重值(G0≈mg0)之比值,即:
F n mg0
飞机的机动性主要由发动机性能(推力的大小)和 飞机气动外形(升力的大小)决定。 飞机的机动动作主要包括俯冲、跃升、筋斗、水平 盘旋、过失速机动等。
4、机动性能
3.2.1 飞机稳定性
• 1、飞机的纵向稳定性 • 飞机的纵向稳定性主要取决于飞机重心的位置, 只有当飞机的重心位于焦点前面时,飞机才是纵 向稳定的;如果飞机的重心位于焦点之后,飞机 则是纵向不稳定的,如图2.38(b)所示。重心前移 可以增加飞机的纵向静稳定性,但并不是静稳定 性越大越好。例如,静稳定性过大,升降舵的操 纵力矩就难以使飞机抬头。因此,由于重心前移 使稳定性过大,会导致飞机的操纵性变差。
2、高度性能
• 作战半径(Rmis)
飞机从某一机场起飞,执行作战任务后再返回原机场,机 场至该空域的水平距离就是作战半径。理论上作战半径应 该是航程的一半。但因飞机在最远点处要执行作战任务, 消耗燃料,缩短直线航程,故一般规定作战半径等于航程 的25%-40%。
• 续航时间(T)
飞机耗尽燃料所持续飞行的时间。续航时间是在最大燃油 量和最小耗油率下取得的。
3.2 航空器稳定性与操纵性
3.2.1 飞机稳定性
• 飞机在飞行过程中,经常会受到各种各样的干扰, 这些干扰会使飞机偏离原来的平衡状态,而在干 扰消失以后,飞机能否自动恢复到原来的平衡状 态,这就涉及飞机的稳定或不稳定的问题。
3.2.1 飞机稳定性
3.2.1 飞机稳定性
3.2.1 飞机稳定性
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4、机动性能
4、机动性能
• (3)战斗转弯 • 飞机在迅速作180。转弯的同时,又尽可能地增 加高度的飞行,称为战斗转弯。又叫急上升转弯。 如图2.35所示。空战中为了夺取高度优势和占据 有利方位,常用这种机动飞行动作。
除了采用典型的操纵滚 转角的方法外,为了缩 短机动时间还可采用斜 筋斗方法进行战斗转弯。 战斗转弯时,过载系数 可达3~4。
4、机动性能
过失速机动就是飞机在超过失速迎角之后, 仍然有能力完成可操纵的战术机动。它主 要用在为占据有利位置的机动飞行中。 失 速迎角:失速过程与飞机的飞行姿态和迎 角有线性关系,所以通常也用飞机失速时 的临界迎角表示该飞机的机动能力,这就 是失速迎角。
4、机动性能
敏捷性
战斗机的敏捷性是关于飞机机动性和机动能力变化 的综合评价,是飞机改变机动状态和转换机动平面 的能力。简单地说就是指飞机从一种姿势快速转变 到另一种姿势的能力。
3.2.1 飞机稳定性
3.2.1 飞机稳定性
• 2、飞机的方向稳定性 • 在飞行中,飞机受到扰动以至于方向平衡状态遭到破坏, 而在扰动消失后,飞机如能催向于恢复原来的平衡状态, 就具有较好的方向稳定性。飞机主要靠垂直尾翼的作用来 保证方向稳定性。方向稳定力矩是在侧滑中产生的。飞机 主要靠垂直尾翼的作用来保证方向稳定性。方向稳定力矩 是在侧滑中产生的。飞机的侧滑飞行是一种既向前、又向 侧方的运动,此时,飞机的对称面和相对气流方向不一致 如图2.39(b)所示。飞机产生侧滑时,空气从飞机侧方吹 来,这时,相对气流方向和飞机对称面之间就有一个侧滑 角。相对气流从左前方吹来叫左侧滑;相对气流从右前方 吹来叫右侧滑。
4、机动性能
• (4)俯 冲 • 俯冲是飞机沿较陡的倾斜轨迹作直线加速下降飞 行俯冲的飞行轨迹与地面的夹角叫俯冲角,通常 为30。-90。。
4、机动性能
在战斗飞行中,俯冲常 用来攻击下面的敌机或 地面目标。在已取得高 度优势的情况下,也常 用在以在短时间内迅速 将高度优势转变为速度 优势。急俯冲拉平时, 过载最大,甚至会达到 7-8,对飞机结构和飞 行员造成严重过载。
4、机动性能
飞机按一定的轨迹作高度、速度和方向等不断变化的 飞行叫做机动飞行(或特技飞行)。 (1)盘 旋 飞机在水平面内所作的等速圆周飞行叫做盘旋。 通常把坡度小于45。 的盘旋叫小坡度盘旋; 大于45。的盘旋叫大 坡度盘旋。盘旋和转 弯的操纵动作完全相 同,只是转弯的角度 不到360°而已。
4、机动性能
• (2)筋 斗 • 飞机在铅垂平面内作轨迹近似椭圆,航迹方向改 变360°的机动飞行为筋斗飞行,如图2.34所示。 筋斗飞行由爬升、倒飞、俯冲、平飞等动作组成, 它是衡量飞机机动性的基本指标之一。完成一个 筋斗所需的时间越短,机动性越好。要实现筋斗 飞行,飞行员应先加油门,增加速度,然后拉杆 使飞机曲线上升;飞过顶点后,减小油门,继续 保持拉杆位置,飞机开始曲线下降,最后改为平 飞。翻筋斗时,过载系数可达到6G。
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